1、辊压机辊面的磨损机理

辊压机是由两个速度相同、相对运动的辊子组成，物料由辊子上部喂料口卸下，进入辊间的缝隙中，在高压研磨力的作用下(辊间压力在50～300 mPa之间)，物料受到挤压，受压物料变成了密实但充满裂纹的扁平料饼(见图1)。
    物料在两个辊面之间相互挤压和摩擦。从辊压机的工作状况可以看出，辊面的磨损类型属于典型的高压力磨料磨损。在磨料磨损过程中，物料颗粒在压力作用下会使辊面产生弹性和塑性变形，从而在辊面亚表面层不同深处会形成循环压应力和拉应力，当循环应力超过辊子材料的疲劳强度时，在表面层将引发裂纹。在循环载荷作用下，亚表层的塑性变形继续发展，在离表面一定深度的位置也将萌生裂纹，并逐步扩展。表面层裂纹的扩展方向是与外加应力成45。角，经过两三个晶粒后，即转向与应力垂直的方向。而亚表层处萌生的裂纹扩展方向是平行于表面，或与表面成1 O。～20。的角。当裂纹扩展后，裂纹以上的材料断裂剥落，这种现象就是疲劳磨损。综上所述，辊子的磨损机理是辊面的高应力磨料磨损和辊面亚表层的疲劳磨损共同作用的结果。

辊压机运行示意图

2、辊体及辊面材料的选用

目前在国内外辊压机制造中，常用的辊体材料多为Cr、w、Mo、V合金、45号钢等锻件，国外也有采用铸件的。但铸件不如锻件使用效果好。

长期以来，对辊压机辊面保养技术的研究，国内外均进行了大量的工作。其中，整体铸造式、堆焊式、硬质合金柱钉式等方法就是不同时期的研究成果。整体铸造式属于早期技术，目前已不多用；硬质合金柱钉式则因其对物料中的异物过于敏感或造价过于昂贵而难于推广使用。从对耐磨性、对工况的适应性以及使用、维护的方便性等诸多因素考虑，目前认为堆焊方法效果最好

3、辊面堆焊修复

⑴堆焊层数要求

根据辊压机辊面的工作条件以及磨损机理，要求辊面硬度高，耐磨性好，抗剥落性好，辊体抗裂性以及抗疲劳性好，要达到以上条件，保证辊子运转良好，对制造新辊材料的选用就非常重要。新辊的制造一般都是先根据设计要求锻造好辊体，然后再在辊体表面进行堆焊，根据辊子的工作条件，辊面的堆焊层分为四层，分别为打底层、过渡层、耐磨层和花纹层(如图2)。

辊体堆焊示意图

打底层的作用是保证堆焊层与辊体结合良好， 防止整个堆焊层剥落，同时要求抗裂性好，能够有 效阻止辊面的焊接裂纹和疲劳裂纹向辊体延伸、发展，保护辊体不受破坏；过渡层的作用是既要保证 与打底层和耐磨层具有非常良好的结合性，又要对耐磨层有很好的支撑作用，这就要求过渡层材料的 硬度要高于打底层；耐磨层要求堆焊金属具有较高的焊态硬度和良好的抗裂性，具有优异的抗磨损和抗挤压综合性能，要求耐磨层材料的硬度要高于过渡层；花纹层是直接工作面，要求比耐磨层具有更加优异的耐磨粒磨损性能和抗挤压磨损性能，材料的硬度最高。辊子堆焊完以后，堆焊层的硬度从内到外呈梯度分布，逐渐升高，这样既能保证辊面耐磨性好，又能保证能够承受强大的冲击力、抗裂性和抗疲劳性能。

⑵ 修复方式

堆焊成功的关键在于合理设计辊面的耐磨材质和花纹形式以及制定辊面局部和整体的现场修复工艺。局部修复需根据损伤深度确定修复层。修复耐磨层前应对表面水泥灰和辊面疲劳层进行清理，补焊材料应与原辊体有良好的相容性和良好的冷焊效果，同时应焊过渡层，以避免焊接应力太大，破坏原辊体。局部修复一般采用焊条或CO：气保护焊丝等进行堆焊。整体修复是指对辊体局部反复修复5～8次后，由于母体反复承受高压挤压应力作用，焊接微裂纹不断扩展，辊体会产生一定厚度的疲劳层，用碳弧气刨在磨损比较严重的辊面上刨出几道槽检查裂纹情况，会发现辊子深处有很多层状裂纹，较浅的距辊面约10 mm，较深的距辊面约20～30 mlTl，局部深达50～60 mlil，并且多数裂纹都沿辊子周向延伸。从刨掉的料块来看，下表面呈植物年轮状，一圈沿着一圈向外扩展。由此也可看出，辊子的破坏形式是高应力磨料磨损及疲劳磨损的综合表现。此时若再直接补焊，易产生层间脱落，故需对辊体疲劳层进行彻底修理后进行耐磨堆焊整体修复，同时配合适当的热处理。疲劳层的清理一般采用碳弧气刨或电熔刨，用砂轮打磨表面，用车床车圆，彻底清理可能存在的增碳层，然后采用埋弧堆焊的方法进行修复。无论局部或整体修复，辊体的圆度误差和两辊直径误差都不能太大，否则会引起辊压机水平振动和两挤压辊不均匀载荷加大。

⑶、辊面花纹选择

目前国内外常用的辊面耐磨花纹形式如图2--0所示。

辊压机辊面的磨损为高应力磨损，其耐磨效果决定于辊面耐磨材料的表面硬度及韧性。对辊面进行花纹处理，有以下几个优点：增加辊子扒料力度，提高挤压效率；辊面有效形成料饼，提高辊体耐磨性；磨损首先从花纹开始，对辊体是一个有效的保护。    从长期的应用发现，采用横条纹具有许多显著的优点。首先，操作工艺简单，人为影响因素减少；其次，用作耐磨花纹焊接的材料大都耐磨性很好，但抗裂性稍差，花纹焊层上或多或少地存在裂纹，采用横条花纹，裂纹行走方向单一，均为横向裂纹，裂纹止于横条，不会延伸至辊体，花纹之间不交错，裂纹不会相互延伸交叉，辊面应力小，辊面运行过程裂纹不会对辊体造成破坏，不会出现辊体剥落掉块现象；同时在进行局部维修中，工艺简单，只需对磨损严重的花纹进行处理，而不会影响其他部位花纹的使用。采用菱形花纹，耐磨花纹相对面积增加，对耐磨性的提高有好处，存在的问题是堆焊层交错相连，裂纹纵横交错，受各方向应力影响，裂纹会延至母体。虽然这种花纹形式有好的扒料作用，形成的料饼效果好，但由于裂纹多，走向复杂，在辊压机高应力作用下容易出现剥落，局部出现剥落后，由于裂纹影响到辊体，且重新修复菱形条又与原先菱形条纵横交叉，对母体影响更大，经常导致的结果是整体修复后，使用过程中一旦出现剥落，就止不住，以至于一月一修，维修量特别大。短棒状和点状不易形成料垫，对辊体保护不足；锯齿状花纹工艺复杂，对设备及人员要求很高，不利于推广及现场操作。综合我们的实际经验及研究结果，我们认为对辊面进行横条纹处理是最简便易行的方法。

⑷、对辊压机辊面的要求

辊压机挤压辊要求辊面有很高的硬度，一般要求HRC≥55，而且对表面裂纹的数量及分布都是有比较严格限制的，以免裂纹在高应力反复作用下扩展、连网。同时在辊体运行中，不允许出现局部或大面积剥落、掉块现象。因此，对挤压辊用堆焊材料及其工艺有很高的要求。

⑸、堆焊修复材料的选择  

根据辊压机的工况及辊面磨损情况，决定材料必须硬度、耐磨性及韧性相结合。同时硬层材料不易堆焊过厚，否则在高应力作用下易剥落。这就需要在母体与硬层之间堆焊过渡层材料，在辊体径向形成硬度递增的梯度，提高辊体堆焊层的结合。  

在辊压机技术的引进和国产化过程中，郑州机械研究所与专业制造辊压机的企业——洛阳矿山机器厂合作，经过分析辊压机辊面的磨损机理，通过大量的耐磨实验，对材料进行深人研究及I生能对比，研制生产出了ZD系列埋弧堆焊药芯焊丝、C02气保护药芯焊丝及焊条。目前采用一ZD系列埋弧焊丝对辊子进行新辊制造及旧辊再生性堆焊修复，采用ZD系列C02气保护焊丝或焊条进行现场局部辊体的维修。良好的材料性能配合适宜的焊接工艺，取得了良好的效果。一Z1-)1韧性好，作为止裂层，堆焊在最底层，与母材相连；ZD2强度高，可抵抗较高的拉应力和压应力，起到很好的缓冲作用，作为缓冲层材料，堆焊在ZDl上面；ZD3为辊面堆焊材料，焊接工艺良好，抗裂性优良，同时也具有良好的抗磨损性能，堆焊层硬度大于HRC55，辊面保证不裂，该材料具有了耐磨性及良好韧性的有效结合，非常适于辊压机高应力工况，7I)3 10属于高合金堆焊材料，耐磨性能优异，作为花纹堆焊材料，HRC硬度在57～62之间，花纹上面会出现少量细小裂纹，但由于ZD3良好的韧性，裂纹不会向zD3堆焊层扩展。而辊体没有裂纹的最大优势在于在高应力作用下，不容易在辊体内部积存太多水泥粉尘导致辊体局部发空，而出现大面积剥落。为保证修复质量，清理工作非常重要。对于旧辊子修复，清理时间与堆焊时间基本对半，甚至多于堆焊时间，底部清理彻底，是保证堆焊层良好结合性的前提条件。堆焊时首先将辊子整体预热到一定温度，用一ZDl堆焊使辊体找圆，后上车床车圆；而后连续堆焊ZD2、ZD3、ZD310，全部焊完后，再把辊体整体预热一下，用保温材料将辊体仔细包好，缓冷。局部修复或现场维修时预热温度可适当低一些。

⑹、使用效果

根据不同的水泥厂使用情况来看，拆下来采用埋弧自动焊大修的辊面使用效果最好，辊子使用寿命均在6 000 h以上，有的已突破10 000 h。现场维修建议采用C0：气保护药芯焊丝或焊条。建议水泥厂在使用辊压机时，对辊面要维护好，不要等辊面磨损到实在不能使用了再堆焊。如果耐磨花纹磨损完了，失去了最外面耐磨层的保护，下面的过渡层磨损就会很快，这是对辊压机致命的破坏。对辊压机辊面的及时堆焊维护是保证辊压机使用寿命的关键。辊面维护得好，可大大减少停机堆焊次数。

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