一、前言
水泥工业每天需要粉磨大量的矿物质原料及水泥熟料。如何提高粉磨效率、降低粉磨能耗，是许多水泥工作者孜孜一求的目标。辊压机自80年代中期问世以来，使这一问题得到缓解。辊压机与球磨机组成的联合粉磨系统、半终粉磨系统已广泛应用于各种粉磨作业。辊压机在粉磨系统中有以下优点：
1、降低电耗，提高磨机产量；2、提高水泥产品质量；3、噪音小。但也有其缺点，辊压机最大的缺点是辊面磨损严重。辊压机安装使用后，一般情况下连续运转半年以后，辊面的耐磨花纹磨损就所剩无几。辊面磨损问题始终困扰着辊压机优越性的发挥，怎样提高辊面的耐磨性，增加辊面的使用寿命，一些科研院所、设计单位进行了大量研究工作。目前已研制出多种药芯焊丝、焊条，广泛应用于辊压机辊面的堆焊修复。
二、辊压机辊面的磨损机理 辊压机是由两个速度相同，相对运动的辊子组成，物料由辊子上部喂料口卸下，进入辊间的逢隙中，在高压研磨力的作用下（辊间压力在50-300MPa之间），物料受到挤压，受压物料变成了密实但充满裂纹的扁平料饼，使物料的易磨性得到明显改善。如图1所示： 物料在两个辊面之间相互挤压和摩擦。从辊压机的工作状况可以看出，辊面的磨损类型属于典型的高应力磨料磨损。在磨料磨损过程中，物料颗粒在压力作用下会使辊面产生弹性和塑性变形，从而在辊面亚表层不同深处会形成循环压应力和拉应力，当循环应力超过辊子材料的疲劳强度时，在表面层将引发裂纹。在循环载荷作用下，亚表层的塑性变形继续发展，在离开表面一定深度的位置也将萌生裂纹，并逐步扩展。表面层裂纹的扩展方向是与外加应力成45°角，经过两三个晶粒后，即转向与应力垂直的方向。而亚表层处萌生的裂纹扩展方向是平行与表面，或与表面成10°-20°的角。当裂纹扩展后，使裂纹以上的材料断裂剥落，这种现象就是疲劳磨损。综上所述，辊子的磨损机理是辊面的高应力磨料磨损和辊面亚表层的疲劳磨损共同作用的结果。用碳弧气刨在磨损比较严重的辊面上刨出几道槽检查裂纹情况，结果发现辊子深处有很多层状裂纹，较浅的距辊面约10mm,较深的距辊面约20-30mm，局部深达50-60mm，并且多数裂纹都沿辊子周向延绵不断。从刨掉的料块来看，下表面呈植物年轮状，一圈沿着一圈向外扩展。由此也可看出，辊子的破坏形式是高应力磨料磨损及疲劳磨损的综合表现。
三、堆焊修复材料的选择：
从辊子的破坏形式来分析，选择的堆焊材料不仅耐磨性好，而且要具备较高的韧性和抗疲劳性。在以往的辊面修复中，水泥厂多采用高Cr铸铁型耐磨焊条，此类焊条焊后组织主要为铸铁型基体上分布大块碳化物，含C量在3%以上，堆焊层硬度在HRC60左右，具有良好的耐磨性能，但其结合性、抗裂性和抗疲劳性差，在辊面上堆焊一层就会出现交错裂纹。在辊体运行过程中，由于应力的影响，很容易出现大面积剥落，这就是造成几乎每月一修的原因。同时堆焊层的交错裂纹，易延伸至辊子母体，使辊面出现大量缺陷，直接影响辊体质量，长期下去，很可能造成整个辊体报废。 在辊压机技术的引进和国产化过程中，郑州机械研究所与专业制造辊压机的企业——洛阳矿山机器厂和唐山水泥机械厂合作，经过分析辊压机辊面的磨损机理、通过大量的耐磨实验，对材料进行深入研究及性能对比，研制生产ZD1、ZD2、ZD3、ZD310系列埋弧堆焊无缝药芯焊丝、CO2气保护焊丝及ZD3、ZD310、TM65焊条，完全替代进口产品。ZD1的特点是韧性好，作为止裂层焊在最下面。ZD2强度高，可抵抗较高的拉应力和压应力，起到很好的缓冲作用，可作为缓冲层使用。ZD3为辊面耐磨材料，堆焊层金属主要成分是C、Cr、Mo、W、V、Ni、Nb等，堆焊后组织为马氏体+残余奥氏体+针状贝氏体+少量碳化物，焊接工艺良好，抗裂性能优良，冷焊、多层焊效果好。焊层硬度HRC³55，可作为耐磨层焊在ZD2上面。ZD310属于高合金堆焊材料，耐磨性能优于ZD3。其焊层硬度为HRC55-59。主要作为辊面的耐磨花纹处理。TM65焊条适用于受剧烈磨粒磨损及中等冲击磨损部件的修复，主要用于辊面的耐磨花纹及立磨磨盘、磨辊的修复。