水泥磨系统辊压机辊面的磨损与修复

0 引言
    江苏台泥（句容）水泥有限公司5 250 t/d熟料新型干法水泥生产线水泥粉磨系统采用MPS5000BC立磨+2台Φ4.2 m×12.5 m球磨机的“一托二”工艺。由于实际产量达6 700 t/d熟料，水泥粉磨能力匹配不足，需对水泥磨进行改造。改造方案为：增加RP20-170/180的辊压机和Φ4.2 m×12.5 m的球磨机，采用以辊压机预粉磨、球磨机终粉磨的粉磨系统。
 
    该系统存在的最大难题是辊压机辊面的磨损。当辊面完好时，物料会受到充分的挤压，形成的料饼量多，辊压机主电机功率稳定在1 100 kW左右，此时预粉磨效果非常好，PII52.5水泥产量可达230 t/h。辊面磨损后，辊缝间隙变大，通过辊压机的物流量变大，且由于辊面凹凸不平，料子受到的挤压力变小且不均匀，料饼不均匀，料饼厚度大且松散，颗粒料多，预粉磨效果差，主电机功率只有600～800 kW，PII52.5水泥产量仅有150 t/h。

1 辊面磨损原因
    （1）辊面材质。辊面材质耐磨性不够，则磨损快，使用寿命短，预粉磨效果就差。

    （2）物料的易磨性。水泥配料的原料由熟料、石膏、混合材（石灰石）组成，尤其熟料的易磨性影响着辊面的磨损。如过烧料、黄心料、飞沙料较多或冷却效果差的熟料，其易磨性差；当入磨熟料温度高时，易磨性更差。如果使用易磨性差的熟料，辊压机的辊面磨损加剧，造成经常性的停机补焊。

    （3）物料粒度。物料过大会加剧辊面的磨损，我厂有时会因熟料破碎机篦条磨损，熟料颗粒变大，石膏、矿山石灰石破碎机篦条磨损物料颗粒变大，加大了辊面的磨损。

    （4）金属硬物进入辊压机。当物料中存在金属时，皮带上的除铁器首先将其除掉，但如果效果不好，或金属探测器不灵敏，部分金属异物进入辊压机，会导致辊面磨损或者碰伤。

2 减少辊压机辊面磨损的措施
    （1）辊面采用新型耐磨材料，保证耐磨性。

    （2）运转时，及时检查辊面的磨损情况，在磨损量不太大时就补焊。

    （3）生产工艺上，加强生料配料和熟料煅烧操作，减少过烧料、黄心料、飞沙料等易磨性差的熟料，强化熟料冷却效果，降低熟料温度，提高熟料易磨性。

    （4）加强物料粒度控制，控制熟料、石膏及辅材的粒径在1 mm～40 mm之间。

    （5）确保除铁器、金属探测器、外排料阀正常工作，以免金属硬物进入辊压机。

    （6）强调入辊压机的物料粒度分布的均匀性。应杜绝以下现象：由于回粉的细粉量大，进入称重仓后易产生离析现象，使物料颗粒分布不均匀；喂料不稳，当称重仓料位低或波动时，特别是刚喂料或有金属异物时，会造成辊压机喂料不稳，主电机功率波动大；压力不稳。要想获得理想的粉碎效果，必须保证合适稳定的研磨压力，压力不稳，不仅使物料得不到有效的挤压，而且会造成系统振动，辊面冲击较大。目前我厂辊压机研磨压力正常在90～110 bar之间。根据物料和系统情况，调整研磨压力。

    （7）生产实践表明，辊压机入物料中细粉量对辊压机粉磨效果影响极大，但物料粒径太大（超过45 mm）会加剧辊面磨损，预先使得细或粗料排出，辊压机预粉磨效果更显著。

3 辊压机辊面修方式的改进（以动辊为例）
3.1 改进前的情况
    （1）动辊的磨损较大，改进前，采取KHD提供的堆焊材料和焊接参数，见表1。

    （2）所有焊接材料使用焊接保护气体，混合气体“M21-DIN32526”， 所有需修补预热区域要预热到175 ±25 ℃；

    （3）改进前的抗磨性能严重不足，导致每月都要进行频繁地修理。使用约3月的情况如图1。    

3.2 改进后的辊面堆焊修复工艺
3.2.1 动辊之辊面各层采用堆焊新材料的作用和性能（表2）

3.2.2 动辊之辊面耐磨层堆焊施工的注意事项
    （1）辊面焊前必须清除辊体积料、耐磨层残渣和底部裂纹。疲劳层裂纹必须清除彻底。

 

    （2）辊面翻新堆焊修复，必须预热至250～300 ℃，焊后缓冷8～12 h以上。

    （3）焊材采用：埋弧焊药芯焊丝ZD1、ZD2采用HJ431焊剂，焊前焊剂H431应烘干250℃×1 h；ZD3采用107焊剂，焊前焊剂应焊干300℃×1 h。

    （4）改进后，采用专业堆焊厂焊接，焊接为24 h连续作业；定辊堆焊温度、速度及焊丝更换均记录。堆焊和退火工艺如图2。

3.2.3 动辊辊面耐磨堆焊施工的过程
    堆焊焊接温度：260 ℃，现场持续温火加热，保温好，受热比较均匀，经现场测量，堆焊部位温度达到260 ℃左右，其它点一般在200～250 ℃之间；焊接电流600 A，电压35 V；焊接速度：定辊每圈速度17分42秒（每层约48 h）。焊接前外径为1667 mm，焊接后控制在1 709 mm。焊丝使用及焊层厚：ZD1 9 mm、ZD2 4 mm、ZD3 4 mm～5 mm、ZD310 5.5 mm。经过与现场确认，要求焊完后菱形纹要高出边缘1 mm～2 mm。堆焊层材料与厚度见图3。

 

3.2.4 辊压机的动辊之辊面磨损硬度检查数据
    在圆周上随机抽取三条横纹，测试洛氏硬度，结果如表3。

 

4 修复效果
    （1）动辊堆焊后的效果见图4，根据生产的需要，该动辊于2007年1月安装使用。
    （2）动辊之辊面运转到2007年4月时，辊面无明显的磨损，效果较好，见图5。
    （3）动辊之辊面运转至2007年8月，辊面磨损仍相对稳定，无严重磨损迹象，见图6。
    （4）动辊之辊面运转至2009年6月，辊面磨损仍相对完好，磨损量为4 mm～6 mm，见图7。

 

    目前，动辊辊面已经在线使用近两年半，磨损仍然较小，使用效果较好，超过预期的使用寿命，节约维修和维护成本约500～600万元以上，同时大大提高了辊压机系统运转率，达到辊压机辊面耐磨性目标，可以说明辊面耐磨性能已经与设备生产正常使用要求相互匹配。