生料立磨辊套炸裂的原因与预防
水泥 王双志 魏红旗：冀东水泥滦县有限责任公司生产运行部 2014-08-18
冀东水泥滦县有限责任公司目前拥有日产4000吨熟料生产线二条，每条生产线配备两台生料立磨，一线立磨是由日本宇部（UBE）公司和西德莱歇公司通过技术合作而制造的宇部莱歇磨，即UM46-4型立磨;二线立磨是由河北冀东水泥集团装备研发中心研发，盾石机械制造有限责任公司制造的JLM3-46.4立式磨机。
本文主要就生料立磨辊套炸裂的原因及预防措施，和大家进行一下讨论。
笔者公司生料立磨所使用辊套全部为锥型辊套每个磨4只，辊套炸裂多发于建厂初期和辊套磨损至大头总厚度的53%以后，辊套材质全部为Cr20Mo2Ni1，磨辊中径全部为1450mm，配套使用的磨盘直径全部为4600mm。一线UM46-4磨辊套大头厚度为178mm，小头厚度为63mm，辊重5.45吨， 磨盘转速26.86r/min。二线JLM3-46.4磨辊套大头厚度为246mm，小头厚度为147mm，辊重8.42吨，磨盘转速26.78r/min。目前一线、二线的辊套损耗量分别为，4g/t和3.5g/t。
入磨物料配比如下：
物料混样易磨性为15.65kW/t。
笔者公司一线、二线生料立磨80微米细度控制在17%时的台时分别为440t/h、515t/h，电耗为21.5kwh/t、20.8kwh/t。
磨辊炸裂原因分析与预防措施如下：
1、升降温过程中步进过快炸裂。磨辊内外温度急剧上升或下降，造成磨辊辊套急剧膨胀或收缩，热应力过大造成辊套炸裂，材质密度与磨损不均时更加容易造成多个辊套同时炸裂的情况发生。升温造成的炸裂，运转后也不容易被发现，但由于辊套已经炸裂裂缝的产生与扩大是必然的，所以辊套必定会与辊轴发生相对异常的滑动，最后磨盘、磨辊和磨辊轴这三者之间就会产生轻微异振，还有就是磨辊回油温度也会有一定程度的上升。降温造成炸裂时，一般炸缝不会超过2mm，且炸缝宽幅不会超过30mm，发现与判断都比较直观。以上情况的发生主要是由于，磨机在开停机前后磨机出入口风温调节过快或现场人员急于进入磨内所造成的。
预防措施为强化操作把握好步进时间，升降温一般以出口温度80℃为基准，夏季升降温每分钟步进0.4-0.6℃最为适宜，由于夏季环境温度相对较高，50℃以下就可以进入磨内了，升温到80℃以上就可以开机了，过程用时大约1小时。冬季升降温每分钟步进不能大于0.5℃，由于冬季环境温度低，磨辊外表温度虽然已经降低，但磨辊内部温度并没有下降至测点温度，所以出口20℃以下才可以进入磨内了，升温80℃以上才可以开机，过程用时大约1.5-2小时左右，必要时可增加保温时间。尽量在立磨观察门处加装一个10mm以上厚门帘，在进入磨内时减少冷风的掺入。开停磨前后需要认真确认各喷水泵阀门的有效性，是否向磨内漏水，喷水管道上必需设置放水阀门且能够适时开启。
2、磨内进入异物碾压炸裂。当硬度较大的金属材质东西进入磨内或磨内部件脱落，到达磨辊剪切面前的厚度大于料层厚度时，就有可能把辊套搁炸。还有一种比较难发现的碾压炸裂，就是金属进入磨内经过碾压后并没有及时排出，而是卡在了挡料圈内圈或基座上，如果进磨检查没有能够及时清除的话这种情况就相当危险，运转时磨机会存在周期性异常振动，最后磨辊各种应力叠加后大于了它能承受的机械应力，辊套就会炸裂。其次还有一种碾压炸裂就是粉磨物料颗粒过大造成的，当物料直径大于磨辊中径5.51%的物料在20%以上时，粉磨效率大幅下降的同时磨机还会产生较大振动，周而复始造成辊套炸裂。这种搁炸的辊套除了物料原因以外，炸裂的磨辊大头上都会有明显的掉角或擦痕，且伤痕较新。
预防措施主要是维护完善金属探测仪与除铁设备。目前生产的金属探测仪已经完全能够胜任探测工作了，但由于存在一些误报警问题，可能人为的就会把精度调低最后造成失效。除铁器的安装高度一般都存在问题，往往都会高于说明书上的80-120mm，就算高度能够达到也会有因皮带料厚问题造成作用不佳的现象发生，所以尽量安装自卸式除铁器在运料皮带的机头，并且平行于物料的落料轨迹，这样就解决了除铁距离问题了。有一种方法在阻止大块进入磨内的同时也可以清除部分铁块，方法就是缩小下料口600mm见方以后再在物料落料轨迹至漏子壳体200-300mm处加装一个80mm以上槽钢，由于金属密度较大会有一部分停留在用来缩口的台口上，大块物料会卡在安装的槽钢上。对于挡料圈或基座卡金属的问题，就必需增强岗位的认识程度了，其次就是可以在挡料圈基座上设计相应的导角以防卡铁。
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3、安装维护不当、磨况不稳炸裂。这种炸裂情况主要出现在辊套的初始安装、一次复紧、二次复紧和实际运转中，其次就是磨辊轴承损坏辊套无法进行摩擦旋转而炸裂的，不过这种情况非常少。由于辊套与辊轴（轮毂）是间隙配合，但有时候对要装配的磨辊辊套进行加热出发点是有助于快速安装，往往加热温度过高（80℃以上）后，辊套与辊轴就会存在较大的温差，最后造成应力释放辊套炸裂。安装完辊套紧固T型螺栓时需要紧固力矩均匀，不管是运行8小时以后第一次复紧还是运行24小时以后的二次复紧，如果紧固力矩不均都会在运转一段时间后造成应力过于集中炸裂。如果更换新辊套后未及时对机械定位锁和挡料圈等进行调整的话，辊套也会因撞击定位锁和料层不稳振动而炸裂。
预防措施主要是规范流程。安装辊套时不要用加热法进行安装，控制好安装精度就可以了。复紧辊套时尽量使用力矩扳手紧固每个螺栓至说明书中的1800Nm，此时需要注意的是每个螺丝杆上的垫片是不是蝶形弹簧，蝶形弹簧垫片有助于T型螺栓的拉紧。如果单独更换一个磨辊的辊套挡料圈基本上不用进行调整，只要对定位锁位置进行调整就可以了，但如果更换两个或以上的磨辊就需要同时调整挡料圈和各辊的定位锁了，挡料圈的调节范围需要视粉磨的物料颗粒与易磨性而定。它的高度没有一个百分百准确的公式，基本上和调节窑火嘴的性质差不多，这个高度调节的依据我个人认为就是作出台时、电耗和壳体振动的分布趋势图，以电耗为中心线，找到电耗最低振动最小的那个数值就可以了，不要一味的追求台时。定位锁的调节必需要及时，它是用机械限位调节磨辊与磨盘的间隙的，所以间隙大了当出口温度升高料层变薄时就会有撞击现象出现，当间隙调整过小时就会出现磨辊磨盘相撞的情况。这个间隙最好控制在15±3mm之间，尽量低但还不能接触到磨盘，所以辊定位锁调节完毕之后好把辊降至下降顶在定位锁上，打开磨盘慢转看有没有磨辊磨盘相撞的地方，如果有要以磨盘最高点为基准再次进行调节。日常维护中还需要定期检查液压系统，如液压泵的加压卸压频率、氮气囊压力、升降辊时间等。如果液压泵加载过于频率，说明磨况也不会稳到哪里去，不是泵的哪个换向阀有问题了、先导阀线圈得电异常了、氮气囊有问题了就是挡料圈高度调节错了。氮气囊压力可以充至液压缸反馈压力中最高压力的55%与反馈压力中最低压力的20%之和。
4、质量问题造成炸裂。对于这个问题的炸裂主要由三个主要原因引起，材质选择不当、铸造过程缺陷和成品尺寸偏差等。辊套的主要化学成份有，Cr-20%、C-2.5%、Mo-1.6%、Mn-1%、Ni-1%、Si-1%等如果元素选择过量或不足就会使辊套寿命大相径庭。铸造过程主要分这几步，根据客户图纸制作模型、确定辊套浇铸元素、熔炼浇铸、落砂、整体探伤、正火、回火、车床加工、超声波探伤、最后形成成品，这个过程是最容易出现质量问题的环节。成品出厂时一般对内径的安装接触面检验的非常严格，但对外部磨损面的检验就相对简单多了，验货也只是选择4个点进行一下测量，我见到过一个厚度相差20mm的辊套，这样的辊套安装后会引起振动致使其它部件一起损坏。
辊套选型中的一些想法。由于此辊套铸造后不需要再进行堆焊就可以使用了，所以和20SiMn 、20MnSi的铸造还是有较大区别的。其元素选择主要是加C量的比例，Si、Mn之和、Cu+Ni之和及有害元素P 、S 的含量，从源头上控制掉块和断裂的因素，这个比例如果得到优化整个辊套的硬度及韧性都会得到提升，硬度一般控制在HRC58-62，过高也会造成辊套炸裂。铸造过程中客户给出的图纸，有时是经过改良的，如加大了辊套的内腔、加厚了辊套厚度等，这时需要注意的是内腔是否过大，过大会造成机械变形和开裂，加厚后辊轴与磨盘夹角改变后磨盘与磨辊的粉磨区会变小得不偿失。浇铸时基本上都是采用高温出炉，低温浇注的方法。因为在增加稀土的同时提高出炉温度也可以有利于夹杂物的彻底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除气，减少夹渣和气孔缺陷；采用较低的浇注温度，则有利于降低金属液中的气体溶解度、液态收缩量和高温金属液对型腔表面的烘烤，避免产生气孔、粘砂和缩孔等缺陷。正火、回火过程的关键点是铸件的淬透性，可以采取双重回火取得高淬透率。如果局部淬透性较低，铸件的韧性、硬度、寿命都会大打折扣。辊套内外圆不同心的问题出现相对较少，但也是客观存在的，对于这种问题尽量控制在5-8mm以内，它引起的振动很难修正。
结论：每个辊套的炸裂都是有其独特的原因的，其中本人比较反感的原因是磨损至后期自然炸裂，这是不太科学的。只要我们从源头把控好辊套的制作、使用、维护中的每个细节，辊套突然炸裂基本不会出现。同一种磨型的辊套使用寿命，间接的体现了磨机工艺调节的水平。
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