磨辊、磨盘耐磨件的磨损及维护_磨辊使用维护
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磨辊、磨盘耐磨件的磨损及维护
陈树言 2009年9月30日
在矿粉生产中,磨辊辊套、磨盘衬板磨损是客观存在的。其磨损概括起来有两个方面,一是矿渣中的坚硬物质(如铁粒、硅、锰等)在高冲击力的作用下,以冲击力切削金属表面,形成凿削式磨粒磨损,使金属表面形成沟槽;二是,矿渣在磨辊与磨盘衬板之间,在很高的压应力和剪应力下摩擦,造成金属显微划伤或是硬相剥落。为了解决磨辊、磨盘衬板磨损大、用寿命短,更换频繁、造成停产损失大的难题,多年来,科技工作者一直进行着不懈的探索。我们合资企业在矿渣磨的使用上,是国内的先行者,对于磨辊和磨盘衬板磨损问题,有着深刻认识,积累了丰富经验。现根据合资公司的一些先进经验和国内立磨使用中存在的问题,从生产工艺改进、操作技术、维护技术等方面谈几点粗浅认识。希望能引起大家对磨辊和磨盘衬板磨损问题的关注,共同探索改进措施,提高企业的技术管理水平。
1、生产工艺改进
1.1矿渣储存。矿渣的易磨性好坏决定研磨效率,也决定了磨机的磨损大小。易磨性好对磨辊、磨盘衬板的磨损小,反之使磨损增大。不同的矿渣其易磨性存在很大的差异,这是由炼铁工艺和原料决定的,对于矿渣生产企业来说,是不可选择的。但是,研究表明:“矿渣的储存方式及时间,对它的易磨性有重大影响。由于它在料堆内部发生了预水化,在百吨以上料堆内部的水渣比料堆表面的水渣提高20%~30%的易磨性”。这就需要我们在矿渣储存磨辊、磨盘耐磨件的磨损及维修
和入磨取料方式上,符合这一规律。首先,料场矿渣的堆料,应按照进料的时间顺序堆放,堆放高度不宜在2.5~3M之间。其次,应按照存放时间的先后进行取料入磨。需要注意的是,矿渣储存的时间不能过长。矿渣预水化时间过长,一方面,会产生结块影响磨机的稳定操作,另一方面,降低活性影响矿粉质量。一般矿粉堆放3~7天较合适。
1.2 大块杂质筛分。矿渣中含有少量的大块黑渣或铁渣,不但活性差而且易磨性差,进入磨内不仅引起磨机的振动,而且加剧磨内磨损。为此,淮龙一线在中间仓上增加一台振动筛,较好的解决这一问题(如图)。
1.3重视入磨前除铁。磨盘和磨辊耐磨层采用堆焊工艺制造。这种工艺的缺陷是,磨机运行积聚疲劳应力集中于材料缺陷处,遇有较大、较硬异物,如铁块等,致使磨辊、磨盘间挤压应力陡然加大,严重会导致辊套或磨盘衬板开裂。而粒化高炉矿渣是高炉冶炼生铁过程中的产物,其中含有一定的金属铁,特别是其中一部分较大粒径的游离铁,如不进行有效的清除,将影响设备的安全运行。磨前游离铁的除铁可从两个方面入手:
1.3.1设臵多道磨前除铁工艺(单道除铁工艺的除铁效率较低)。一般至少应设臵三道:
装,这种安装的不足是,对于深埋在矿渣下面的铁无法清除。因此,应将除铁器安装在皮带机的机头下料处(如图),矿渣下料时游离铁与矿渣散开,埋在矿渣下面的铁暴露出来,容易清除,增大了除铁效果。
1.4重视外循环除铁:矿渣中不仅存在大颗粒的游离铁,而且矿渣上粘附着大量非常细的铁粒,无法在入磨前清除。这些铁粒同样十分坚硬,加剧磨机的磨损。矿渣在磨盘上粉磨后,铁便从矿渣中离析出来,铁的比重大,通过选分口的预分离,进入外循环系统。一般设计是在外循环提升机下料处安装了一台磁选机进行选分,但由于下料口较小,循环料与铁混合,加上磁选机的调节板磨损较大,常常影响除铁效果。目前许多厂家在外循环皮带机上增加了一道除铁器系统取得了较好效果(如图)。
M磁选机外循环提升机立磨增加除铁器外循环皮带机M增加皮带机铁
磨辊、磨盘耐磨件的磨损及维修
2.合理的操作参数
2.1避免操作参数剧烈变化。风量不足或者风量激剧变化、入料量不足或过多、磨内压差的增大、粉机转速的激剧变化以及系统温度的激剧变化均会引起磨机振动加剧。磨机振动加剧,导致磨辊对磨盘的冲击力增大,矿渣中的坚硬物质对磨辊和磨盘的耐磨层凿削式磨损就会加剧,从而使磨辊和磨盘的耐磨层形成沟槽,同时,沟槽的加剧引起耐磨层裂纹加深,导致磨辊或磨盘耐磨层大块脱落(如图),严重时甚至会引起磨辊辊套或衬板的断裂事故。一般磨正常运转的振动值在30~70um之间。正确调整磨机参数的方式,应该是小步微调逐步到位。
2.2 合理的张紧压力:如图所示,矿渣粉磨是料床粉碎,挤压力通过矿渣颗粒间互相传递,当超过矿渣的强度时被挤压破碎。在保持料层厚度基本不变的条件下,挤压力越大,破碎能力越高,产品粒度越小,磨机的产量越大。但压力达到某一临界值后,产品粒度不再变化,产量也就不再增加;根据磨损理论知道,物体磨损与摩擦力成正比,而摩擦力等于摩擦系数乘以正压力,正压力越大物体的磨损越大。因此,在磨机操作中,正确认识张紧压力、产品粒度和磨损的关系,合理的张紧压力对于稳定磨机运行、提高产量、磨辊、磨盘耐磨件的磨损及维修
减小磨损有重要意义。宇部磨机正常的张紧压力设定在7.8~8.5mpa之间。张紧压力超过8.5mpa以后产品的粒度及产量变化十分微小。而磨机的磨损大大增加,同时张紧力增加,磨机振动增加影响磨机正常运行,进一步增加磨机的磨损。
2.3 冬季避免开时磨内温度的急升。检修期间,停、开磨,尤其是在冬季,零下几度状态中陡然升温至150℃甚至高达200℃,就会产生巨大热应力。辊套、磨盘衬板耐磨层中的一些堆焊裂纹,在热应力、焊接残余应力和粉磨力联合作用下,就会发生裂纹的扩展,引起耐磨层大块脱落,严重时会引起辊套或磨盘衬板的断裂。
3.磨辊、磨盘衬板焊接修护
3.1磨辊辊套、磨盘衬板制造特点:我们合资企业目前主要是宇部(UBE)和伯力休斯(Polysius)两种磨机,其辊套和磨盘衬板都是采用焊接结构铸钢+耐磨堆焊的符合方式制造(如图)。此种方式具有制造加工方便快捷、避免断裂风险、耐磨性能卓越以及良好的性价比等优点。虽然复合制造有诸多优点,但若无成熟的技术和经验,亦会发生一系列的问题。铸造基体必须选磨辊、磨盘耐磨件的磨损及维修
用优质的材料和成熟的铸造工艺,保证基体的焊接可靠性。绝不允许基体内部空洞、沙孔、气孔等影响铸件质量的问题存在。加工亦须谨慎,研讨出最佳的加工设计尺寸,选择精度较高的数控机床加工及合适的加工方案来保证产品的尺寸,以免发生装配不符的情况。堆焊尤为重要。选用合适且耐磨的焊丝是首要条件,否则会直接影响产品的使用寿命。成熟的堆焊技术保证焊接的牢固度及耐磨性能,达到产品的最佳使用效果。避免因随意堆焊而造成焊层脱落的情况发生,给企业带来不必要的损失。
堆焊层材质:UT225CRVXF80S基面材质:SCW430过度层材质:DW309L堆焊层材质:UT225CRVXF80S基面材质:SS400 C
3.2磨辊、磨盘耐磨层的修复时间:由于每个磨机的研磨特性、矿渣特性和操作情况是不一样的,磨辊、磨盘耐磨部件补焊维修周期是不同的。因此,要定期检查磨辊、磨盘耐磨层的磨损情况,并作好测量纪录,依据记录以推算辊套、衬板的磨损过程,确定合理堆焊维护时间。从维修角度来说,适当缩短每次补焊维护周期,耐磨层的磨损小,几何尺寸变化也小,在堆焊作业时,补焊的层数少,产生的焊接热应力小,有利于保证堆焊质量和恢复耐磨件的几何尺寸。但,大多数企业生产任务较重,是不可能做到的。有的企业到了磨损已经相当严重,甚至已经影响产品细度、产量时,才不得不停下来,进行耐磨层的补焊。这对磨机损害是很大的,不利磨机的长期可靠运行,应当杜绝。一般来说,磨辊磨盘研磨部位耐磨层的磨损深度约 15~25mm 时,要磨辊、磨盘耐磨件的磨损及维修
堆焊修复。磨损深度控制不要超过 30mm,否则可能要伤及机体结构,造成重大事故。
3.3采用焊接方式: 我们的合资企业一般都采用的是明弧焊接。明弧焊接采用具备自保护功能的药芯丝,不需要焊剂,也不需要气体来保护焊接过程,随时可以观察电弧和焊件的情况,质量监控方便、准确,焊后成形好。由于不需要提供保护气体或是添加烘干焊剂,每道焊缝后也不用清除焊渣,设备操作简单、节约成本。
3.4 焊丝的选择:焊丝分过渡层(打底层)焊丝和耐磨层焊丝。过渡层焊丝既要保证和基体良好熔合,又要无脆性金相产生,同时应防止裂纹向基体扩展;耐磨层既要保证不脱层又要有一定耐磨性能。对于日常耐磨层的修复不需用过渡层焊丝,但当磨损过大伤及基体,就必须用过渡层焊丝进行打底。过渡层焊丝一般与耐磨层焊丝配套使用的,在订购耐磨层焊丝时,一并订购部分过渡层焊丝备用。设备厂家推荐的焊丝,基本属于国外知名品牌的专用焊丝,质量比较可靠,但价格十分昂贵,供货周期较长。一些企业也采用国内生产的焊丝进行耐磨层的堆焊维修,取得了比较满意的效益。
3.5 焊接前的清理:首先,应采用电弧气刨将损坏层及疲劳层认真清理、剥除,使表面无裂缝。其次,利用钢丝刷、气动打渣枪将磨损表面夹杂、粉尘、铁锈等都要清理干净。然后,用砂轮机对凹凸不平部位进行打磨处理,至磨损表面光滑平缓。最后,用工业丙酮对磨损表面清洗干净,再次检查表面无裂纹后方可进行焊接。
3.6 凹坑、掉块部分的修复。
要进行过渡层的堆焊。过渡层焊条一般为不锈钢焊条(宇部磨机推荐的是神户制钢DW309L不锈焊条),堆焊厚度根据凹坑情况在4mm~8mm之间。焊条直径宜选用φ3.2mm,焊接参数为:直流反接、电压宜30V、电流宜280A。施焊前,应将焊条在恒温110℃以烘干3h。施焊中,应采用恒速直线式摆动施焊,以减少堆焊稀释率;要特别注意与堆焊层界面的融合焊接,边焊边敲焊渣。换层时,要用钢刷子、专用气动打渣枪将表面杂物清理干净;随时监测焊接表面温度,一般控制在100℃较合适。
3.9.1一般金属焊接,焊缝出现裂纹是不允许的。但这个观点不能简单套用在耐磨堆焊上。一般堆焊材料含C及含合金量都很高,堆焊层导热性比普碳钢差得远,而堆焊层的堆焊不能延展。因此在收缩过程中只能靠裂纹来释放内应力,反过来如果内应力不能有效释放,而在堆焊层中积累了很大的内应力,届时可让厚厚的耐磨堆焊层大块大块脱落,所以这个裂纹是必须的。但裂纹必须是均匀的横向裂纹。形成均匀的横向裂纹的关键是控制好焊接参数,特别是控制好焊接表面的温度。
3.9.2 基体和耐磨层之间的结合不是熔焊结合。耐磨层堆焊熔覆方式是将复合碳化物耐磨层熔覆于磨辊/盘胎之上的。在堆焊的过程中尽可能选择较小的焊接参数,以控制焊接温度过高。焊接温度高,传人机体的热量就高,焊接后在机体内部的剩余应力就大。如果磨辊和磨盘衬板机体内部焊接剩余应力过大,在矿渣磨这样恶劣的工况下,就容易发生吊块、甚至断裂等事故。
4.结束语
磨辊、磨盘的磨损大小,主要取决于耐磨材料的性能。对于耐磨材料的研究,尚在不断探索和改进中。我作为使用领域的工程技术人员,只能在生产中对有利于降低磨损的一些生产因素,提出一些粗浅的看法。在运用过程中,也许无法起到显著效果。有个别方面甚至存在片面、不妥地方。恳请各位同仁指正。
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