水泥厂辊压机辊面耐磨焊丝的试验研究

水泥厂辊压机辊面耐磨焊丝的试验研究

我国的辊压机装备和应用技术发展迅速，从所总之辊压机在粉磨系统中有能耗低、效率高、噪音小等优点，在水泥粉磨系统基本都采用了辊压机带球磨机的联合粉磨技术。市场的饱和，供过与需的市场形势造成水泥价格大幅下滑，水泥厂利润微薄，各个厂家为了提高利润，在水泥粉磨中想尽办法来提高混合材的比例，少用熟料，降低水泥成本，现在混合材的加入比例基本上都超过50%，其中钢渣、水渣的加入量也非常高，有的企业都超过20%。由于混合材的大量加入，混合材的易磨性又非常差，导致辊压机挤压辊辊面磨损非常快。

结合多家大型水泥企业辊压机挤压辊近五年使用情况，发现辊压机挤压辊辊面在使用相同硬面材料堆焊的情况下，在近两年使用过程中辊面的磨损速度明显比前几年快，通过我们的深入了解，发现基本上都是水泥粉磨中混合材有较大的变化，混合材的品质没有以前的好，易磨性很差，另外混合材加入量也大幅度提高，所以导致辊面磨损加快。

为了解决辊面磨损快的问题，以前我们采用高硬度的耐磨焊丝来堆焊辊面，辊面的耐磨性有了较大的提高，用户也比较满意。辊压机的堆焊工艺也有了很大的提高。为了进一步提高辊压机挤压辊辊面的耐磨性，降低水泥企业的维护费用和劳动强度，为企业增加效益，北京固本耐磨耐磨材料专家，根据辊压机辊面现场工作条件，结合辊压机辊面对材料的特殊要求，加大研发力度，研制开发出特别适用于混合材中钢渣和水渣加入量较多的辊压机辊面耐磨堆焊焊丝。

一、实验性能检测

根据辊压机挤压辊辊面的运行特点，既要考虑材料优良的耐磨性，又要有良好的抗冲击剥落性能，所以北京固本耐磨焊丝采用的是多元合金强化理论来研制，既提高耐磨性，又增强抗冲击和剥落性能。下面把北京固本耐磨焊丝的实验性能和 ZD501 焊丝的实验性能做一下比较。ZD501焊丝已经广泛用于物料中加水渣和钢渣比较多的辊压机挤压辊辊面的堆焊修复，厂家对焊后辊面的使用效果已经比较满意。

按照国家标准用两种焊丝在相同的焊接工艺条件下分别制作标准试块，然后

检测其性能。

1、焊丝熔敷金属硬度用洛式硬度仪在标准试块上分别测了 7 个点的硬度，如表 1。从表 1 可以看出，两种材料的硬度都在 60 左右，ZD501 焊丝略高一点。如果在单层堆焊的情况下能够保证堆焊后辊面硬度>55HRC，使辊面既有一定耐磨性，又能抗冲击和剥落，都能满足辊压机挤压辊对辊面耐磨性和抗冲击性的要求。

表1 两种材料的硬度测量

材料监测点1 2 3 4 5 6 7 平均

（HRC）

固本耐磨焊丝60.3 60.4 60.9 60.7 59.5 60.8 59.9 60.35

ZD501 62.3 62.2 61.3 61.3 62.8 62.4 62.1 62.5

2、两种焊丝熔敷金属金相分析

北京固本耐磨焊丝的金相显微照片中可以看出熔敷金属中碳化物的分布状态和金相组织。初生合金碳化物，呈小板条状和多角形块状，碳化物分布较均匀；金相组织为初生合金碳化物+共晶体+少量残余奥氏体。

ZD501 焊丝的金相显微照片中可以看出熔敷初生合金碳化物呈板条状和多角形块状，小块碳化物尺寸较小，碳化物分布不均匀；金相组织为初生合金碳化物+共晶体+少量残余奥氏体。从两种焊丝熔敷金属的微观组织比较可知:北京固本耐磨的碳化物尺寸均匀，所占比重大，组织分布细小，组织的形态就决定了北京固本耐磨的抗裂性及耐磨性能优于 ZD501。

3、抗裂性试验对比

两种焊丝都是用于辊压机辊面花纹层的堆焊，辊压机挤压辊辊面恶劣的工况条件，对材料的抗冲击和剥落性能要求极高，为了比较两种材料的抗裂性能，两种焊丝在相同焊接规范下施焊，检查堆焊层裂纹的分布情况，试验结果如表 2。

从表 2 可以看出，北京固本耐磨焊丝的抗裂性能优于 ZD501焊丝。

表2 抗裂性试验对比

材料

堆焊层数

堆焊一层堆焊两层

固本耐磨焊丝没有裂纹头发丝裂纹

ZD501 有许多细小的裂纹有走向不一致的裂纹

4、湿砂橡胶轮式耐磨试验

为了比较两种材料的耐磨性能，采用湿砂橡胶轮式耐磨试验机对两种焊丝性能进行比对。试验结果如表 3从表 3 所测的磨耗量可以看出，用北京固本耐磨焊丝焊的试块的磨损量明显小于用 ZD501 焊丝焊的试块，换算成耐磨性:北京固本耐磨焊丝的耐磨性是 ZD501 焊丝的耐磨性的 1。625 倍，耐磨性有了很大的提高。

二、试验性能分析通过上面从四个方面对两种材料的相关性能对比试验结果可以看出，北京固本耐磨焊丝的耐磨性、抗冲击和剥落性能明显优于 ZD501 焊丝的性能。这些性能的提高不是通过增加材料的硬度来提高的(从表 1 可以看出北京固本耐磨焊丝熔敷金属的硬度还低于 ZD501 焊丝的硬度)，而是通过不断的优化焊丝配方，优化焊丝熔敷金属的微观组织结构来实现的。北京固本耐磨焊丝的耐磨性、抗冲击和剥落性能明显优于 ZD501 焊丝的性能，是因为北京固本耐磨焊丝熔敷金属的微观组织结构更好，熔敷金属中的碳化物分布更均匀，碳化物颗粒大小相差不大，小板条状的碳化物抗剥落性能优于大板条状碳化物，这些特点对提高材料的耐磨性和抗冲击剥落性能都非常有利。

表3 试块的模式量对比

材料磨损量平均差（g）

固本耐磨焊丝0.08

ZD501 0.13

三、现场使用效果比较

在安徽某水泥厂，该厂混合材中水渣加入比例达到 15%，而且还加入一定比例的黑石子，化验显示黑石子中 SiO2 含量非常高，该水泥厂辊压机挤压辊辊面磨损非常快，新辊使用一个多月辊面花纹就磨光了。刚开始是购买的 ZD501 焊丝来补焊辊面，辊面的磨损情况有了较大改善，一般使用 3～4 个月就需要整体把辊面花纹补焊一次，辊面耐磨性有较大的提高，水泥厂也比较满意。后厂家推

荐使用北固本耐磨焊丝来补焊辊面，用京固本耐磨焊丝来补焊辊面后，辊子的磨损速度大大降低，辊面花纹的抗剥落能力也有了很大的提高，厂家非常满意。从实际使用效果对比可以看出，北京固本耐磨焊丝的耐磨性比 ZD501 焊丝耐磨性的好很多，抗冲击剥落性能优良。现在北京固本耐磨焊丝已经大量用于水泥厂辊压机辊面硬层的堆焊修复，辊面的耐磨性和抗冲击剥落性能都有很大提高，用户非常满意。

四、结束语

通过试验对比和实际使用效果对比可以看出，北京固本耐磨焊丝的耐磨性和抗冲击剥落性能明显优于ZD501焊丝，北京固本耐磨焊丝的耐磨性的提高不是通过增加材料的硬度来提高的，而是通过优化熔敷金属的微观组织结构来实现的，这样既提高了材料的耐磨性，又增加了材料的抗冲击和剥落性能，尤其适用于混合材中加钢渣、水渣以及 SiO2 含量非常高的物料等易磨性较差的水泥厂辊压机辊面硬层的堆焊修复。