一、前言
水泥工業(yè)每天需要粉磨大量的礦物質原料及水泥熟料。如何提高粉磨效率、降低粉磨能耗，是許多水泥工作者孜孜一求的目標。輥壓機自80年代中期問世以來，使這一問題得到緩解。輥壓機與球磨機組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)、半終粉磨系統(tǒng)已廣泛應用于各種粉磨作業(yè)。輥壓機在粉磨系統(tǒng)中有以下優(yōu)點：

1、降低電耗，提高磨機產量；2、提高水泥產品質量；3、噪音小。但也有其缺點，輥壓機最大的缺點是輥面磨損嚴重。輥壓機安裝使用后，一般情況下連續(xù)運轉半年以后，輥面的耐磨花紋磨損就所剩無幾。輥面磨損問題始終困擾著輥壓機優(yōu)越性的發(fā)揮，怎樣提高輥面的耐磨性，增加輥面的使用壽命，一些科研院所、設計單位進行了大量研究工作。目前已研制出多種藥芯焊絲、焊條，廣泛應用于輥壓機輥面的堆焊修復。
二、輥壓機輥面的磨損機理 輥壓機是由兩個速度相同，相對運動的輥子組成，物料由輥子上部喂料口卸下，進入輥間的逢隙中，在高壓研磨力的作用下（輥間壓力在50-300MPa之間），物料受到擠壓，受壓物料變成了密實但充滿裂紋的扁平料餅，使物料的易磨性得到明顯改善。如圖1所示： 物料在兩個輥面之間相互擠壓和摩擦。從輥壓機的工作狀況可以看出，輥面的磨損類型屬于典型的高應力磨料磨損。在磨料磨損過程中，物料顆粒在壓力作用下會使輥面產生彈性和塑性變形，從而在輥面亞表層不同深處會形成循環(huán)壓應力和拉應力，當循環(huán)應力超過輥子材料的疲勞強度時，在表面層將引發(fā)裂紋。在循環(huán)載荷作用下，亞表層的塑性變形繼續(xù)發(fā)展，在離開表面一定深度的位置也將萌生裂紋，并逐步擴展。表面層裂紋的擴展方向是與外加應力成45°角，經過兩三個晶粒后，即轉向與應力垂直的方向。而亞表層處萌生的裂紋擴展方向是平行與表面，或與表面成10°-20°的角。當裂紋擴展后，使裂紋以上的材料斷裂剝落，這種現象就是疲勞磨損。綜上所述，輥子的磨損機理是輥面的高應力磨料磨損和輥面亞表層的疲勞磨損共同作用的結果。用碳弧氣刨在磨損比較嚴重的輥面上刨出幾道槽檢查裂紋情況，結果發(fā)現輥子深處有很多層狀裂紋，較淺的距輥面約10mm,較深的距輥面約20-30mm，局部深達50-60mm，并且多數裂紋都沿輥子周向延綿不斷。從刨掉的料塊來看，下表面呈植物年輪狀，一圈沿著一圈向外擴展。由此也可看出，輥子的破壞形式是高應力磨料磨損及疲勞磨損的綜合表現。
三、堆焊修復材料的選擇：
從輥子的破壞形式來分析，選擇的堆焊材料不僅耐磨性好，而且要具備較高的韌性和抗疲勞性。在以往的輥面修復中，水泥廠多采用高Cr鑄鐵型耐磨焊條，此類焊條焊后組織主要為鑄鐵型基體上分布大塊碳化物，含C量在3%以上，堆焊層硬度在HRC60左右，具有良好的耐磨性能，但其結合性、抗裂性和抗疲勞性差，在輥面上堆焊一層就會出現交錯裂紋。在輥體運行過程中，由于應力的影響，很容易出現大面積剝落，這就是造成幾乎每月一修的原因。同時堆焊層的交錯裂紋，易延伸至輥子母體，使輥面出現大量缺陷，直接影響輥體質量，長期下去，很可能造成整個輥體報廢。 在輥壓機技術的引進和國產化過程中，鄭州機械研究所與專業(yè)制造輥壓機的企業(yè)——洛陽礦山機器廠和唐山水泥機械廠合作，經過分析輥壓機輥面的磨損機理、通過大量的耐磨實驗，對材料進行深入研究及性能對比，研制生產ZD1、ZD2、ZD3、ZD310系列埋弧堆焊無縫藥芯焊絲、CO2氣保護焊絲及ZD3、ZD310、TM65焊條，完全替代進口產品。ZD1的特點是韌性好，作為止裂層焊在最下面。ZD2強度高，可抵抗較高的拉應力和壓應力，起到很好的緩沖作用，可作為緩沖層使用。ZD3為輥面耐磨材料，堆焊層金屬主要成分是C、Cr、Mo、W、V、Ni、Nb等，堆焊后組織為馬氏體+殘余奧氏體+針狀貝氏體+少量碳化物，焊接工藝良好，抗裂性能優(yōu)良，冷焊、多層焊效果好。焊層硬度HRC³55，可作為耐磨層焊在ZD2上面。ZD310屬于高合金堆焊材料，耐磨性能優(yōu)于ZD3。其焊層硬度為HRC55-59。主要作為輥面的耐磨花紋處理。TM65焊條適用于受劇烈磨粒磨損及中等沖擊磨損部件的修復，主要用于輥面的耐磨花紋及立磨磨盤、磨輥的修復。