生料立磨輥套炸裂的原因與預(yù)防

  冀東水泥灤縣有限責(zé)任公司目前擁有日產(chǎn)4000噸熟料生產(chǎn)線二條，每條生產(chǎn)線配備兩臺生料立磨，一線立磨是由日本宇部（UBE）公司和西德萊歇公司通過技術(shù)合作而制造的宇部萊歇磨，即UM46-4型立磨;二線立磨是由河北冀東水泥集團裝備研發(fā)中心研發(fā)，盾石機械制造有限責(zé)任公司制造的JLM3-46.4立式磨機。

  本文主要就生料立磨輥套炸裂的原因及預(yù)防措施，和大家進行一下討論。

  筆者公司生料立磨所使用輥套全部為錐型輥套每個磨4只，輥套炸裂多發(fā)于建廠初期和輥套磨損至大頭總厚度的53%以后，輥套材質(zhì)全部為Cr20Mo2Ni1，磨輥中徑全部為1450mm，配套使用的磨盤直徑全部為4600mm。一線UM46-4磨輥套大頭厚度為178mm，小頭厚度為63mm，輥重5.45噸， 磨盤轉(zhuǎn)速26.86r/min。二線JLM3-46.4磨輥套大頭厚度為246mm，小頭厚度為147mm，輥重8.42噸，磨盤轉(zhuǎn)速26.78r/min。目前一線、二線的輥套損耗量分別為，4g/t和3.5g/t。

  入磨物料配比如下：

      物料混樣易磨性為15.65kW/t。

  筆者公司一線、二線生料立磨80微米細(xì)度控制在17%時的臺時分別為440t/h、515t/h，電耗為21.5kwh/t、20.8kwh/t。

  磨輥炸裂原因分析與預(yù)防措施如下：

  1、升降溫過程中步進過快炸裂。磨輥內(nèi)外溫度急劇上升或下降，造成磨輥輥套急劇膨脹或收縮，熱應(yīng)力過大造成輥套炸裂，材質(zhì)密度與磨損不均時更加容易造成多個輥套同時炸裂的情況發(fā)生。升溫造成的炸裂，運轉(zhuǎn)后也不容易被發(fā)現(xiàn)，但由于輥套已經(jīng)炸裂裂縫的產(chǎn)生與擴大是必然的，所以輥套必定會與輥軸發(fā)生相對異常的滑動，最后磨盤、磨輥和磨輥軸這三者之間就會產(chǎn)生輕微異振，還有就是磨輥回油溫度也會有一定程度的上升。降溫造成炸裂時，一般炸縫不會超過2mm，且炸縫寬幅不會超過30mm，發(fā)現(xiàn)與判斷都比較直觀。以上情況的發(fā)生主要是由于，磨機在開停機前后磨機出入口風(fēng)溫調(diào)節(jié)過快或現(xiàn)場人員急于進入磨內(nèi)所造成的。

  預(yù)防措施為強化操作把握好步進時間，升降溫一般以出口溫度80℃為基準(zhǔn)，夏季升降溫每分鐘步進0.4-0.6℃最為適宜，由于夏季環(huán)境溫度相對較高，50℃以下就可以進入磨內(nèi)了，升溫到80℃以上就可以開機了，過程用時大約1小時。冬季升降溫每分鐘步進不能大于0.5℃，由于冬季環(huán)境溫度低，磨輥外表溫度雖然已經(jīng)降低，但磨輥內(nèi)部溫度并沒有下降至測點溫度，所以出口20℃以下才可以進入磨內(nèi)了，升溫80℃以上才可以開機，過程用時大約1.5-2小時左右，必要時可增加保溫時間。盡量在立磨觀察門處加裝一個10mm以上厚門簾，在進入磨內(nèi)時減少冷風(fēng)的摻入。開停磨前后需要認(rèn)真確認(rèn)各噴水泵閥門的有效性，是否向磨內(nèi)漏水，噴水管道上必需設(shè)置放水閥門且能夠適時開啟。

  2、磨內(nèi)進入異物碾壓炸裂。當(dāng)硬度較大的金屬材質(zhì)東西進入磨內(nèi)或磨內(nèi)部件脫落，到達(dá)磨輥剪切面前的厚度大于料層厚度時，就有可能把輥套擱炸。還有一種比較難發(fā)現(xiàn)的碾壓炸裂，就是金屬進入磨內(nèi)經(jīng)過碾壓后并沒有及時排出，而是卡在了擋料圈內(nèi)圈或基座上，如果進磨檢查沒有能夠及時清除的話這種情況就相當(dāng)危險，運轉(zhuǎn)時磨機會存在周期性異常振動，最后磨輥各種應(yīng)力疊加后大于了它能承受的機械應(yīng)力，輥套就會炸裂。其次還有一種碾壓炸裂就是粉磨物料顆粒過大造成的，當(dāng)物料直徑大于磨輥中徑5.51%的物料在20%以上時，粉磨效率大幅下降的同時磨機還會產(chǎn)生較大振動，周而復(fù)始造成輥套炸裂。這種擱炸的輥套除了物料原因以外，炸裂的磨輥大頭上都會有明顯的掉角或擦痕，且傷痕較新。

  預(yù)防措施主要是維護完善金屬探測儀與除鐵設(shè)備。目前生產(chǎn)的金屬探測儀已經(jīng)完全能夠勝任探測工作了，但由于存在一些誤報警問題，可能人為的就會把精度調(diào)低最后造成失效。除鐵器的安裝高度一般都存在問題，往往都會高于說明書上的80-120mm，就算高度能夠達(dá)到也會有因皮帶料厚問題造成作用不佳的現(xiàn)象發(fā)生，所以盡量安裝自卸式除鐵器在運料皮帶的機頭，并且平行于物料的落料軌跡，這樣就解決了除鐵距離問題了。有一種方法在阻止大塊進入磨內(nèi)的同時也可以清除部分鐵塊，方法就是縮小下料口600mm見方以后再在物料落料軌跡至漏子殼體200-300mm處加裝一個80mm以上槽鋼，由于金屬密度較大會有一部分停留在用來縮口的臺口上，大塊物料會卡在安裝的槽鋼上。對于擋料圈或基座卡金屬的問題，就必需增強崗位的認(rèn)識程度了，其次就是可以在擋料圈基座上設(shè)計相應(yīng)的導(dǎo)角以防卡鐵。

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  3、安裝維護不當(dāng)、磨況不穩(wěn)炸裂。這種炸裂情況主要出現(xiàn)在輥套的初始安裝、一次復(fù)緊、二次復(fù)緊和實際運轉(zhuǎn)中，其次就是磨輥軸承損壞輥套無法進行摩擦旋轉(zhuǎn)而炸裂的，不過這種情況非常少。由于輥套與輥軸（輪轂）是間隙配合，但有時候?qū)σb配的磨輥輥套進行加熱出發(fā)點是有助于快速安裝，往往加熱溫度過高（80℃以上）后，輥套與輥軸就會存在較大的溫差，最后造成應(yīng)力釋放輥套炸裂。安裝完輥套緊固T型螺栓時需要緊固力矩均勻，不管是運行8小時以后第一次復(fù)緊還是運行24小時以后的二次復(fù)緊，如果緊固力矩不均都會在運轉(zhuǎn)一段時間后造成應(yīng)力過于集中炸裂。如果更換新輥套后未及時對機械定位鎖和擋料圈等進行調(diào)整的話，輥套也會因撞擊定位鎖和料層不穩(wěn)振動而炸裂。

  預(yù)防措施主要是規(guī)范流程。安裝輥套時不要用加熱法進行安裝，控制好安裝精度就可以了。復(fù)緊輥套時盡量使用力矩扳手緊固每個螺栓至說明書中的1800Nm，此時需要注意的是每個螺絲桿上的墊片是不是蝶形彈簧，蝶形彈簧墊片有助于T型螺栓的拉緊。如果單獨更換一個磨輥的輥套擋料圈基本上不用進行調(diào)整，只要對定位鎖位置進行調(diào)整就可以了，但如果更換兩個或以上的磨輥就需要同時調(diào)整擋料圈和各輥的定位鎖了，擋料圈的調(diào)節(jié)范圍需要視粉磨的物料顆粒與易磨性而定。它的高度沒有一個百分百準(zhǔn)確的公式，基本上和調(diào)節(jié)窯火嘴的性質(zhì)差不多，這個高度調(diào)節(jié)的依據(jù)我個人認(rèn)為就是作出臺時、電耗和殼體振動的分布趨勢圖，以電耗為中心線，找到電耗最低振動最小的那個數(shù)值就可以了，不要一味的追求臺時。定位鎖的調(diào)節(jié)必需要及時，它是用機械限位調(diào)節(jié)磨輥與磨盤的間隙的，所以間隙大了當(dāng)出口溫度升高料層變薄時就會有撞擊現(xiàn)象出現(xiàn)，當(dāng)間隙調(diào)整過小時就會出現(xiàn)磨輥磨盤相撞的情況。這個間隙最好控制在15±3mm之間，盡量低但還不能接觸到磨盤，所以輥定位鎖調(diào)節(jié)完畢之后好把輥降至下降頂在定位鎖上，打開磨盤慢轉(zhuǎn)看有沒有磨輥磨盤相撞的地方，如果有要以磨盤最高點為基準(zhǔn)再次進行調(diào)節(jié)。日常維護中還需要定期檢查液壓系統(tǒng)，如液壓泵的加壓卸壓頻率、氮氣囊壓力、升降輥時間等。如果液壓泵加載過于頻率，說明磨況也不會穩(wěn)到哪里去，不是泵的哪個換向閥有問題了、先導(dǎo)閥線圈得電異常了、氮氣囊有問題了就是擋料圈高度調(diào)節(jié)錯了。氮氣囊壓力可以充至液壓缸反饋壓力中最高壓力的55%與反饋壓力中最低壓力的20%之和。

  4、質(zhì)量問題造成炸裂。對于這個問題的炸裂主要由三個主要原因引起，材質(zhì)選擇不當(dāng)、鑄造過程缺陷和成品尺寸偏差等。輥套的主要化學(xué)成份有，Cr-20%、C-2.5%、Mo-1.6%、Mn-1%、Ni-1%、Si-1%等如果元素選擇過量或不足就會使輥套壽命大相徑庭。鑄造過程主要分這幾步，根據(jù)客戶圖紙制作模型、確定輥套澆鑄元素、熔煉澆鑄、落砂、整體探傷、正火、回火、車床加工、超聲波探傷、最后形成成品，這個過程是最容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的環(huán)節(jié)。成品出廠時一般對內(nèi)徑的安裝接觸面檢驗的非常嚴(yán)格，但對外部磨損面的檢驗就相對簡單多了，驗貨也只是選擇4個點進行一下測量，我見到過一個厚度相差20mm的輥套，這樣的輥套安裝后會引起振動致使其它部件一起損壞。

  輥套選型中的一些想法。由于此輥套鑄造后不需要再進行堆焊就可以使用了，所以和20SiMn 、20MnSi的鑄造還是有較大區(qū)別的。其元素選擇主要是加C量的比例，Si、Mn之和、Cu+Ni之和及有害元素P 、S 的含量，從源頭上控制掉塊和斷裂的因素，這個比例如果得到優(yōu)化整個輥套的硬度及韌性都會得到提升，硬度一般控制在HRC58-62，過高也會造成輥套炸裂。鑄造過程中客戶給出的圖紙，有時是經(jīng)過改良的，如加大了輥套的內(nèi)腔、加厚了輥套厚度等，這時需要注意的是內(nèi)腔是否過大，過大會造成機械變形和開裂，加厚后輥軸與磨盤夾角改變后磨盤與磨輥的粉磨區(qū)會變小得不償失。澆鑄時基本上都是采用高溫出爐，低溫澆注的方法。因為在增加稀土的同時提高出爐溫度也可以有利于夾雜物的徹底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除氣，減少夾渣和氣孔缺陷；采用較低的澆注溫度，則有利于降低金屬液中的氣體溶解度、液態(tài)收縮量和高溫金屬液對型腔表面的烘烤，避免產(chǎn)生氣孔、粘砂和縮孔等缺陷。正火、回火過程的關(guān)鍵點是鑄件的淬透性，可以采取雙重回火取得高淬透率。如果局部淬透性較低，鑄件的韌性、硬度、壽命都會大打折扣。輥套內(nèi)外圓不同心的問題出現(xiàn)相對較少，但也是客觀存在的，對于這種問題盡量控制在5-8mm以內(nèi)，它引起的振動很難修正。

  結(jié)論：每個輥套的炸裂都是有其獨特的原因的，其中本人比較反感的原因是磨損至后期自然炸裂，這是不太科學(xué)的。只要我們從源頭把控好輥套的制作、使用、維護中的每個細(xì)節(jié)，輥套突然炸裂基本不會出現(xiàn)。同一種磨型的輥套使用壽命，間接的體現(xiàn)了磨機工藝調(diào)節(jié)的水平。