1　TRM25立磨辊套的断裂分析和焊接方法

　　TRM25立磨辊套材质为高铬铸钢，表面硬度HRC≥55，部件净重3.9t。辊套断裂呈轴向，裂缝宽度5～7mm。
　　通过对几起断裂辊套的断面观察发现:①断口上有不规则缩孔，有些缩孔沿轴向或周向长达100mm以上；②断口金属内镶嵌有铁豆；③辊套内外表面上有加工后的夹渣残留；④断口面上的金属结晶从表向内，由细变粗。
1.1　辊套断裂的原因分析
　　辊套结构和断裂形状如图1所示。

　　图1　辊套结构与断裂特征

　　1)从断面反映状况看，辊套断裂失效与铸件的铸造工艺和热处理工艺有直接关系，这是辊套产生断裂的根源，本文不多阐述。
　　2)从辊套结构形状看，辊套与轮毂的配合面有2个，一个是柱面配合，另一个是锥面配合。由于辊套和轮毂的2对配合表面存在加工误差，辊套与轮毂装配时就很难保证柱体和锥体面的同时接触，这种局部的不良接触，会使辊套在有配合间隙部位或有铸造缺陷处产生应力集中。
　　3)立磨生产过程中不但存在着粉碎大颗粒物料时的振动，而且在入磨热气体作用下，开停磨时，辊套还受到温度变化的作用。特别是在冬季，辊套表面会在零下几度的状态中迅速在几分钟时间内上升到100～200℃，这会使辊套在热应力、热处理残余应力和粉磨力作用下，在有铸造缺陷且辊套与轮毂有配合间隙的部位发生断裂。断裂是从辊套大端向小端发展的。这从辊套断裂焊接修复又发生裂纹的发展变化得到证实。
1.2　预防辊套断裂的措施
　　1)铸造好的零件应进行探伤，排除有铸造缺陷的零件。
　　2)安装过程中，尽可能通过试装配使辊套与轮毂在柱面和锥体面上能同时接触，当出现接触不良时，应进行修刮且优先保证锥面的良好接触。
　　3)在开停磨时，要严格按照技术规范控制升降温时间。
　　4)在日常生产中，当出磨成品的水分≤0.8%且不影响窑磨系统风量平衡的情况下，尽量降低入磨气体温度。
　　5)控制入磨物料配比和粒度，尽量避免立磨生产中的强烈振动。
　　6)当辊套大端磨损后，适时进行堆焊；磨盘衬板磨损深度≥30mm时适时调面或更换。
1.3　辊套断裂后的焊接
　　断裂辊套的焊接方法目前有2种:一是采用浅层焊接；二是对断口进行全厚度焊接。
　　采用第1种焊接方法时，辊套可以不拆卸，在磨内完成焊接。具体操作是用角向砂轮将裂缝打出深25～30mm的“V”型坡口，对焊缝进行预热后，用A302焊条进行焊接，焊接过程中应注意对焊缝进行适时的应力消除，防止因熔化金属冷却收缩导致在焊缝边缘产生新的微细裂纹。焊完后需保温缓冷。此种修复方法快，对生产影响较小，但不能保持辊套与轮毂间的良好配合，生产过程中，在粉磨力的作用下，使用一段时间之后，仍会在焊缝处重新裂开。此方法最多可重复2次。
　　第2种方法焊接需拆下辊套。用普通焊条形成的电弧热开出坡口并清出裂缝中的杂质。用电弧热一能避免断面上的微细裂纹产生氧化；二能将这些微细裂纹在保护气体中熔接；三能使断口金属的含碳量适当降低，为再焊接创造条件。由于辊套厚度为150mm，在清理开出坡口时，尽量开成“X”型坡口。焊接时最好选择在昼夜温差较小的季节进行，焊接中的预热、缓冷和适时消除焊接应力都是十分必要的。辊套内孔柱面和锥面因焊接产生的椭圆度误差一般≤0.8mm，在安装前通过试装配检测和砂轮修磨，其配合能满足技术要求。焊接强度能满足立磨在设计产量75t/h左右安全运转。采用此种方法焊好的辊套，从1994年10月使用后，目前立磨产量稳定在76～83t/h，辊套的焊接费用在5000～8000元，比购买新辊套节约8万余元。

2　TRM25立磨辊套外表面磨损的修复

　　
2.1　辊套表面的磨损特征
　　TRM25立磨磨盘直径为Φ2500mm，磨辊大端Φ2150mm，小端Φ1850mm。磨辊小端起着粗碎和布料的作用，其表面磨损以碰撞滑动摩擦为主，加之粉磨作用力相对较小，因此表面磨损特征不明显；大端部分起着细碎和研磨的作用，其表面磨损以切削和挤锉为主，在较大粉磨力作用下，磨痕比较明显。明显的磨损部位在距大端约20～100mm的范围。磨辊套在运行10000～30000h中从大端至小端表面的磨损如图2。从1992年5月使用，至2002年8月，辊套平均中径处的直径缩小6mm左右，小端直径缩小7～9mm，由于对辊套大端主要磨损部位经常堆焊，也减缓了辊套其它部位的磨损。

　　图2　运行时间与辊套表面从大端到小端的磨损关系

2.2　辊套表面磨损后的修复
　　TRM25立磨辊套大端局部相对磨深≥5mm后，在油缸给磨辊施压不变情况下，台时产量逐步降低，产品细度变粗。若不更换辊套，应适时对主要被磨损部位进行堆焊。具体堆焊方法是:先对辊套表面进行预热，温度在200℃上下，然后先用A302再用A307进行分段对称堆焊。堆焊后的辊套不平整表面不影响立磨的安全运转。从1995年以来，已对TRM25立磨2个辊套进行了多次堆焊。目前，每堆焊1次可保持产量在76～82t/h，粉磨生料15～20万t。1992年安装的2个辊套，在精心维修情况下，一直安全使用，累计运行时间在35000h以上。

3　辊套修复后其机械性能及使用情况

　　对断裂或表面局部磨损辊套修复前后的金相组织和硬度检测如表1。

　　1994年以来的生产使用证明:对断裂或表面局部磨损辊套采用不锈钢焊条修复，虽然焊接部位表面硬度降低，但由于耐磨性能好，能满足生产要求。辊套表面经多次堆焊使用，辊套的可焊性和抗脱落性能较好。使用寿命比设计预期值提高4倍以上。特别是在物料的粉磨功能指数≥10时，采用堆焊方法修复辊套，使立磨比球磨在金属消耗方面更加节约。

参考文献:

　　
[1]　梁颖涵，王仲春.大型生料辊式磨技术的新进展[J].水泥，2001，(增刊):82-90.