引言
辊压机及其挤压粉磨技术是继窑外分解技术之后水泥工业的又一次技术变革。自1985年德国Heiderger公司LeiiYln水泥厂采用第一台具有工业规模的①1．8m×O．5m(辊径×辊宽)辊压机粉磨水泥并取得增产、节电25％的工业试验效果后，即倍受国际工程界关注，其装备技术和应用效果都得以迅速发展…。
我国的辊压机装备和应用技术在近1O多年间的发展非常快，特别是在近几年我国大力发展新型干法水泥工艺，由于辊压机在粉磨系统中有能耗低、效率高、噪音小等优点，所以水泥粉磨系统基本都采用了辊压机带球磨机的联合粉磨技术。近几年全国新建了许多水泥企业，有些厂投产以后，整个粉磨系统运行不畅，节能降耗以及产量达不到设计要求，系统出现的问题也得不到及时解决。鉴于此，笔者将多年从事辊压机粉磨系统现场维护的经验进行总结以求共同进步。
1粉磨系统中的几个关键设备
1．1稳流称重仓
辊压机必须满料操作，运行过程中两辊之间必须保证充满物料，不能间断，因此在辊压机进料口上部设置稳流作用的称重仓是必要的，称重仓的容量设计也不能太小，否则缓冲余地太小，影响辊压机的正常运行，造成辊压后料饼质量的较大波动。另外要控制好称重仓的料位，如果料位过低，辊压机上方不能形成稳定的料柱，使称重仓失去靠物料重力强制喂料的功能，且容易形成物料偏流人辊现象，引起辊压机振动或调停。
1．2除铁装置
辊压机辊面耐磨层容易磨损，尤其对金属异物反应敏感，因此喂人辊压机的物料应尽可能地除铁彻底。系统中除了在进料皮带上设置除铁器外，还有必要在选粉机的喂料皮带上设置金属探测仪。而且在生产过程中，应确保金属探测仪与气动三通阀连锁畅通，反应快捷，以便及时排除物料中混杂的金属异物，避免金属异物在辊压机与V型选粉机组成的闭路系统中不断循环而反复损伤辊面耐磨层。
1．3辊压机斜插板
辊压机斜插板位置不当，会造成辊压机人口内料柱压力过大或过小，对形成稳定料床有影响。位置过高，料柱压力过大，人辊压机物料多，辊缝大，物料会冲过辊压机或形成料饼过厚，增大下道工序负荷，挤压效果变差，成品含量低；位置过低，料柱压力小，入辊压机物料少，难以形成稳定厚实的料床，产量降低，严重时还可能造成设备振动，无法运行。
1．4辊压机
辊压机是根据料床粉磨原理设计而成，其主要特征是：高压、满速、满料、料床粉碎。由于辊压机的高压负荷通过双辊直径传递到被粉磨的物料层，大部分能量被用于物料之间的相互挤压、磨剥，物料摩擦产生的声能、热能被转化为物料的变形能，使其变形、撕裂、粉碎，因此辊压机是能量利用率较高的设备。同时，辊压后的物料不仅粒度大幅度减小，邦德功指数也明显降低，从而大大改善了后续磨机的粉磨状况，使整个粉磨系统的单位电耗明显下降。
2影响粉磨系统产量的常见因素
2．1水泥原料的水分
辊压机及其挤压粉磨技术对于水泥原料的水分有一定要求，为了达到节能、降耗、提高产量，水泥原料的水分理论上应该控制在<1．5％。因为水分过大，易造成称重仓锥体部分粘料、堵料，下料不畅，辊压机喂料不能连续均匀，易导致辊压机振动以及出现偏辊现象。同时由于水分过大，辊压机挤压过的料饼里细粉含量低，颗粒物里的微裂纹也会大大降低，严重影响挤压效果和料饼质量。对系统中带有V型选粉机的系统，也使进入静态选粉机的物料难以打散分离，影响分级选粉效果，从而难以达到预期的增产节能效果。某水泥企业粉磨系统中配的辊压机为①1400mrn×650iilin，磨机为①3．8m×13m，这种粉磨系统的台时产量正常情况下应该在13Ot／h左右，而该厂的实际产量却一直在90讹左右，很重要的一个原因就是该厂的水泥原料的水分太高，大概在6％左右，可见水泥原料的水分对产量的影响非常大。根据大多数厂的实际运行情况，水泥原料的水分控制在<1．5％以下很困难，大多数厂水泥原料综合水分一般能控制在3％以下，产量也很高。
2．2物料粒度及其易磨性
辊压机对物料粒度的大小和均匀性的要求较为严格，一般95％以上的颗粒应小于辊径的3％，个别大块物料也不宜大于辊径的5％。有资料显示，当物料粒度和辊径之比在3．5％以内时，辊压机运转平稳；如果喂料粒度增大一倍，将使料床不均匀，还会不利于将物料啮人两辊之间，这就会导致辊压机的振动值上升5倍。辊压机要求在辊面沿长度方向上的粒度分布不能相差太大，否则易造成辊压机的偏辊现象，影响系统操作。
辊压机对脆性、空隙较多的物料挤压效果好，但是为了降低生产成本和利用工业废弃物，混合材的加入量越来越大，有的比例达到50％。加入的混合材主要有煤矸石、黑石子、钢渣、水渣等，这些混合材都非常硬，易磨性差，加快了辊压机辊面的磨损速度，对台时产量都有影响。
2．3挤压效果
辊压机的挤压力是辊压机安全稳定运行的重要参数，其压力大小直接影响挤压效果及挤压质量，压力过小则颗粒间空隙较多，达不到物料破碎所需要的压力，也形不成致密料饼，影响料床粉碎力功效；压力过大，则易使颗粒间产生“重聚合"现象，造成打散分级困难，且使辊面磨损加剧，严重时损坏轴承和液压系统。根据许多水泥厂的生产经验，对尺寸为①1200mm×450mm辊压机，运行压力控制在6．0～8．0SPa，此时挤压效果好，液压系统稳定，不损坏轴承，综合效益也高。
3易磨损件的维护
3．1辊压机侧挡板的磨损
侧挡板的作用就是防止物料没有经过辊压机挤压直接从辊面的两端下去，对提高物料细粉率和台时产量起着至关重要的作用。根据侧挡板的工作情况，由于没有受到冲击，侧挡板的磨损主要是磨料磨损，因此侧挡板磨损后表面修复所用的材料应该用高硬度的耐磨材料。侧挡板的尺寸设计的是否合理对辊压机辊子两侧边的磨损程度影响很大，有些水泥厂辊压机辊子侧边磨损深度大于200mm，辊面宽度减少100mlil，其主要原因是侧挡板尺寸设计不合理，与辊边重叠部分的尺寸太大，更有厂直接用一个矩形板做侧挡板，认为重叠部分越大，挡料效果越好，其实实际情况并非如此，这样只会增大辊边磨损，挡料效果也不会提高。合理的与辊子侧边重叠部分尺寸为10
20mm，侧挡板与辊子端面间隙小于2nqiil，但不能与辊边接触，这样既能起到很好的挡料效果，也不会导致辊边磨损严重。另外，侧挡板必须经常检查，发现磨损漏料要及时更换修复，防止辊边磨损。
3．2辊压机辊面的维护
辊压机作为粉磨系统中最重要的设备，对水泥企业节能降耗和提高产量起着至关重要的作用。辊压机在运行过程中的主要问题就是辊面磨损和剥落。由于水泥厂里没有专业的辊压机辊面堆焊人员，对辊子的磨损机理、辊子辊面堆焊层的结构、辊面堆焊焊材的选用和辊面堆焊方法不清楚，当辊面出现严重磨损或剥落后随意用焊条补焊，由于选材不当，堆焊工艺不合理，导致辊面磨损加剧，出现大面积掉块现象，严重影响生产。
3．2．1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50～300SPa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1O。～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
3．2．2辊压机辊面堆焊材料的选用
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，具有优异的抗磨粒磨损和抗挤压磨损综合性能，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。
郑州机械研究所作为专业研究辊压机辊面堆焊材料的高科技企业，我们根据辊压机辊面现场工作条件，结合辊压机辊面对材料的特殊要求，研制开发出专用于辊压机辊面耐磨堆焊的ZD系列(ZDl、ZD2、ZD3、ZD310)耐磨焊条、气保护焊丝和埋弧焊丝，完全替代了进口材料，现已大量用于许多有辊压机的水泥企业的现场辊面堆焊，现场修复的辊压机超过300台，成功解决了辊子易剥落和掉块问题，并有效解决了辊体耐磨问题，为客户正常生产提供了保证，充分发挥了辊压机在粉磨系统中的优越性。国内许多辊压机制造厂(洛阳中信重机集团、江苏海安建材机械厂、天津水泥设计研究院、成都建筑材料工业设计研究院有限公司装备分公司、唐山水泥机械厂等)在制造新辊时辊面堆焊材料选用的就是郑州机械研究所开发的专用于辊压机辊面耐磨堆焊的ZD系列耐磨材料。ZDl为打底层材料，ZD2为过渡层材料，ZD3为耐磨层材料，ZD310为花纹层材料。ZD系列材料焊接时对工艺要求非常简单，工人很容易就能掌握，辊子可以在不加热的情况下直接堆焊，大大降低工人的劳动强度，辊子不加热可以大大减少停机时间，为厂家减少停机带来的损失。用ZD系列耐磨材料现场修复的辊子使用寿命在5000h以上，而用该材料制造的新辊使用寿命在8000h以上。
3．2．3辊压机的现场维护
辊压机在运行一段时间以后，辊面会出现磨损，由于物料主要是在辊面的中间挤压，因此辊面中间的磨损比辊子两边要快，导致辊面出现凹型，中间的辊缝变大，影响挤压效果。因此需要把握辊面修复时机，修复时辊面一定要清理干净才能开始堆焊。当辊面因混合物料中的铁块等硬物导致辊面出现掉块时，对这种坑的补焊就必须严格按照工艺来，假如坑的深度达到过渡层，那就必须首先把坑清理干净，然后依次用ZD2焊丝焊过渡层，用ZD3焊丝焊耐磨层和用ZD310焊丝焊花纹层，不能随意用哪种材料来堆焊。混合物料中的铁块对辊面的危害是非常大的，所以要尽量的多安装除铁装置，皮带轮上的物料不能太厚，以免铁块埋在里面不能被吸出。对带V型选粉机的闭环系统，至少要一周一次把选粉机、下料斗以及提升机里的物料全部打人磨机，因为铁块一旦进入这个系统，它就会一直在这个系统中循环，直到把它挤压到要求的粒度才会出去，它必然会对辊面造成严重的破坏。
4结束语
现在辊压机联合粉磨系统技术比较成熟，工艺简单，设备配置合理，只要厂家加强对技术人员的培训，让他们能熟练掌握整套粉磨技术的工艺以及常见问题的处理方法，就能够使生产稳定，达到节能降耗，提高产量和增加效益的目的。辊面的现场大修，可以在不拆机的前提下，及时对辊面进行维护，维修时间短，不耽误辊子运行对辊面起到很好的保护作用，提高辊子有效利用率。根据多年维修经验，建议辊体在现场大修3～4次后，进行离线再生陛修复，对辊体进行彻底清理、探伤，对辊体进行去应力处理，并在焊接修复过程中根据焊接工作量进行不同的消除焊接应力的处理，使辊体翻新如初，这样可以延长辊体使用寿命。经过再生修复后的辊子使用寿命会明显提高。
参考文献
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5陈天佐，李泽高．金属堆焊技术嗍．机械工业出版，1991
6史德新．辊压机联合粉磨系统的生产实践【J】．中国水泥2006（4）
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