高壓輥磨機柱釘輥面維保技術探索與實踐

孫永生

（中信重工機械股份有限公司）

硬質合金柱釘有極高的硬度、強度和耐磨性，自應用到高壓輥磨機輥面后，極大地提高了輥面的使用壽命［1］。柱釘輥面在使用的過程中，若出現了如磨損過快、斷釘、崩角等早期失效形式，如不能及時修復，將會造成輥套過早報廢，造成巨大經濟損失。近年來，高壓輥磨機柱釘輥面維保技術受到人們的高度重視。

1 高壓輥磨機柱釘輥面

高壓輥磨機柱釘輥面是使用硬質合金制作成的特殊形狀的柱釘，按照一定規律鑲嵌在輥套本體上，形成柱釘輥面。由于硬質合金有極高的硬度、強度和耐磨性，硬質合金鑲嵌到輥套本體上形成耐磨面框架，同時間距布置的柱釘中間留有一定的間隙，在擠壓物料的過程中，物料被擠壓成密實的料墊留在輥套上，柱釘和料墊對輥套形成了一層堅實的保護膜。在高壓輥磨機運行過中，形成了物料與物料，柱釘和物料間的擠壓和摩擦，而輥面本體卻不受磨損，從而大大提高輥套的使用壽命。高壓輥磨機柱釘輥面見圖1。

2 柱釘輥面失效形式

高壓輥磨機柱釘輥面相比市場上的堆焊輥面和復合輥面壽命更長，不僅減少了現場對輥面的維護，同時也提高了高壓輥磨機的運轉率，降低了企業的綜合運營成本。但柱釘輥面在使用的過程中，出現了一些柱釘失效形式（圖2）。柱釘輥面失效形式主要有3種：①柱釘磨損過快或中部區域磨損過快。由于高壓輥磨機現場使用問題或柱釘選擇的材質不合適，導致柱釘整體磨損過快或局部磨損過快，磨損快的柱釘，輥面很難形成料墊，導致輥套基材的加速磨損，最終導致輥面失效。②柱釘斷裂。柱釘斷裂是最常見的柱釘損壞形式，斷裂后的柱釘無法形成料墊，繼而使其周圍柱釘也發生斷裂，依次惡性循環，導致輥面出現深坑進而失效。③柱釘崩角。柱釘崩角是柱釘未斷裂，但柱釘圓周出現塊狀剝落。

通過對柱釘材質的選擇，可有效避免第1種柱釘失效形式的出現，但柱釘斷裂和崩角可能是因為柱釘材質問題，也可能是現場物料塊度過大或過鐵導致。因此，所有的高壓輥磨機柱釘輥面均有柱釘斷裂和崩角現象存在。

3 柱釘輥面維保技術

柱釘輥面整體使用壽命較高，當出現局部的失效時，若能夠及時修補，則可避免輥面的整體損壞。同時，由于柱釘使用的材質一般為鎢鈷類硬質合金，原材料價格十分昂貴，輥面一旦整體損壞，對用戶造成的損失較大，因此柱釘輥面的維保技術研究顯得極其重要。近年來，經過多年的經驗積累，市場上出了以下幾種柱釘輥面維保技術。

（1）針對輥面的柱釘大面積脫落和斷裂情況，張海燕等［2］研究使用高碳高鉻鑄鐵型堆焊焊絲ZD501，該種焊絲有較好的抗沖擊和抗剝落性能。修復方法首先對輥面焊接部位預熱180℃，然后使用硬度較低的焊絲將輥面焊接平整，然后焊接耐磨焊絲ZD501，焊接高度約10 mm，最后再焊接上3 mm的花紋。該修復方法在現場取得了良好的效果，保證了高壓輥磨機能夠持續穩定運行。該焊接式修復方案的優點是可在線修復，操作簡單，且修復時間短。

（2）針對柱釘的大面積損壞，于江［3］研究出了新型修補方案。由于柱釘為粉末冶金制造而成，無法通過焊接將柱釘直接焊接在輥面上，因此通過在柱釘外圓柱面過盈安裝鋼套，然后通過將鋼套焊接在輥面上，實現柱釘固定在輥套上。其具體操作方法首先將輥面焊接3 mm厚的連接層，然后將鑲套的柱釘按照一定間距焊接在輥面上，最后上層焊接1層耐磨焊層。該修復方案解決了有深坑情況下無法固定柱釘的問題，同時，修復后的輥套更耐磨，使用壽命更長。柱釘鑲套焊接修補方案見圖3。

（3）高壓輥磨機的邊緣效應會導致輥面中部磨損較快，而兩側磨損較慢，當輥子出現該情況后，中間擠壓效果變差，影響高壓輥磨機輥磨效果。陳代彥［4］針對該種情況，設計了柱釘輥面磨削裝置，通過對兩端柱釘輥面進行磨削，恢復輥面的均勻性，提高高壓輥磨機的工作效率。輥套不均勻磨損修復方案見圖4。

（4）個別柱釘斷裂處理。柱釘通過膠黏或過盈配合鑲嵌在輥面上。粘黏連接方式可通過加熱的方式使膠水失效，然后進行柱釘更換。過盈連接方式無法通過加熱拆除舊柱釘，可通過在原斷裂柱釘周圍鉆制小尺寸柱釘孔，然后安裝上小柱釘，以保護斷裂柱釘處的輥面［5］。柱釘過盈連接修復方案見圖5。

4 新型柱釘輥面修復技術

為使柱釘輥面形成料墊，一般設計柱釘凸出輥面3～5 mm，也因此難免出現個別柱釘斷裂和崩角的現象。但如有鐵器等硬度高、韌性大的異物進入高壓輥磨機，會造成大面積柱釘斷裂的情況。輥面堆焊處理能夠快速修復輥面，但堆焊的硬度為58～62 HRC，而柱釘硬度一般在68～72 HRC，修復后的輥面運行一段時間后，堆焊處磨損后需重新修復，且多次焊接對輥套性能影響較大，易出現輥套開裂現象。柱釘鑲套焊接形式操作比較復雜，停機時間較長，易出現焊接應力，導致輥套抗疲勞性能下降。基于此，經過多次試驗和實踐，研究出了新型柱釘輥面修復技術。

通過使用高強度的金屬修補劑摻入金剛砂細粉，對柱釘輥套基體增材，可實現柱釘輥面的無損修復。新型柱釘輥面修補方案見圖6。

新型柱釘輥面修補方案具體操作步驟：①將需要修復的輥面殘料、柱釘孔使用清洗劑清洗干凈，清洗后使用吸油棉擦干；②安裝新柱釘；③將混合好的金屬修補劑將柱釘縫隙、輥面凹坑處填滿，并適當按壓表面，使修補劑能夠填充密實；④將混合均勻的修補劑涂抹至新安裝的柱釘處；⑤輥面修復完畢后，等待24 h（金屬修補劑強度在24 h后達到最大），使金屬修復劑完全固化。

高強度金屬修補劑參數見表1。

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新型柱釘輥面修復技術無需使用焊接方式，可有效避免輥套受到熱應力和焊接應力，不會對輥套組織和性能產生影響。加強版金屬修補劑一方面對輥套母體進行增材，降低柱釘凸出高度，避免柱釘受到過大彎矩而斷裂，起支撐柱釘的作用，同時金剛砂本身又有一定的耐磨性，避免修補劑的快速磨損；另一方面，金屬修補劑可自適應形成料墊，料墊又有效地保護了金屬修補劑不受磨損。該修補方法適用于柱釘輥面因過異物大面積斷裂的情況。

5 輥面修復案例

河北承德地區某鐵礦廠使用GM200-160型高壓輥磨機進行礦石破碎，高壓輥磨機投產初期除鐵效果較差，動定輥輥面約有300 mm寬度出現嚴重斷釘問題，由于未及時對輥面進行換釘，斷釘處的輥套出現嚴重磨損，后期將新的柱釘更換上后，由于柱釘凸出面太長，導致柱釘很快斷裂。由于輥面損壞，導致高壓輥磨機該側輥縫無法撐開，擠壓效果變差，輥偏大。

利用高強度金屬修補劑加金剛砂對輥套基體進行增材，實現輥面的修復。經過修復，輥面恢復到原尺寸，且輥面形成了堅實的料墊，柱釘未再發生斷裂，新型輥面修復方案在該現場取得了良好的應用效果。輥面修復前后情況見圖7。

6 結 論

柱釘修復技術是保證柱釘輥面完好的重要技術，傳統的柱釘輥面修復技術還需進一步優化。本文提出的新型柱釘輥面修復技術，可有效提高輥面的使用壽命，減少輥面修復時間，同時可大幅降低輥面的維護成本。