立磨磨輥磨盤硬面堆焊在建材行業(yè)的發(fā)展的作用
立磨磨輥磨盤硬面堆焊在建材行業(yè)的發(fā)展的作用。
立磨是水泥制粉系統(tǒng)的重要設備，但是由于工作物料（如鋼渣、石灰石等）硬度十分高，有的還具有腐蝕性，在破碎和研磨過程中磨盤、磨輥等工件受到 磨損和沖擊。同時由于工件本身的耐磨性不強，因此工件的壽命較短，嚴重影響正常生產。傳統(tǒng)上國內水泥生產廠都是采取更換備件的方式來保證生產，但勢必造成資金和時間的浪費。
??上世紀90年代中期，歐洲開發(fā)推廣了立磨磨輥磨盤的離在線堆焊修復技術，解決了當時立磨生產中存在的磨輥磨盤磨損嚴重和壽命短的弊病，既降低了生產成本，又減少了不必要的停磨時間。
??從1998年開始，作者就一直尋求合理高效的維護方式。自2001年參與對中國第一臺礦渣磨在線堆焊修復以來，在國內開展了水泥或礦渣立磨磨輥和磨盤的明弧堆焊修復技術，選擇了合適的特殊藥芯焊絲，到2008年八月，作者已經直接和間接對至少100臺生料磨和礦渣磨進行了多次離線或在線堆焊修復,并參與了至少160只宇部、川崎、沈重、非凡、萊歇和天津院等立磨的新輥備件的制造，用于替代進口。實踐表明，相對鑄造件，明弧堆焊修復可使水泥或礦渣立磨磨輥和磨盤的壽命提高一倍；采用復合制造的方法生產新品，成本是原裝進口的1/2左右，壽命卻與之相當。本篇回顧了作者在過去涉及的多種類型的立磨堆焊情況和使用效果。
??2 磨機的磨損機理
??磨機的磨損主要是物料對磨輥及磨盤的摩擦損耗而產生的三體磨料磨損。利用電鏡和金相組織分析可知，隨著物料中雜質（如石英和黃鐵礦）含量的增加，對磨輥表面形成的磨溝增多且明顯變寬，因此，物料中雜質的硬度對磨輥磨損有重要的影響，不同的物料對金屬的磨損程度不同，工件的壽命也就不同。因此，磨輥的磨損方式主要是物料中的硬質顆粒對其表面造成碾動磨削，使金屬表面產生顯微切削和碳化物的破碎、剝落。例如礦渣立磨，不用硬面堆焊通?？傮w磨損率為10－12g/ ton。但磨損率在較大程度上由游離鐵的含量決定。研究表明，游離鐵的含量每增加0.1%，磨損的比率就會增加10％。由于磨損率較高，其使用壽命較低。
??3 堆焊工件和鑄造工件的性能比較
??3.1 鑄造工件與堆焊工件的差異
??以一個滾動的磨盤和一至四個磨輥為代表，靠磨盤和磨輥的內磨來驅動。此類磨主要粉碎石灰石、泥灰石（水泥原料），煤塊（用于加熱烘干），所受沖擊低，三體磨損。
??多年來，對磨損部件只能采取替換新磨輥和磨盤鑄件的方法，然而，鑄件靠一種硬質材料來增強抗磨性，而鑄造工藝則限制了此類合金的含量。所以，耐磨鑄件從未達到效用，表現(xiàn)為由于局部過度破壞，造成工件使用壽命低。公司采用明弧堆焊的方法，對磨損報廢的工件進行堆焊修復，也大量復合制造新品，利用藥芯焊絲中各種可改善性能的各種金屬可以容易的加入，使工件堆焊后的性能大大優(yōu)于鑄件性能。
??目前，立磨所使用的磨輥、磨盤有兩種，即鑄造部件和堆焊部件兩類。這兩種部件耐磨層的化學成分都屬于高碳高鉻合金鑄鐵系列，鑄造件中含有一定量的Ni元素，引起它們耐磨性差異的原因在于兩者的顯微組織分布狀態(tài)和性能的不同。一方面由于組織中顯微硬度不同引起兩種部件的宏觀硬度不同（鑄造件硬度為HRC52--58，堆焊件硬度HRC58--62）.另一方面，由于碳化物在基體中分布形態(tài)的差異，造成鑄造件遠低于堆焊件的運行壽命。因此，堆焊后部件在工藝、內在質量、可修復性、經濟性等方面優(yōu)于鑄造件。圖1為作者在過去近10年來對典型的立磨磨盤磨損曲線的總結。
??圖1 未堆焊的磨盤磨損數(shù)據表
??圖示藍、綠、紅線分別表示三種規(guī)格的未堆焊的磨盤在半徑方向磨損深度，可以看出磨損程度很大。
??圖2 堆焊后的磨盤磨損數(shù)據圖表
??藍、綠色線表示與圖1相同的兩種規(guī)格的磨盤堆焊后在相同使用條件下的磨損深度，圖示可見磨損程度顯著減少。磨輥的情況與磨盤情況相似。綜合計算結果，可以認為堆焊磨輥磨盤的壽命是鑄造件的2倍左右。
??3.2 鑄造工件的缺陷
??鑄造耐磨件較之堆焊件在同樣的硬度水平下，因韌性差而更易斷裂，如圖3所示，浙江某水泥廠鑄造磨輥磨盤在使用未達到壽命時就發(fā)生了斷裂。而由圖4可清晰地發(fā)現(xiàn)，鑄造磨輥坑坑洼洼的破壞外觀，更能證明其韌性差，較易不均勻剝落。
??3.3不同鑄造工件的質量差異
??而鑄造工件也因制造廠家不同，其耐磨損耐剝落性能也存在較大差異，如圖5和圖6 所示。同一水泥廠的兩臺立磨，生產時間相同，但其磨輥的外觀差別明顯。
??4 立磨輥套和襯板斷裂的情況
??4.1 因內在缺陷發(fā)生斷裂
??有些鑄造磨輥因其內部存在缺陷，在堆焊過程或焊后使用過程中也會發(fā)生斷裂，如圖和圖。調查發(fā)現(xiàn)，某國外公司為中國客戶的立磨采購的磨輥是新簽約的生產商制造的。該制造商共給中國客戶提供了三只輥子，2003年均出現(xiàn)了斷裂。此事發(fā)生在山西和江蘇的兩個鋼廠的水渣磨上。
??同一家立磨公司提供的磨輥，在2008年的國內山東省某水渣磨上使用，在工藝合理的情況下在線堆焊后有兩只輥也發(fā)生了斷裂，一只輥堆焊前就發(fā)生了斷裂。圖9-1為其中一只輥斷裂后的情況。某廠錐型輥使用2個月后情況。
??實際上，業(yè)內普遍認為，水渣立磨磨輥磨盤必須是可焊的，否則每一兩個月就停產換輥，將使生產難于安排，最重要的是磨輥磨盤消耗將吃掉所有生產利潤。
??所以輥子的質量取決于材料的設計，也決定于生產工藝和熱處理工藝，每一步都須非常仔細。
??4.2 因堆焊過厚產生斷裂
??在磨損特別嚴重的情況下，比如已經磨掉了基體1/2-2/3厚度，在堆焊過程或之后，經常出現(xiàn)本體斷裂，如圖10和圖11。因此通常來講，應盡量在磨輥未受到嚴重磨損時安排堆焊修復，既保證產量高，也會避免出現(xiàn)本體斷裂，造成較大的損失。
??4.3 因堆焊工藝不合適而斷裂
??實際上，如果堆焊工藝選擇不合適，也會發(fā)生輥子斷裂的情況。堆焊工藝主要涉及堆焊過程輥面的溫度和是否使用過渡層等。這方面的失敗事例很多，如北京某公司為杭州某水泥公司在2006年堆焊輥子的過程中發(fā)生斷裂；該同一公司在大同電廠在線堆焊施工時，將兩只MPS中速磨輥焊裂；同一公司在2005-2006年在堆焊石嘴山電廠磨輥時，焊裂2只；另一公司為大連莊河電廠中速磨堆焊時，未焊完即發(fā)現(xiàn)有一輥斷裂。
??4.4 因堆焊焊絲選擇不當
??如使用焊絲焊后金屬收縮系數(shù)與欲焊工件相差較大；或是焊絲配方設計不合理；還有如焊絲雜質成分高等都有可能造成輥子堆焊斷裂或者剝落。此外不是焊絲的成分相似就意味著性能相同，也就是說只靠簡單地模仿焊絲成分，是不能達到其的使用和焊接性能的。因此在選擇堆焊材料時，應立足于大廠和品牌以及有名氣的廠家，價格不能作為僅有或第一的選擇。圖12為堆焊廠采用國內某品牌焊絲堆焊后未使用前即發(fā)生了大面積剝落。立磨m.illuminatifamepowerandwealth.com