一、前言：
隨著輥壓機在水泥粉磨中的推廣應(yīng)用，生產(chǎn)輥壓機的企業(yè)也越來越多。20世紀(jì)80年代中期輥壓機從德國引進時，國內(nèi)只有中信重機等3家單位生產(chǎn)輥壓機，到目前為止，生產(chǎn)輥壓機的單位多達10多家。規(guī)格型號從早期的Ф1000Χ300發(fā)展到目前的Ф1700Χ1800。隨著輥壓機的增多，輥面修復(fù)市場也越來越大，從事輥壓機輥面修復(fù)的單位早期只有鄭州機械研究所，目前發(fā)展到不少于5家單位，就連以前從事立磨磨輥修復(fù)的單位也紛紛加入輥壓機輥面修復(fù)中來。由于對輥壓機輥面磨損機理不熟悉，再加上焊接材料選擇不當(dāng)，容易造成修復(fù)后輥面剝落、不耐磨等缺陷。
二、容易產(chǎn)生的誤區(qū)
由于水泥行業(yè)焊接專業(yè)技術(shù)人員不多，在輥面修復(fù)過程中，往往會造成以下誤區(qū)。
誤區(qū)1、輥面堆焊修復(fù)后，硬度越高越耐磨。
輥壓機主要由兩個輥子（定輥和動輥）和一套產(chǎn)生高壓的液壓系統(tǒng)所構(gòu)成。從輥壓機的工作狀況可以看出，輥面的磨損類型屬于典型的高應(yīng)力磨料磨損。這就要求輥面具有較高的硬度和韌性。從輥子的破壞形式來分析，選擇的堆焊材料不僅耐磨性好，而且要具備較高的韌性和抗疲勞性。目前絕大部分從事輥壓機輥面修復(fù)的單位采用高Cr鑄鐵型耐磨焊絲（焊條），一是因為高Cr鑄鐵型耐磨焊絲成本低，水泥企業(yè)容易接受，二是因為高Cr鑄鐵型耐磨焊絲硬度高，焊后組織主要為鑄鐵型基體上分布大塊碳化物，含C量在3%以上，堆焊層硬度在HRC60以上，具有良好的耐磨性能。但其結(jié)合性、抗裂性和抗疲勞性差，在輥面上堆焊一層就會出現(xiàn)交錯裂紋。在輥體運行過程中，由于應(yīng)力的影響，很容易出現(xiàn)大面積剝落。同時堆焊層的交錯裂紋，易延伸至輥子母體，使輥面出現(xiàn)大量缺陷，直接影響輥體質(zhì)量。
鄭州機械研究所經(jīng)過分析輥壓機輥面的磨損機理、通過大量的耐磨實驗，對材料進行深入研究及性能對比，研制生產(chǎn)ZD1、ZD2、ZD3、ZD310系列藥芯焊絲。ZD1的特點是韌性好，作為止裂層焊在最下面。ZD2強度高，可抵抗較高的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，起到很好的緩沖作用，可作為緩沖層使用。ZD3為輥面耐磨材料，堆焊層金屬主要成分是C、Cr、Mo、W、V、Ni、Nb等，堆焊后組織為馬氏體+殘余奧氏體+針狀貝氏體+少量碳化物，焊接工藝良好，抗裂性能優(yōu)良，冷焊、多層焊效果好。ZD310屬于高合金堆焊材料，耐磨性能優(yōu)于ZD3，主要作為輥面的耐磨花紋處理。使用ZD系列藥芯焊絲堆焊修復(fù)后的輥面硬度一般在HRC55~59，該所研制的TN65焊條硬度高達HRC66，但該焊條韌性不好，不宜在輥面修復(fù)中應(yīng)用。在輥面修復(fù)過程中，不能盲目追求輥面硬度，否則將會造成輥面剝落。
誤區(qū)2、進口焊絲比國產(chǎn)焊絲好。
目前國內(nèi)有許多水泥企業(yè)使用進口輥壓機，如臺泥句容、江西亞東等，使用的輥壓機為德國洪堡公司原裝進口的，目前是國內(nèi)型號最大，輥子最大直徑達1700mm，輥子工作面寬度達1700mm。按照德國洪堡公司的要求，輥面修復(fù)均使用進口焊絲，但修復(fù)后輥面質(zhì)量不太好。臺泥句容水泥幾乎每月都要對輥面進行局部修復(fù)，每月要用5萬元左右的焊絲（進口焊絲價格比較貴），而且進口焊絲堆焊修復(fù)時要對輥體進行預(yù)熱（如圖1）。
該公司輥壓機輥面經(jīng)過用進口焊絲多次堆焊修復(fù)失敗后，決定考慮使用鄭州機械研究所自行研制ZD系列藥芯焊絲進行補焊。2006年8月鄭州機械研究所派4名焊工用自行研制的ZD系列藥芯焊絲及相關(guān)工藝，現(xiàn)場修復(fù)輥壓機動輥輥面寬度為300mm的整個圓周，其余部分還用進口焊絲。修復(fù)后連續(xù)運轉(zhuǎn)一段時間后，用ZD系列藥芯焊絲修復(fù)的輥面只有微量磨損，沒有出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。而用進口焊絲同時修復(fù)的部位則出現(xiàn)剝落現(xiàn)象（如圖2，圖中右邊為ZD系列焊絲修復(fù)的輥面，左邊為進口焊絲修復(fù)的輥面）。通過對比實驗，該公司對ZD系列焊絲有了初步認(rèn)識。2006年11月，該公司把輥壓機輥套委托給鄭州機械研究所整體堆焊。堆焊后于2007年元月2號投入使用，目前已經(jīng)連續(xù)使用4年多，輥面磨損均勻。目前使用進口輥壓機的水泥企業(yè)，如江西亞東、山東臨沂中聯(lián)、重慶拉法基等，均與鄭州機械研究所合作。實踐證明ZD系列藥芯焊絲已可以完全取代進口焊絲。且價格相對進口焊絲低得多，性價比優(yōu)勢顯著。
誤區(qū)3、自動焊比半自動焊效果好。
目前有的公司采用自動焊接對輥面進行在線修復(fù)，焊接時用傳動裝置讓輥子轉(zhuǎn)動，焊槍在輥面正上方進行自動焊接。在線修復(fù)的輥面在修復(fù)前要用碳弧氣刨清理輥面裂紋、疲勞層等，由于輥面疲勞深度不同，清理深度也不同，輥面可能形成凸凹不平外圓面。如果輥面有局部裂紋，清理時輥面有可能產(chǎn)生局部凹坑。自動堆焊時焊絲與輥面之間的距離（即焊距）隨著凸凹不平的輥面而變化，焊縫不均勻，容易造成夾渣等焊接缺陷。
鄭州機械研究所在線修復(fù)時采用半自動焊接，離線修復(fù)時采用全自動焊接，離線修復(fù)按照以下工序：
1、輥子軸承及軸承座拆卸；
2、用短電弧切削專用機床對輥面殘留耐磨層及疲勞裂紋進行清理（如圖3）；
3、對清理后的輥子進行車加工，加工后對輥體進行超聲波探傷，確保輥體沒有內(nèi)在缺陷（如圖4）；
4、把加工好的輥子裝在自動焊接工裝上，用天然氣對輥子進行預(yù)熱（如圖5）；
5、采用ZD系列埋弧藥芯焊絲（Ф4.0）對輥面進行堆焊修復(fù)（如圖6）；
6、對修復(fù)好的輥子安裝軸承及軸承座。
從以上工序可以看出，通過對輥子的車加工，輥面堆焊時焊距均勻，在焊接過程中就不會產(chǎn)生焊接缺陷。
誤區(qū)4、輥面可以無限次在線修復(fù)。
輥面在線修復(fù)時由于無法消除焊接應(yīng)力，在輥子運轉(zhuǎn)過程中，堆焊層會產(chǎn)生疲勞裂紋。隨著裂紋向輥子母體延伸，下一次修復(fù)時，堆焊量往往比上次還深，特別是對于輥體母材不太好的輥子（鑄造輥體），經(jīng)過2次在線修復(fù)后，輥面嚴(yán)重破壞。由于焊接量逐次擴大，一般在在線修復(fù)次數(shù)為3~5次，不能無限次地在線修復(fù)。焊接量增加到50mm以上時，由于在線修復(fù)條件所限，建議進行離線修復(fù)。最好購買備用輥子，以便輥子進行離線修復(fù)。
誤區(qū)5、在線堆焊修復(fù)時對輥面進行預(yù)熱。
在線修復(fù)時，為了保證焊接質(zhì)量，有的公司在輥子下面安放爐灶，對輥體預(yù)熱。由于輥子軸承不能過熱，所以即使預(yù)熱也不能達到焊接需要的溫度。鄭州機械研究所研制的ZD系列藥芯焊絲（Ф1.6）適用于冷焊，無須對輥面進行預(yù)熱，非常適用于輥面的在線堆焊修復(fù)。
誤區(qū)6、輥面只要磨損就必須馬上修復(fù)。
考慮到對輥壓機輥子的維護，有的水泥企業(yè)對輥面關(guān)愛有加，一旦發(fā)現(xiàn)磨損，就馬上就補焊。其實，輥子在使用過程中發(fā)生磨損是不可避免的，耐磨層厚度一般在10mm左右，耐磨花紋層（橫條狀，部分堆焊成網(wǎng)格加硬質(zhì)圓點）一般在5mm左右。如果耐磨花紋層沒有磨損完就補焊，會把原來的耐磨層破壞，產(chǎn)生更多裂紋，在運轉(zhuǎn)過程中容易產(chǎn)生剝落，反而起反作用。一般情況下，耐磨花紋層磨損完再補焊效果比較好。
誤區(qū)7、輥面修復(fù)用焊絲一成不變。
目前許多從事耐磨堆焊修復(fù)的單位自身不生產(chǎn)焊絲，大多是外購焊絲，甚至是進口焊絲。由于我國地域廣闊，南方地區(qū)水泥企業(yè)的物料與北方物料差異很大，輥面耐磨層焊絲不可能用一種就能解決所有輥壓機輥面磨損問題。鄭州機械研究所根據(jù)我國物料實際情況，研發(fā)3種輥面花紋層焊絲，通常使用ZD310藥芯焊絲作為輥面的耐磨花紋處理。但對于南方地區(qū)，由于物料磨耗系數(shù)大，就用MD501或者ZD501焊絲作為輥面耐磨花紋層，對癥下藥才能根本解決問題。
三、結(jié)束語
對輥面進行及時的在線修復(fù)，是非常必要的，既節(jié)省焊接材料，修復(fù)時間又短，修復(fù)成本相對較低。但在修復(fù)過程中，要根據(jù)輥面磨損破壞的實際情況，選擇合理的焊接工藝及相應(yīng)的焊接材料，選擇專業(yè)的修復(fù)單位，對輥面進行合理的修復(fù)，充分發(fā)揮輥壓機在粉磨系統(tǒng)中的優(yōu)越性。
一、前言：
隨著輥壓機在水泥粉磨中的推廣應(yīng)用，生產(chǎn)輥壓機的企業(yè)也越來越多。20世紀(jì)80年代中期輥壓機從德國引進時，國內(nèi)只有中信重機等3家單位生產(chǎn)輥壓機，到目前為止，生產(chǎn)輥壓機的單位多達10多家。規(guī)格型號從早期的Ф1000Χ300發(fā)展到目前的Ф1700Χ1800。隨著輥壓機的增多，輥面修復(fù)市場也越來越大，從事輥壓機輥面修復(fù)的單位早期只有鄭州機械研究所，目前發(fā)展到不少于5家單位，就連以前從事立磨磨輥修復(fù)的單位也紛紛加入輥壓機輥面修復(fù)中來。由于對輥壓機輥面磨損機理不熟悉，再加上焊接材料選擇不當(dāng)，容易造成修復(fù)后輥面剝落、不耐磨等缺陷。
二、容易產(chǎn)生的誤區(qū)
由于水泥行業(yè)焊接專業(yè)技術(shù)人員不多，在輥面修復(fù)過程中，往往會造成以下誤區(qū)。
誤區(qū)1、輥面堆焊修復(fù)后，硬度越高越耐磨。
輥壓機主要由兩個輥子（定輥和動輥）和一套產(chǎn)生高壓的液壓系統(tǒng)所構(gòu)成。從輥壓機的工作狀況可以看出，輥面的磨損類型屬于典型的高應(yīng)力磨料磨損。這就要求輥面具有較高的硬度和韌性。從輥子的破壞形式來分析，選擇的堆焊材料不僅耐磨性好，而且要具備較高的韌性和抗疲勞性。目前絕大部分從事輥壓機輥面修復(fù)的單位采用高Cr鑄鐵型耐磨焊絲（焊條），一是因為高Cr鑄鐵型耐磨焊絲成本低，水泥企業(yè)容易接受，二是因為高Cr鑄鐵型耐磨焊絲硬度高，焊后組織主要為鑄鐵型基體上分布大塊碳化物，含C量在3%以上，堆焊層硬度在HRC60以上，具有良好的耐磨性能。但其結(jié)合性、抗裂性和抗疲勞性差，在輥面上堆焊一層就會出現(xiàn)交錯裂紋。在輥體運行過程中，由于應(yīng)力的影響，很容易出現(xiàn)大面積剝落。同時堆焊層的交錯裂紋，易延伸至輥子母體，使輥面出現(xiàn)大量缺陷，直接影響輥體質(zhì)量。
鄭州機械研究所經(jīng)過分析輥壓機輥面的磨損機理、通過大量的耐磨實驗，對材料進行深入研究及性能對比，研制生產(chǎn)ZD1、ZD2、ZD3、ZD310系列藥芯焊絲。ZD1的特點是韌性好，作為止裂層焊在最下面。ZD2強度高，可抵抗較高的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，起到很好的緩沖作用，可作為緩沖層使用。ZD3為輥面耐磨材料，堆焊層金屬主要成分是C、Cr、Mo、W、V、Ni、Nb等，堆焊后組織為馬氏體+殘余奧氏體+針狀貝氏體+少量碳化物，焊接工藝良好，抗裂性能優(yōu)良，冷焊、多層焊效果好。ZD310屬于高合金堆焊材料，耐磨性能優(yōu)于ZD3，主要作為輥面的耐磨花紋處理。使用ZD系列藥芯焊絲堆焊修復(fù)后的輥面硬度一般在HRC55~59，該所研制的TN65焊條硬度高達HRC66，但該焊條韌性不好，不宜在輥面修復(fù)中應(yīng)用。在輥面修復(fù)過程中，不能盲目追求輥面硬度，否則將會造成輥面剝落。
誤區(qū)2、進口焊絲比國產(chǎn)焊絲好。
目前國內(nèi)有許多水泥企業(yè)使用進口輥壓機，如臺泥句容、江西亞東等，使用的輥壓機為德國洪堡公司原裝進口的，目前是國內(nèi)型號最大，輥子最大直徑達1700mm，輥子工作面寬度達1700mm。按照德國洪堡公司的要求，輥面修復(fù)均使用進口焊絲，但修復(fù)后輥面質(zhì)量不太好。臺泥句容水泥幾乎每月都要對輥面進行局部修復(fù)，每月要用5萬元左右的焊絲（進口焊絲價格比較貴），而且進口焊絲堆焊修復(fù)時要對輥體進行預(yù)熱（如圖1）。
該公司輥壓機輥面經(jīng)過用進口焊絲多次堆焊修復(fù)失敗后，決定考慮使用鄭州機械研究所自行研制ZD系列藥芯焊絲進行補焊。2006年8月鄭州機械研究所派4名焊工用自行研制的ZD系列藥芯焊絲及相關(guān)工藝，現(xiàn)場修復(fù)輥壓機動輥輥面寬度為300mm的整個圓周，其余部分還用進口焊絲。修復(fù)后連續(xù)運轉(zhuǎn)一段時間后，用ZD系列藥芯焊絲修復(fù)的輥面只有微量磨損，沒有出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。而用進口焊絲同時修復(fù)的部位則出現(xiàn)剝落現(xiàn)象（如圖2，圖中右邊為ZD系列焊絲修復(fù)的輥面，左邊為進口焊絲修復(fù)的輥面）。通過對比實驗，該公司對ZD系列焊絲有了初步認(rèn)識。2006年11月，該公司把輥壓機輥套委托給鄭州機械研究所整體堆焊。堆焊后于2007年元月2號投入使用，目前已經(jīng)連續(xù)使用4年多，輥面磨損均勻。目前使用進口輥壓機的水泥企業(yè)，如江西亞東、山東臨沂中聯(lián)、重慶拉法基等，均與鄭州機械研究所合作。實踐證明ZD系列藥芯焊絲已可以完全取代進口焊絲。且價格相對進口焊絲低得多，性價比優(yōu)勢顯著。
誤區(qū)3、自動焊比半自動焊效果好。
目前有的公司采用自動焊接對輥面進行在線修復(fù)，焊接時用傳動裝置讓輥子轉(zhuǎn)動，焊槍在輥面正上方進行自動焊接。在線修復(fù)的輥面在修復(fù)前要用碳弧氣刨清理輥面裂紋、疲勞層等，由于輥面疲勞深度不同，清理深度也不同，輥面可能形成凸凹不平外圓面。如果輥面有局部裂紋，清理時輥面有可能產(chǎn)生局部凹坑。自動堆焊時焊絲與輥面之間的距離（即焊距）隨著凸凹不平的輥面而變化，焊縫不均勻，容易造成夾渣等焊接缺陷。
鄭州機械研究所在線修復(fù)時采用半自動焊接，離線修復(fù)時采用全自動焊接，離線修復(fù)按照以下工序：
1、輥子軸承及軸承座拆卸；
2、用短電弧切削專用機床對輥面殘留耐磨層及疲勞裂紋進行清理（如圖3）；
3、對清理后的輥子進行車加工，加工后對輥體進行超聲波探傷，確保輥體沒有內(nèi)在缺陷（如圖4）；
4、把加工好的輥子裝在自動焊接工裝上，用天然氣對輥子進行預(yù)熱（如圖5）；
5、采用ZD系列埋弧藥芯焊絲（Ф4.0）對輥面進行堆焊修復(fù)（如圖6）；
6、對修復(fù)好的輥子安裝軸承及軸承座。
從以上工序可以看出，通過對輥子的車加工，輥面堆焊時焊距均勻，在焊接過程中就不會產(chǎn)生焊接缺陷。
誤區(qū)4、輥面可以無限次在線修復(fù)。
輥面在線修復(fù)時由于無法消除焊接應(yīng)力，在輥子運轉(zhuǎn)過程中，堆焊層會產(chǎn)生疲勞裂紋。隨著裂紋向輥子母體延伸，下一次修復(fù)時，堆焊量往往比上次還深，特別是對于輥體母材不太好的輥子（鑄造輥體），經(jīng)過2次在線修復(fù)后，輥面嚴(yán)重破壞。由于焊接量逐次擴大，一般在在線修復(fù)次數(shù)為3~5次，不能無限次地在線修復(fù)。焊接量增加到50mm以上時，由于在線修復(fù)條件所限，建議進行離線修復(fù)。最好購買備用輥子，以便輥子進行離線修復(fù)。
誤區(qū)5、在線堆焊修復(fù)時對輥面進行預(yù)熱。
在線修復(fù)時，為了保證焊接質(zhì)量，有的公司在輥子下面安放爐灶，對輥體預(yù)熱。由于輥子軸承不能過熱，所以即使預(yù)熱也不能達到焊接需要的溫度。鄭州機械研究所研制的ZD系列藥芯焊絲（Ф1.6）適用于冷焊，無須對輥面進行預(yù)熱，非常適用于輥面的在線堆焊修復(fù)。
誤區(qū)6、輥面只要磨損就必須馬上修復(fù)。
考慮到對輥壓機輥子的維護，有的水泥企業(yè)對輥面關(guān)愛有加，一旦發(fā)現(xiàn)磨損，就馬上就補焊。其實，輥子在使用過程中發(fā)生磨損是不可避免的，耐磨層厚度一般在10mm左右，耐磨花紋層（橫條狀，部分堆焊成網(wǎng)格加硬質(zhì)圓點）一般在5mm左右。如果耐磨花紋層沒有磨損完就補焊，會把原來的耐磨層破壞，產(chǎn)生更多裂紋，在運轉(zhuǎn)過程中容易產(chǎn)生剝落，反而起反作用。一般情況下，耐磨花紋層磨損完再補焊效果比較好。
誤區(qū)7、輥面修復(fù)用焊絲一成不變。
目前許多從事耐磨堆焊修復(fù)的單位自身不生產(chǎn)焊絲，大多是外購焊絲，甚至是進口焊絲。由于我國地域廣闊，南方地區(qū)水泥企業(yè)的物料與北方物料差異很大，輥面耐磨層焊絲不可能用一種就能解決所有輥壓機輥面磨損問題。鄭州機械研究所根據(jù)我國物料實際情況，研發(fā)3種輥面花紋層焊絲，通常使用ZD310藥芯焊絲作為輥面的耐磨花紋處理。但對于南方地區(qū)，由于物料磨耗系數(shù)大，就用MD501或者ZD501焊絲作為輥面耐磨花紋層，對癥下藥才能根本解決問題。
三、結(jié)束語
對輥面進行及時的在線修復(fù)，是非常必要的，既節(jié)省焊接材料，修復(fù)時間又短，修復(fù)成本相對較低。但在修復(fù)過程中，要根據(jù)輥面磨損破壞的實際情況，選擇合理的焊接工藝及相應(yīng)的焊接材料，選擇專業(yè)的修復(fù)單位，對輥面進行合理的修復(fù)，充分發(fā)揮輥壓機在粉磨系統(tǒng)中的優(yōu)越性。
【作者：鄭州機械研究所 王欣】