废旧磨辊套再生技术研究与应用

张永亮

（内蒙古京宁热电有限责任公司，内蒙古乌兰察布012000）

1 引言

电厂一般将废旧磨辊套按照普通废旧金属进行处理，从而造成了极大的资源浪费。为了节能降耗，压缩成本，提高效益，本文对废旧磨辊套再生技术进行简单的研究分析。

2 研究科技依据

MPS200HP-II型磨煤机是制粉系统使用磨煤机，此类型的磨煤机原厂耐磨件磨损快，停磨检修频繁，在生产作业中要更换重要的碾磨部件，且检修费用高，会消耗大量的材料，生产成本也相对较高。而原始厂家提供的磨煤机磨辊套以及堆焊在使用3次以上后，磨辊套在堆焊及使用过程中很容易发生断裂现象，而磨辊套一旦产生裂纹，会无法应用。

中速磨煤机中，辊套与磨盘要求具有防断裂可靠性以及耐磨性。通常辊套与磨盘所采用的合金有4类，即Mn钢、合金、高Cr合金以及表面堆焊耐磨层。虽然从Mn钢至表面堆焊耐磨层的材料硬度越来越大，耐磨性大大提高，但同时其脆性也大大增加，断裂的危险性也越来越大。因而，如何选择具有高耐磨性又能防止断裂的材料成为决定中速磨磨辊材料的重要决定因素。

金属陶瓷复合材料是当前国际公认最新的第四代耐磨材料。目前，国内外已经研发了金属陶瓷复合铸造技术并已广泛应用，主要包括以下几种工艺：（1）陶瓷+高铬铸铁复合插件再复合球铁基体镶铸工艺，以生产球铁复合高铬铸铁陶瓷中速磨辊套及衬板为主，主要目标市场为中速磨使用者等制粉系统用户，此类型的产品抗冲击能力较弱，使用中容易产生裂纹断裂；（2）陶瓷+高铬铸铁整体铸渗复合铸造工艺，用以生产高铬铸铁陶瓷中速磨辊套、衬板、板锤、锤头等为主，主要目标市场为破碎制粉系统使用者，该产品成熟稳定，但是价格昂贵；（3）陶瓷金属整体熔铸复合铸造工艺，以生产高铬铸铁陶瓷中速磨辊套、衬板、板锤、马氏体钢陶瓷复合锤头、高锰钢陶瓷复合齿板、锤头等为主，应用此工艺生产的产品可以大幅提高耐磨性能及抗冲击能力。

一般中速磨的磨辊整体铸造，原设备制造商均采用高Cr合金铸造，硬度决定磨辊及磨盘瓦使用寿命。硬度较低时耐磨寿命较低，硬度大时断裂的危险较大。针对这一情况，选用第3种金属基陶瓷复合材料进行研究，即辊套的基体采用原磨煤机废旧磨辊高铬铸铁，其有一定的弹性伸长量，因而具有较强的抗断裂性能，同时，可以在基体上嵌铸具有高耐磨性的陶瓷加强筋，大大提高辊子的耐磨性。由于其较强的抗断裂性能，这种辊子磨损后的质量可以为初始质量的30%～40%，而Mn钢或合金一般磨损到原质量为50%～60%时就需要堆焊，并且由于这种加强筋的设置，即使加强筋上出现裂纹也不会扩展至基体，因而完全不影响使用寿命。

另外，这种设计也使磨损更为均匀，在整个寿命期内产量更为稳定，避免了高铬辊子通常出现的大波纹磨损及大直径端的尖角形成。金属陶瓷辊套和衬板磨煤时平均磨损量（磨损深度）为2～4mm/1000h，而高铬辊套和衬板磨煤时平均磨损量（磨损深度）为8～10mm/1000h，金属陶瓷辊套使用到15 000h时，最大磨损量（磨损深度）为35～38mm，磨辊中线处磨深只有约15mm,陶瓷复合材料辊子的寿命与一般高铬辊相比，寿命可达是高铬产品的3倍以上。

3 研究方法和技术方案

与现有技术相比较，在传统的铸造工艺的基础上，采用高铬铸铁与ZTA陶瓷混合铸造，可以进一步提高其耐磨寿命（复合层的硬度可达高Cr材料硬度的3～4倍），同时由于陶瓷与铸铁的收缩率、热膨胀系数、密度等多方面的区别，使铸铁的裂纹无法扩展到陶瓷相，反之某些陶瓷颗粒出现裂纹，也只局限于颗粒本身而不扩展至基体（即辊套），从而实现耐磨且抗裂的效果。

为了完善这些技术的不足，提供一种耐磨、抗断裂、使用成本低的金属陶瓷复合辊套结构，可以采用以下方法完善技术方案。

采用蜂窝ZTA陶瓷复合高铬铸铁辊套结构，包括辊套本体，其特征在于：在辊套本体的工作面上镶嵌有数块陶瓷层。应用的陶瓷层为陶瓷芯块，陶瓷芯块大体呈弧形片状结构，且其端面上设置数个透孔，在陶瓷芯块宽度方向的端面边缘设置数个凹槽，透孔与凹槽轴向平行，另外，陶瓷芯块由陶瓷颗粒黏结形成。

陶瓷芯块的弧面贴合在辊套本体外圆周，陶瓷芯块弧长方向与辊套本体轴向方向一致，且陶瓷芯块紧密相连，陶瓷芯块与辊套本体连接处，应在陶瓷芯块周围浇注金属液，通过金属液将相邻的陶瓷芯块连接在一起。

透孔之间要间隔均匀，陶瓷芯块端面投影的形状为2个对称等腰梯形的叠加，陶瓷芯块中间部分为等腰梯形的底边，其中陶瓷芯块端面投影后,其腰与垂直方向的夹角为2°～5°。采用这样的设置可以使陶瓷芯块与陶瓷芯块间连接顺畅，并组成球面。

4 经济效益

4.1 直接经济性

按15 000h以上运行小时数进行计算：陶瓷金属磨辊价格翻新单价150元/kg，翻新1个总量约为600kg，单价约为9×104元；高铬铸铁堆焊磨辊堆焊单价70元/kg，堆焊1次总量约600kg，15 000h需要堆焊3次，单台磨辊价格约为1.26×105元；15 000h内，陶瓷金属辊套比高铬铸铁辊套能节约成本1.08×105元。

4.2 间接经济性

每次更换磨辊套，需要8个人，连续工作4d，工时32h，人工费：300元/人，共计节约2.9×104元，并当工作面磨损后，可以对磨辊套工作面、非工作面调换使用，进行二次利用。当工作面、非工作耐磨层全部磨损完毕后，磨损厚度不超过原辊套厚度60%（70mm），可以进行1～2次堆焊，重复利用率较高。

5 结语

对此，基于MPS200HP-II磨煤机运行工况条件，分析论述了废旧磨辊翻新结合金属陶瓷复合技术，将废旧磨辊套称重后提供给再生利用单位，在重新铸造新型的耐磨复合辊套，对前后磨辊套质量差进行计费统计，可以大幅度提高磨煤机辊套耐磨性能，延长使用寿命，减少耐磨材料消耗，缩短停机检修时间，减少检修次数，大幅压缩维护检修费用，节省人力及耐磨材料成本。