高压辊磨机辊面磨损过程分析及新型辊面的应用

2019-01-03王宾

中国金属通报 2019年5期

关键词：磨机使用寿命基体

王宾

（河北钢铁集团司家营研山铁矿有限公司，河北唐山 063700）

高压辊磨机在工作的过程中会不断磨损，如果出现柱钉断裂和脱落的情况，就会导致辊磨机出现严重的损伤。为此，需要了解辊面磨损的过程，并且使用新型的辊面，提升辊磨机的寿命。

1 辊面发生磨损的原因分析

1.1 辊面磨损的过程

为了能够提升高压辊磨机辊面的寿命，避免辊面的修复周期过长，就需要对辊面的磨损过程进行分析。高压辊磨机的辊面都采用了柱钉辊面，其中柱钉都是使用了非常耐磨的硬质合金制造，镶嵌在滚套的基体当中，所以在工作的过程中，如果有细粉物料由于高压的作用被填充到了柱钉之间，就会生成垫料，从而可以达到保护的目的[1]。而裸露在外面的柱钉是硬度很高的耐磨损材料，也能够让整个辊面的具有更强的耐磨性，保证辊面的使用寿命。

高压辊磨机柱钉辊面在工作的过程中，形成垫料保护体，首先要经过柱钉的磨损过程，随着柱钉逐渐磨短之后，柱钉和基体之间的高度差就会降低。如果柱钉和基体之间的高度差过小，垫料就很难继续形成，这时基体就会发生严重的磨损，导致柱钉和基体之间的高度差再次增大，从而形成稳定的垫料层，这时就是柱钉开始磨损。辊面的磨损过程就是反复循环上述过程，经过均匀磨损之后，直到柱钉最后磨损是到了8毫米左右，这时由于柱钉的镶嵌深度不足，不能够继续镶嵌在滚面上，柱钉就开始出现脱落，此时辊面也达到了使用寿命[2]。

1.2 影响辊面磨损的因素

根据实际经验来看待，导致辊面出现磨损的原因主要来源于以下几点：

（1）液压系统的工作压力。高压辊面机处在很高的压力下工作，系统的工作压力越大，电机就会有更大的使用功率，这就会导致高压辊磨机的磨损也会更大。由于需要进行更多的维修，导致辊磨机需要投入更高的使用成本[3]。为了满足后续破碎的需求，就需要降低系统压力，也能够有效降低使用成本。

（2）辊磨物料是否存在大块异物。高压辊磨机在进行辊磨物料的过程中，需要对物料当中的大块异物进行严格控制，一旦存在大块物料，就会对辊面造成严重的损伤。如果有大块的异物进入了高压腔，大块异物接触的辊面就要承受全部压力，由于受力面积过小，就会导致压强过高，从而会对辊面基体造成严重的伤害。一般都是深坑式的磨损，所以使用高压辊磨机时，必须要避免过大的颗粒进入物料。

（3）辊磨物料的含水量。辊磨物料的含水量也会影响到辊磨机的破磨效果，含水量主要会影响到高压辊磨机压力强内的压力区的建立，物料水分越大，就会越难形成料垫，导致辊面基体在没有物料的情况下会快速磨损[4]。如果是超细粒的物料，如果水分太低也会难以形成高压腔，导致设备在工作时很容易发生震动，影响辊磨机的正常工作。所以，通常情况下物料的水分最好在5±2%左右比较合适。

2 辊套修复及高压辊磨机新型辊面的应用

2.1 辊套的修复方法

（1）使用过程中线上修复。在进行高压辊磨机使用维护工作时，有一些辊面的柱钉是可以更换的，如果发生了柱钉出现折断、崩裂和脱落的情况，就可以采用更换柱钉的方法对辊面进行修补，保证辊面能够始终保持良好的工作状态。这种方式虽然在理论上可以进行，但是也对使用时的维护工作提出了很高的要求，工厂的维护工作必须要建立在对辊面进行了全面检查的基础上，保证柱钉发生损伤和脱落的时候，能够及时地开展修补工作，避免辊面长期带病工作，演变成更加严重的问题。

在采用更换柱钉这种方法进行辊面的修补时，必须要将损坏的残余柱钉取出。所以辊面加工的过程中，柱钉和辊面孔之间不能太紧，否则在修补的过程中柱钉就很难取出[5]。所以，柱钉和辊面孔之间一般都是做间隙配合，在安装柱钉的过程中也需要涂抹金属胶。在取出残余柱钉的时候，首先要给辊面加热，金属胶在高温的情况下就会失效，然后就可以将残余的柱钉全部取出。之后在进行钻孔，并且重新栽入新的柱钉，或者使用短柱钉，保证辊面的外圆不变形。但是，这样进行修复也会引发其他的问题。

首先，由于辊面孔和柱钉是间隙配合的，所以在使用的过程中，如果进料温度比较高，就很容易出现柱钉断裂的情况，如果不及时修补，就会对辊面造成深坑式的磨损。其次，由于取出残余柱钉的时候需要对辊面的局部进行加热，加热的过程中，必然会由于金属胶的汽化形成高压，有时甚至会将残余的柱钉弹出，会给操作人员造成伤害，是具备一定安全隐患的。最后，加热的也会导致换钉的位置性能发生改变，由于是局部高温，冷却的过程中就会产生热应力，导致辊面的表面变形，如果比较严重，甚至可能会出现裂纹，导致辊面的基体强度发生转变。

（2）滚套达到使用寿命之后返厂修复。滚套达到使用寿命之后，可以将需要原来的滚套拆卸下来，对辊轴进行探伤检测，如果确认原来的辊轴没有损伤，就可以将新加工好的滚套安装在原来的辊轴上面。由于高压辊磨机的滚套是一种消耗品，所以需要结合实际的工作强度，每隔一段时间就进行一次更换。在更换滚套时，需要将辊轴和滚套都运送回原厂进行修复[6]。这种方式虽然能够获得较好的修复效果，但是维修周期非常长，并且也造成单次修复工作需要付出较高的维修费用。因此，如何能够提高辊面的使用寿命，有效降低滚套的费用，减少维修时间，提高服务质量也都成为了目前行业普遍关注的问题。

2.2 新型免维护辊面的特点和优势

根据生产过程中的经验，如果出现柱钉这段的情况，并不会对修补有太过急切的需求，但是如果出现了柱钉脱落的情况，就必须要马上进行修补。柱钉脱落后，缺少柱钉的位置会出现柱钉间隙过大的情况，并不容易形成材料的保护层，这时如果继续工作，就会出现巨大的液压力和物料磨损，缺少有料垫的辊面基体就会很快磨损。并且，基体在出现了磨损以后，周围的柱钉也会受到影响开始脱落，造成问题变得更加严重，甚至会导致深坑式磨损的出现。为此，就需要及时地维护辊面，尤其是在辊面的工作任务比较繁重的情况下，如果进行频繁的检查，就会导致生产的效率严重降低。所以需要使用免维护辊面来降低劳动强度，减少检查所占据的时间，提升工作效率。

某公司采用了柱钉和滚面孔过硬配合的方法，并且对过盈量也进行了精确的控制，可以避免在工作的过程中出现柱钉脱落的情况。这种方式需要具有很高的加工工艺，必须要对孔壁的形位尺寸和孔壁的粗糙度进行控制，避免出现结合不够牢固发生脱落的情况。

在设计辊面时，为了实现免维护辊面，所以在设计加工时柱钉和滚面孔都采用了过盈配合的方式，通过对过盈量的精确控制，利用液压系统将柱钉镶嵌入辊面，可以避免柱钉出现脱落的情况。在生产的过程中，如果出现了柱钉这段的情况，也不需要更换柱钉。因为断裂后继续受损，崩断处辊面的基体就会继续磨损，随后柱钉就会暴露出来，再度形成垫保护区，并且也能够保证断裂柱钉所在位置的强度。

免维护的柱钉辊面经过了铁矿、铜矿等不同工况，并且在不同的使用周期当中实践，最后证明免维护辊面的使用寿命长达120000小时，而且不需要进行维护工作。通过使用免维护辊面，可以有效降低辊面的维护成本，保证机械设备长时间稳定工作，降低了维护人员的工作强度，可以帮助企业提升经济效益。