一、概述

  句容臺泥水泥有限公司生產線采用國際最先進的新型干法窯外分解技術。水泥粉磨系統(tǒng)采用德國KHD（洪堡）公司生產、目前亞洲最大的RP-Z170/180輥壓機，配套國產Φ4.2m×13m球磨機+SKS3250高效選粉機，組成聯合粉磨工藝。2004年8月1日正式投產，運行初期產能效果顯著，但使用2個月后，輥壓機輥面磨損剝落嚴重，產量急速下降，還由此引發(fā)一系列重大設備故障。針對輥壓機輥面磨損問題，曾嘗試多種修復方案，由南方多家公司采用進口焊絲修復試驗，均告失敗。直至2006年8月與鄭州機械研究所合作，終于解決這一難題。

  二、輥面磨損原因及焊材選擇

  在南方某公司A和公司B修復輥壓機輥面均告失敗后，為了解決輥壓機輥面剝落、磨損問題，句容臺泥水泥有限公司與鄭州機械研究所合作共同分析輥面磨損機理。輥壓機是由兩個速度相同、相對運動的輥子組成，物料在兩個輥子之間相互擠壓和摩擦。從輥壓機的工作狀況可以看出，輥面的磨損類型屬于高應力磨料磨損。特別是輥壓機輥子直徑達1700mm，輥面線速度較快（輥面速度：1.8m/s），物料對輥面的沖擊、磨損更大，物料循環(huán)通過量也比較大（1300t/h）的情況下，要求輥面既有較高的硬度，以保證耐磨性，又要一定的韌性，以滿足輥面抗剝落性、抗疲勞性。要達到以上要求，就要求堆焊輥面的焊絲材質必須具備良好的抗剝落能力、較高的硬度和韌性。

  在以往的輥面修復過程中，采用進口NiCrMo22作為過渡層打底層，HARDFACE 167NB-O作為耐磨層，FLUXOFIL 56S焊接邊角，FLUXOFIL 66作為堆焊耐磨橫條。該橫條與耐磨層結合力、抗裂性很差，使用一個月橫條大面積脫落，輥面經多次焊接后大量橫向交錯微裂紋向輥套內部延展，又降低了輥套壽命，由此形成惡性循環(huán)，多次修復后造成輥套開裂報廢。

  輥壓機輥面經過進口焊絲多次堆焊修復失敗后，決定考慮使用鄭州機械研究所自行研制生產的ZD1、ZD2、ZD3、ZD310系列CO2氣體保護藥芯焊絲。為了驗證ZD系列CO2氣體保護藥芯焊絲的優(yōu)越性，2006年8月鄭州機械研究所用自行研制生產的ZD系列藥芯焊絲及相關工藝，修復輥壓機動輥輥面磨損比較嚴重的部位（如圖1），即寬度為300mm的整個圓周。輥面其余部位還使用進口焊絲堆焊。采用半自動堆焊輥面，焊前不需對輥面進行預熱，堆焊工藝比較簡單，而進口焊絲要求輥面預熱到150℃以上，現場施工比較麻煩。

  輥壓機正常運轉一個多月后，用ZD系列CO2氣體保護藥芯焊絲修復的輥面只有微量磨損，沒有出現剝落現象。而用進口焊絲同時修復的部位則出現剝落現象（如圖2，圖中右邊為ZD系列焊絲修復的輥面，左邊為進口焊絲修復的輥面）。運行四個月后，輥面磨損均勻，橫條高度還有3mm左右。

  三、新輥套堆焊

  有了此次成功合作經驗，臺泥（句容）水泥有限公司對鄭州機械研究所研制的ZD系列藥芯焊絲有了初步了解。為了進一步了解ZD系列藥芯焊絲的優(yōu)越性，2006年11月，臺泥（句容）水泥有限公司再次委托鄭州機械研究所對輥壓機動輥輥套整體堆焊。由于動輥輥套是德國KHD（洪堡）公司提供給臺泥（句容）水泥有限公司的，輥體的堆焊原計劃采用洪堡公司提供的焊絲，在德國焊接專家指導下堆焊。如果委托給鄭州機械研究所，必須征求德國KHD（洪堡）公司的意見。為此，德國焊接專家專程到鄭州機械研究所考察堆焊車間，對鄭州機械研究所的技術優(yōu)勢、堆焊工藝、堆焊設備的配置等條件非常滿意，完全符合洪堡公司的堆焊要求。在輥子堆焊期間，德國焊接專家與鄭州機械研究所有關技術人員一起交流，全程跟蹤堆焊工藝及焊接材料的使用，對鄭州機械研究所自行研制生產的ZD系列藥芯焊絲及相關工藝，非常認可。

  四、輥套堆焊工藝

  句容臺泥水泥有限公司輥壓機原裝輥套材質不詳，此前定輥、動輥輥套在堆焊過程中各有一次軸向水平裂紋貫穿而報廢先例。對于本次輥套整體焊接，鄭州機械研究所首先分析化驗輥套母材材質，制定了詳盡的施工方案，確保取得最好的焊接效果。具體焊接工藝如下：

  1、把輥子放在自動轉臺，用超聲波探傷儀對輥軸及輥套進行超聲波探傷（如圖3），確認合格后，把輥子預熱到一定溫度，待焊。

  2、用ZD1埋弧藥芯焊絲（Φ4.0）打底堆焊止裂層。

  3、再用ZD2埋弧藥芯焊絲（Φ4.0）堆焊過渡層。

  4、再用ZD3埋弧藥芯焊絲（Φ4.0）堆焊耐磨層。

  5、最后用ZD310藥芯焊絲（Φ1.6）堆焊耐磨橫條。（如圖4）。

  五、使用效果

  整體堆焊后的動輥于2007年元月1號安裝完畢，元月2號投入使用。運行半年后輥面磨損輕微，而且比較均勻，沒有出現進口輥壓機輥面剝落現象（如圖5）。

  該輥子運行至2008年4月份，輥面依然完好，而定輥（原裝進口）磨損的不能使用，于2008年4月17號更換定輥（如圖6）。更換后兩只輥子同時運行，運行到2010年2月28號，停機觀察輥面磨損情況，發(fā)現動輥磨損輕微，如果物料中沒有耐熱鋼等對輥面造成局部劃痕，輥面使用效果非常好（如圖6），而比動輥晚安裝將近一年半的定輥（原裝進口）磨損比較嚴重（如圖7）。

  六、結語

  雖然德國洪堡公司原裝進口的定輥比用ZD系列藥芯焊絲堆焊的動輥晚用一年多（動輥于2007年1月1號安裝，而定輥于2008年4月17號安裝），從實際運行效果可以看出，動輥磨損程度遠遠好于定輥。用ZD系列藥芯焊絲堆焊的動輥已經連續(xù)運行3年多，輥面還基本完好，大大超出當時質保時間8000小時，既為句容臺泥水泥有限公司帶來可觀的經濟效益，又為鄭州機械研究所帶來良好的口碑。自從該公司輥壓機輥面使用效果良好，國內其他使用洪堡公司輥壓機的水泥企業(yè)，比如亞東水泥、龍巖三德等均把輥壓機輥子委托給鄭州機械研究所修復，使用效果非常好。而且ZD系列藥芯焊絲，在線修復工藝簡單可行，焊前不用預熱輥體。而進口焊絲要求輥體堆焊前預熱到175±25℃，工藝復雜，施工現場很難達到這種要求，特別是在冬季。而且價格昂貴，使用效果不理想。ZD系列藥芯焊絲在RP-Z170/180輥壓機上的成功應用意義重大，解決了大型輥壓機輥面易剝落、耐磨性差的難題，為國內同樣使用德國KHD（洪堡）公司輥壓機的水泥企業(yè)提供了修復經驗。生產修復次數的減少將大幅提高系統(tǒng)的運轉率，減少維修成本，更為凸現輥壓機在粉磨領域節(jié)能低耗的優(yōu)勢。