廢舊磨輥套再生技術(shù)研究與應(yīng)用

張永亮

（內(nèi)蒙古京寧熱電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古烏蘭察布012000）

1 引言

電廠一般將廢舊磨輥套按照普通廢舊金屬進(jìn)行處理，從而造成了極大的資源浪費(fèi)。為了節(jié)能降耗，壓縮成本，提高效益，本文對(duì)廢舊磨輥套再生技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的研究分析。

2 研究科技依據(jù)

MPS200HP-II型磨煤機(jī)是制粉系統(tǒng)使用磨煤機(jī)，此類型的磨煤機(jī)原廠耐磨件磨損快，停磨檢修頻繁，在生產(chǎn)作業(yè)中要更換重要的碾磨部件，且檢修費(fèi)用高，會(huì)消耗大量的材料，生產(chǎn)成本也相對(duì)較高。而原始廠家提供的磨煤機(jī)磨輥套以及堆焊在使用3次以上后，磨輥套在堆焊及使用過(guò)程中很容易發(fā)生斷裂現(xiàn)象，而磨輥套一旦產(chǎn)生裂紋，會(huì)無(wú)法應(yīng)用。

中速磨煤機(jī)中，輥套與磨盤要求具有防斷裂可靠性以及耐磨性。通常輥套與磨盤所采用的合金有4類，即Mn鋼、合金、高Cr合金以及表面堆焊耐磨層。雖然從Mn鋼至表面堆焊耐磨層的材料硬度越來(lái)越大，耐磨性大大提高，但同時(shí)其脆性也大大增加，斷裂的危險(xiǎn)性也越來(lái)越大。因而，如何選擇具有高耐磨性又能防止斷裂的材料成為決定中速磨磨輥材料的重要決定因素。

金屬陶瓷復(fù)合材料是當(dāng)前國(guó)際公認(rèn)最新的第四代耐磨材料。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研發(fā)了金屬陶瓷復(fù)合鑄造技術(shù)并已廣泛應(yīng)用，主要包括以下幾種工藝：（1）陶瓷+高鉻鑄鐵復(fù)合插件再?gòu)?fù)合球鐵基體鑲鑄工藝，以生產(chǎn)球鐵復(fù)合高鉻鑄鐵陶瓷中速磨輥套及襯板為主，主要目標(biāo)市場(chǎng)為中速磨使用者等制粉系統(tǒng)用戶，此類型的產(chǎn)品抗沖擊能力較弱，使用中容易產(chǎn)生裂紋斷裂；（2）陶瓷+高鉻鑄鐵整體鑄滲復(fù)合鑄造工藝，用以生產(chǎn)高鉻鑄鐵陶瓷中速磨輥套、襯板、板錘、錘頭等為主，主要目標(biāo)市場(chǎng)為破碎制粉系統(tǒng)使用者，該產(chǎn)品成熟穩(wěn)定，但是價(jià)格昂貴；（3）陶瓷金屬整體熔鑄復(fù)合鑄造工藝，以生產(chǎn)高鉻鑄鐵陶瓷中速磨輥套、襯板、板錘、馬氏體鋼陶瓷復(fù)合錘頭、高錳鋼陶瓷復(fù)合齒板、錘頭等為主，應(yīng)用此工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品可以大幅提高耐磨性能及抗沖擊能力。

一般中速磨的磨輥整體鑄造，原設(shè)備制造商均采用高Cr合金鑄造，硬度決定磨輥及磨盤瓦使用壽命。硬度較低時(shí)耐磨壽命較低，硬度大時(shí)斷裂的危險(xiǎn)較大。針對(duì)這一情況，選用第3種金屬基陶瓷復(fù)合材料進(jìn)行研究，即輥套的基體采用原磨煤機(jī)廢舊磨輥高鉻鑄鐵，其有一定的彈性伸長(zhǎng)量，因而具有較強(qiáng)的抗斷裂性能，同時(shí)，可以在基體上嵌鑄具有高耐磨性的陶瓷加強(qiáng)筋，大大提高輥?zhàn)拥哪湍バ?。由于其較強(qiáng)的抗斷裂性能，這種輥?zhàn)幽p后的質(zhì)量可以為初始質(zhì)量的30%～40%，而Mn鋼或合金一般磨損到原質(zhì)量為50%～60%時(shí)就需要堆焊，并且由于這種加強(qiáng)筋的設(shè)置，即使加強(qiáng)筋上出現(xiàn)裂紋也不會(huì)擴(kuò)展至基體，因而完全不影響使用壽命。

另外，這種設(shè)計(jì)也使磨損更為均勻，在整個(gè)壽命期內(nèi)產(chǎn)量更為穩(wěn)定，避免了高鉻輥?zhàn)油ǔ３霈F(xiàn)的大波紋磨損及大直徑端的尖角形成。金屬陶瓷輥套和襯板磨煤時(shí)平均磨損量（磨損深度）為2～4mm/1000h，而高鉻輥套和襯板磨煤時(shí)平均磨損量（磨損深度）為8～10mm/1000h，金屬陶瓷輥套使用到15 000h時(shí)，最大磨損量（磨損深度）為35～38mm，磨輥中線處磨深只有約15mm,陶瓷復(fù)合材料輥?zhàn)拥膲勖c一般高鉻輥相比，壽命可達(dá)是高鉻產(chǎn)品的3倍以上。

3 研究方法和技術(shù)方案

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，在傳統(tǒng)的鑄造工藝的基礎(chǔ)上，采用高鉻鑄鐵與ZTA陶瓷混合鑄造，可以進(jìn)一步提高其耐磨壽命（復(fù)合層的硬度可達(dá)高Cr材料硬度的3～4倍），同時(shí)由于陶瓷與鑄鐵的收縮率、熱膨脹系數(shù)、密度等多方面的區(qū)別，使鑄鐵的裂紋無(wú)法擴(kuò)展到陶瓷相，反之某些陶瓷顆粒出現(xiàn)裂紋，也只局限于顆粒本身而不擴(kuò)展至基體（即輥套），從而實(shí)現(xiàn)耐磨且抗裂的效果。

為了完善這些技術(shù)的不足，提供一種耐磨、抗斷裂、使用成本低的金屬陶瓷復(fù)合輥套結(jié)構(gòu)，可以采用以下方法完善技術(shù)方案。

采用蜂窩ZTA陶瓷復(fù)合高鉻鑄鐵輥套結(jié)構(gòu)，包括輥套本體，其特征在于：在輥套本體的工作面上鑲嵌有數(shù)塊陶瓷層。應(yīng)用的陶瓷層為陶瓷芯塊，陶瓷芯塊大體呈弧形片狀結(jié)構(gòu)，且其端面上設(shè)置數(shù)個(gè)透孔，在陶瓷芯塊寬度方向的端面邊緣設(shè)置數(shù)個(gè)凹槽，透孔與凹槽軸向平行，另外，陶瓷芯塊由陶瓷顆粒黏結(jié)形成。

陶瓷芯塊的弧面貼合在輥套本體外圓周，陶瓷芯塊弧長(zhǎng)方向與輥套本體軸向方向一致，且陶瓷芯塊緊密相連，陶瓷芯塊與輥套本體連接處，應(yīng)在陶瓷芯塊周圍澆注金屬液，通過(guò)金屬液將相鄰的陶瓷芯塊連接在一起。

透孔之間要間隔均勻，陶瓷芯塊端面投影的形狀為2個(gè)對(duì)稱等腰梯形的疊加，陶瓷芯塊中間部分為等腰梯形的底邊，其中陶瓷芯塊端面投影后,其腰與垂直方向的夾角為2°～5°。采用這樣的設(shè)置可以使陶瓷芯塊與陶瓷芯塊間連接順暢，并組成球面。

4 經(jīng)濟(jì)效益

4.1 直接經(jīng)濟(jì)性

按15 000h以上運(yùn)行小時(shí)數(shù)進(jìn)行計(jì)算：陶瓷金屬磨輥價(jià)格翻新單價(jià)150元/kg，翻新1個(gè)總量約為600kg，單價(jià)約為9×104元；高鉻鑄鐵堆焊磨輥堆焊單價(jià)70元/kg，堆焊1次總量約600kg，15 000h需要堆焊3次，單臺(tái)磨輥價(jià)格約為1.26×105元；15 000h內(nèi)，陶瓷金屬輥套比高鉻鑄鐵輥套能節(jié)約成本1.08×105元。

4.2 間接經(jīng)濟(jì)性

每次更換磨輥套，需要8個(gè)人，連續(xù)工作4d，工時(shí)32h，人工費(fèi)：300元/人，共計(jì)節(jié)約2.9×104元，并當(dāng)工作面磨損后，可以對(duì)磨輥套工作面、非工作面調(diào)換使用，進(jìn)行二次利用。當(dāng)工作面、非工作耐磨層全部磨損完畢后，磨損厚度不超過(guò)原輥套厚度60%（70mm），可以進(jìn)行1～2次堆焊，重復(fù)利用率較高。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)此，基于MPS200HP-II磨煤機(jī)運(yùn)行工況條件，分析論述了廢舊磨輥翻新結(jié)合金屬陶瓷復(fù)合技術(shù)，將廢舊磨輥套稱重后提供給再生利用單位，在重新鑄造新型的耐磨復(fù)合輥套，對(duì)前后磨輥套質(zhì)量差進(jìn)行計(jì)費(fèi)統(tǒng)計(jì)，可以大幅度提高磨煤機(jī)輥套耐磨性能，延長(zhǎng)使用壽命，減少耐磨材料消耗，縮短停機(jī)檢修時(shí)間，減少檢修次數(shù)，大幅壓縮維護(hù)檢修費(fèi)用，節(jié)省人力及耐磨材料成本。