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MPS辊式中速磨煤机磨辊的磨损机理和修复工艺


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第2 7卷

第1 期 

电 力 建 设     
E e t c P w r C n tu t n l cr   o e   o s ci   i r o

V I 2   No 1 0. 7 . 

20 0 6年 1月  

Jn,0 6 l f 20  

。1 。 5  

MP S辊式 中速磨煤机磨 辊的磨损机理和修 复工 艺 
丛相 州  
( 中围人民解放军装 甲兵工程学院, 北京市 , 0 7 ) 1 0 2  0

[ 摘

要 ] M S辊式 中速磨煤机中 ,   P 原煤 由 2个碾磨件间的相对运动而被磨制 成煤粉 。磨辊 失效 的原因是煤 在磨 

辊表面反复进行 切削磨损 、 塑性疲劳磨损 、 相断裂 。 脆性 以切 削磨 损为主 的结 果:修复 . 辊的工 艺是 : 装夹磨 辊 ; 磨  辊修复前进行表面处理 , 如处理磨辊上 的磨坑等 ; 用药芯焊丝埋弧 自动焊或药芯焊丝 明弧 自动 焊对磨辊堆焊 。影响  堆焊层耐磨性的因素有 : 煤质情况 、 焊层 硬度 、 堆 显微组织 、 基体类 型 、 化物的匹配组 合 、 合强 度等。 与碳 结   [ 关键词 ] M s辊式 中速磨煤机   P 磨辊 磨损机理 堆焊 

中图分类号 :G 4 .  文献标识码 :  文章编号 :0 0— 29 20 ) 1 0 1 0  T 44 1 B 10 7 2 (0 6 0 — 0 5— 3

W e rMe h ns a d Re arP o e so   S T p   l Rolr a  c a im  n   p i rc s  fMP   y e Mi   l     l e
Con   a g h u g Xin z o  
( r oe oc  n ier gC l g fh  hns epe iea o  r ,B in i , 0 0 2  A m rdF r E gnei   oeeo  eC ieePo lgLbrt nAmy eigCt 10 7 ) e n l t i j y

[ ew rs M Sr l   i ; oe ;er ehn  ;u e n  e   K y od ] P   l r l r l w a m c ai bt r gw l oe m l l r   s ti d

MS P 辊式 中速磨煤机因结构紧凑 、 金属耗量低 、   占地少 、 密封性能 好 、 于正压运行 、 适 电耗低 、 出力  高、 噪音低 、 安全可靠等优点在火力发 电厂中得到广  泛应用。在 制粉 中, 碾磨 件 ( 磨辊 和磨 盘 ) 断磨  不 损, 使磨煤机性能不断恶化 , 碾磨件需根据磨耗情况  定期检查 、 调整 、 修复或更新。修复碾磨件 比更换成  本低 , 性能接近 , 有可观的经济效益 , 以旧碾磨件  所


磨辊及磨盘的摩擦损耗 产生的三体磨料磨损 , 其磨 
损方式主要是 煤中的硬质颗粒对碾磨件表面造成的  显微切削、 犁沟塑变及碳化物破碎与剥落¨ 。 J   通过对磨辊磨损表面 的扫描 电镜分 析, 发现材  料表面有明显的犁沟。煤在一定载荷下在金属表面  滑动时 , 使金属表面产生犁沟 , 除部分成 为切 屑外 ,  

大部分是把金属推 向两侧 和前面形成脊 隆, 接下来  的煤粒又把脊隆碾平 , 犁沟和塑性 变形 坑降低了表 
层材料的强度和连续性。煤在材料表面反复进行犁  沟、 碾压 , 导致 裂纹 形 成 和扩 展 , 后 以 片 状磨 屑 断  最 裂脱落 , 该过程属于切削磨损 、 塑性疲劳磨损。   磨辊磨损后的形貌表明: 磨损主要在外侧 , 具有  明显方向性 , 呈波浪状 , 峰谷走 向与磨辊径 向近似平  行。磨辊外侧受切 削磨损作用强烈 , 痕 比内侧严  磨 重, 切削方 向集 中; 内侧和磨辊宽度中央部位受切削  磨损作用较小 , 切削方 向紊乱。经分析认 为煤料 对  磨辊的磨料磨损主要作用在外侧是由磨机本身的结 

般都进行多次修复和利用。  

1 MP   S辊式 中速磨煤机 工作原理 
破碎后粒度为 2 3  m的原煤 由落煤管进入  O一 0m

中速磨煤 机磨 盘。磨盘在传动盘 立轴带动 下 中速 
(O~ 3 / n) 动 , 受 离 心 力 作 用 向 四周 运  2 30rmi 转 煤

动, 与磨辊和磨盘接触。磨辊受切 向摩擦力而滚动,  

煤由 2 个碾磨件间的相对运动被磨制成煤粉( 煤粉  细度 R0 1% 一 0 , 9= 5 3 % 煤粉均匀度  = . 11 。 10~ . ) 
煤粉磨制过程中原煤 主要是被压碎 , 由于碾磨 

件的相对滑动, 也有部分研碎作用 , 实质是克服固体 
分子间的结合力 , 使其表面积增大。  

构特点和运行特性引起的。一是因为磨盘 轨道外侧 
煤积聚量较多 , 以磨辊外侧受煤料 的挤压 和磨损  所 程度就大于内侧 ; 另外 , 磨辊外侧与磨盘间的线速度  差也远大于磨辊内侧与磨盘问的线速度差。沿磨辊  宽度方向, 磨辊和磨盘瓦工作面间的线速 度差值 的  变化是引起磨辊内 、 外侧磨损速率产生 明显差异 的  

2  MP s辊 式 中速 磨 煤机 磨 辊 的失 效 
分析 
辊式中速磨煤机碾磨件的失效形式主要是煤对 
收稿 日期 :0 5—0 2  20 7— 1

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?

l   6?

电 力  建  

设 

第 2 卷  7

根本 因素, 这是 由这类磨机本身的结构特 点和运行 
特性 所决 定 的。  

与基体 的剥离 。  
3 4 对磨 辊 实施 堆焊修 复 的工艺  .

高应力磨损过 程中, 亚表层硬而脆的主抗磨相 
共 晶碳 化物在 表层 材料 产生 微 区塑性 流 变 或碳 化 物 

34 1 磨 辊堆 焊 常用 的 2种 方法  ..

磨辊堆焊常用 的 2种方 法是 : 药芯焊 丝埋弧 自   动焊和药芯焊丝明弧 自动焊 。由于药芯焊丝明弧 自   动焊的成本较低 、 劳动生产率高 、 劳动 条件好 、 堆焊 
层性 能优 良等 优点 逐 步成 为磨辊 堆焊 的主要 使 用方 

周 围的基体被优先磨去而孤立 于磨损 面时, 会折断  或产生解理裂纹 、 剥落 , 造成碳化物相破碎和剥落 。   总之 , P M S辊 式 中速 磨 煤 机 磨 辊 的 磨 损 机 理 为  切削磨损 、 塑性疲 劳磨损 、 脆性 相断裂 3种 机制并  存, 但以切削磨损 为主  。 J  

法  明弧堆焊和埋弧堆焊综合指标的对比见表 l 。  
34 2 磨 辊堆 焊 注意 事项  ,.

3 MP   S辊 式 中速磨 煤 机 磨 辊 修 复 工 
- 4. . - 1  

磨辊堆焊时 , 应注意 : 1 堆焊第 l 的速度应  () 层 略慢 ; 焊接次序从磨损最严重处开始补焊 , 逐步堆焊  到磨辊设 汁尺寸。( ) 2 采用分层堆焊 , 焊完 l 层再焊 
下 一层 , 后一 焊 层 的焊 道 安 排 在 前 一 焊 层 的 2焊 道 

乙 

3 1 磨辊 的装夹  . 

磨辊修复时, 先应将磨辊装夹在事先准备 的夹  具中, 夹具安放在可旋转的转台上 , 调整磨辊的 中心  线, 应与转 台轴中心重合 , 以利于磨辊焊圆。   32 磨辊修复前的表面处理  . 为防止焊接过程中产生气孔 , 利于根层熔 合, 堆  焊前需利用氧乙炔火焰烘烤磨辊表面以消除渗进龟  裂纹 中残存的煤粉及油污等杂物 ; 用钢丝刷 或角向  

之间 , 同一焊层的每一焊道压住前一焊道 的 4 %左  0 右  以 西 .  m药芯焊丝为例, 32m 埋弧堆焊的合适焊  道形状为宽 80 20m , 30~ . m . ~1.  m 高 . 35 m的窄焊    道; 明弧埋弧堆焊 的合适焊道形状为宽 l . l .  0 0一 60
mn高 30~ .  m 的薄 焊 道 。 ( ) 选 择合 适 的  r, . 40m 3应

焊接工艺参数 , 这样可减少飞溅, 改善焊道成型使其 
美观, 施焊 时需 注意调整焊接工艺参数。( ) 4 对磨 

磨光机除去磨辊表面的锈蚀层 。  
33 处理磨辊上的磨坑  .  在磨辊严重磨损处或原堆焊层脱落严重处 , 采  用碳弧气刨的处理 , 使其环向不 圆度 和不平 度满足  自动焊接要求。对个别较深磨坑 , 可用 E Z r B一 DC —   0/ D C — 3 E Z r B一1 6型高铬铸铁 焊条手工电弧焊补 
平, 施焊 时宜 多层 、 道 、 多 分段 退 焊 , 条 速 度 要 快 , 运  

损严重部位宜采用耐磨性好 的焊丝。( ) 5 为降低层  温, 便于连续堆焊 , 提高焊缝 表层硬度 , 埋弧堆焊时,  

般在辊套 内加水冷却辊体 ; 明弧堆焊时 , 焊道用水  雾跟踪冷却 ; 若温度太高时 , 可采用表面少量喷水,  


以降低层温 , 提高焊缝硬度 。( ) 6 焊道表 面出现分  布均匀的致密龟裂纹 为应力释放所致 , 微裂纹虽降 

低 了焊缝 的强度, 但有利于避免磨辊在使用 中出现 
堆焊层脱 落和剥 离现象 ; 因此 , 允许存 在致密 龟裂  纹, 但堆焊层不得有贯穿性裂纹和密集气孔等缺陷。  

层间温度低于 20o 每焊完 l 用小锤敲击焊道  0  C。 道。 金属, 以免堆焊层脱落或剥离。   利用镍基焊材堆焊过渡层 , 有利 于防止 耐磨层 

表 1 明弧 堆焊和埋弧堆焊综合指标对 比表   

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第1   期

MS P 辊式 中速磨煤机磨辊 的磨损机理和修复工艺 

?1   7?

343 典型焊接工艺参数  .. 磨辊明弧堆焊典型焊接工艺参数如下 : 焊丝直 
径为 32m 电源极性 为直 流反接 ; .  m; 电流为 404 0 5  3  -

池冷却速度是影响显微组织的主要因素。   另外 , 基体类 型 、 与碳 化物的匹配组 合 、 结合强  度也是 影 响堆焊 层耐磨 性 的重要 因素 。  

A 电压为 2 3  ; ; 5— 5V 下伸长度为 2 3  m; 5~ 5m 焊接  3 5 磨辊的存放  . 速 度为 100~l50mm mi; 问温 度 为 室 温 一  0   0  / n 层   磨辊的基体为中碳低合金钢 , 堆焊层合金元素 
10o 焊后处 理 为跟踪水 雾冷 却 。 5  C;   344 堆焊 药芯焊 丝金 属 的化学成 分 和金相组 织  .. 

含量很高 , 且抗氧化性的铬又是主要元素 , 这就造成 

了基体与堆焊层 有明显 的结合 面。与基体相 比较,  
堆 焊层 的 电极 电位较 高 , 在 结合 面形 成 “ 电池 ” 易 原  

磨辊堆焊用药芯焊丝熔敷金属的化学成分以高  碳高铬基多元素复合强化型为主流 , 型的化学成  典 分如表 2 所示。磨辊堆焊用药芯焊丝熔敷金属的金  相组织多为莱氏体基体 + 碳化物 , 碳化物相 的比例  占 3% ~ 0 。 0 6%   3 45 耐磨堆焊层的性能及影响其耐磨性 的因素  ..  般磨 辊 堆 焊用 药 芯 焊 丝熔 敷 金 属 硬 度 为 


效应 , 再加上磨辊表面呈龟裂状态, 与基体相连通  有 的可能性 , 引起氧化腐蚀 。露天存放会导致堆焊修 
补过 程 中出现 基 体 与 旧堆 焊 层 结 合 面撕 裂 , 至 在  甚

使用过程 中堆焊层脱落。因此, 辊必须存放在干  磨 燥通风的地方 , 不要露天存放 , 并对磨辊进 行防锈 、   涂油处理 , 这样可减少磨辊的修复次数 , 延长使用寿  命, 使修复的合格率提高 。  

H C5 6 ; R  6— 4 耐磨时间 5 0 2 0  。影响堆焊    0~ 0 0h 0 0 层耐磨性有 以下几个因素。   34 5 1 煤质 的情况    .. 煤中硬质相 ( 如石英和黄铁矿 ) 含量增加 , 磨损  材料形成的磨沟增多并且明显变宽 ; 的湿度越大, 煤   含硫量越高, 越容易造成磨蚀 , 堆焊层的耐磨寿命越  容易降低 ; 中“ 煤 三块” 含量增加 , 引起附加冲击载 
荷, 可造成堆 焊层 的剥落 。  

4 结 论   
41 M S .  P 辊式 中速磨煤机磨辊 的磨损机理为切削   磨损 、 塑性疲劳磨损 、 脆性相断裂 3种机制并存 , 但  以切削磨损为主。   42 M S .  P 辊式 中速磨煤机磨辊的明弧堆焊优点很  多, 是磨辊堆焊 的主要方式。堆焊层 的耐磨性 与煤  质情况 、 堆焊层硬度及堆焊层显微组织等有关。  

34 52 堆焊层硬度  .. . 高铬堆焊层的耐磨性与硬度有关 , 但仅用宏观  硬度的高 、 低来评价材料 的耐磨性是不确切 的, 也就  是说 , 高硬度 的堆 焊层并 不一定 具有 优 良的耐磨  性  。相比而言, 初步磨合后堆焊层的硬度 , 基体和  碳化物相的显微硬度更能反映耐磨性的好坏。  
3 4 5 3 显微 组织  .. .

5 参考文献 
1 徐德录 ,   党耀星. 中速磨煤机磨辊堆焊修 复技术 研究. 中国电机 工  程学会耐磨学组第四届学术年会 论文 ,9 25~   19 . 6 2 贾建 民, M S中速磨煤机磨辊磨损机理研 究. 等. P 华北电力大学学 
报 ,9 8 2 ( :8—9  19 ,5 4)8 l
3 C a a n   L. o t   h v n e R  F ry—f u   a st  mp o e y u   a d a i g o e a in   o rw y  o i r v   o rh r f cn   p r t . o

高铬堆焊层的耐磨性主要取决于其显微组织特  征【 , 4 堆焊层中碳化物相 的数量越 多、 条形 、   成 纤维  方向与磨损面垂直、 均匀分布时。 有助于提高堆焊层  的耐磨性。所选焊丝的化学成分 、 堆焊工艺参数 、 熔 

W edn ora,9 3 6 ( ):5 li ju l18 ,2 5 1  g n

4 刘杰.中速平盘磨煤 机磨辊 的耐磨 堆焊 修复工 艺.河北 电力 技  
术 ,98,7 1 :4— 6 19 1 ( )4 4 

( 责任编辑 : 王苹志)  


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