辊压机是水泥粉磨的主要设备，它由两个速度相同、相对运动的辊子所组成。物料由上部喂入，经双辊挤压后排出。其辊面的损坏形式包括磨损、疲劳起皮剥落、异物破坏、焊接缺陷等。

1.磨损

从理论上说，辊压机两个辊子的相向运转，线速度一致，但实际上，不可能完全一致，因为两台电机的转速会因制造原因、负载原因，转速会有差异；

其二，由于运行中的振动，辊子的对应点线速度不可能完全一致；有这两种速度差异，造成每个辊对物料的拉入速度的不同，物料会在被拉入的过程中翻滚、滑动，相对的运动便会产生磨损。

其三，由于辊面的粗糙，其对应点的直径肯定不一致、速度会有差异，也会造成与物料的相对滑动，只要有相对滑动，辊子的磨损就不可避免。

其四，由于辊缝始终是变化着的，且两侧辊缝也并不一致，所以辊缝各处的下料速度并不相同，辊缝大处的小颗粒的速度或会大于辊面速度，有速差就会有磨损。

其五，较大的颗粒被两辊咬合时还会打滑，也会有相对的滑动，所以磨损就不可避免。综合多方面的原因，辊压机辊面的磨损是一定的，由于压力很大，物料很硬，如果辊面没有较高的硬度和耐磨性，辊面会磨损很快。

2.疲劳剥落也是辊面损坏的基本方式

辊面一般由三层组成，第一层为过渡层，与辊压机轴的外面焊接在一起，厚度20mm左右；第二层为耐磨层，焊在过渡层上面，厚度20mm左右；第三层是花纹层，主要用于增大对物料的咬合效率，迫使物料与辊子同步。由于辊压机的辊面单位面积受到的压力很大，每平方厘米就有几千公斤，再由于来料颗粒并非均匀，局部实际压力更大，很容易超出材料的疲劳极限，且再通过转动，这些压力反复作用于辊面，金属的疲劳就不可避免。

据相关资料介绍（高明东先生），对于辊压机等耐磨堆焊工件尤其是辊压机在使用过程中经常会出现表面剥落掉块的情况，深度和面积不定，这都属于疲劳破坏的范畴。疲劳破坏是由于在零部件的局部高应力区，较弱的晶粒在变应力的作用下形成微裂纹，然后发展成宏观裂纹，裂纹继续扩展最终导致疲劳破坏。所以辊面除了保证耐磨以外，也要考虑抗疲劳剥落能力，因此辊压机辊面的材料必须有良好的塑韧性。目前已知的材料疲劳极限得出了一个经验公式

σ-1=0.5σb ————（1-1）

σ-1——材料的疲劳极限

σb——抗拉强度极限

辊压机在正常使用情况下，其辊面所受到的挤压力范围是50-300MPa，一般情况下应该在200MPa左右，显然这个工作压力远低于辊压机常用的母体材料42CrMo钢(σb=1080MPaσ-1≈540MPa)的疲劳极限，而辊压机的表面堆焊材料的疲劳极限更是远高于这个数值，以这个标准推论，辊压机只会发生磨损，不会发生疲劳剥落。而实际情况往往是在距辊面20-30mm的位置发生疲劳剥落。这一方面是条纹层的裂纹向下延伸，到达最大剪切应力的深度，而疲劳，另一方面就是在辊压机运行过程中出现意外情况而引起辊面压力在某处某时超过了材料的强度极限或在相当长的时间内超过了疲劳极限而使材料在最大剪切深度处产生了微裂纹。辊压机的疲劳剥落是由循环变应力、拉应力、和塑性应变同时作用而造成的。循环变应力使裂纹形成，拉应力使裂纹扩展，塑性应变影响整个疲劳过程。如三者缺一，则疲劳不可能形成及扩展。

对剪切应力最大值所处位置的探讨是有必要的。确定了位置即深度，可以在此处提高辊材或堆焊层的疲劳强度，就提高了挤压辊的抗疲劳剥落的寿命。按纯弹性理论推算的数据——最大疲劳剪切应力距离辊面的深度，应该是物料与辊面接触的面积上辊面弧长的一半的0.786倍。

接触辊面辊面弧长L= Dπ×(γ÷3600) ————（1-2）

D——辊压机直径

γ——咬入角

按照这个方法可以大概估算疲劳深度，但误差非常大，实际理论疲劳深度远小于此值。辊压对咬入角的积分计算，0.786b约为5.2mm。综上如果考虑到安全系数和数学模型的误差的话，那么，辊压机的最大剪切应力的深度是在10mm～15mm左右，正好是过渡层的深度，这可能也就是辊压机堆焊层设计的理论依据之一。

且辊径与疲劳深度成正比，辊径越大，其可能发生疲劳的深度越大；咬入角与疲劳深度成正比，咬入角越大，可能发生疲劳的深度越大。咬入角γ的大小取决于物料的种类、粒度、形态及两辊的间隙、辊压、辊面状态（条纹形状）、辊径及转速等因素。影响最大的显然是辊缝间隙和辊压，辊缝间隙越小，辊压越大，都会使得咬入角变大，使得疲劳深度变深。控制合适辊缝，显然原始辊缝越小，物料的通过量也就越小，为了达到较高的产量就必须提高料仓的压力，将辊缝撑开强行增大通过量，这时，料柱升高，咬入角γ加大，同时辊缝间隙内的料饼密度增加，最小辊缝处的压力值也急剧升高，这些都会造成辊面压力更接近疲劳强度，并且与最大剪切应力的深度成正比，对保证疲劳寿命不利。

3.焊接缺陷引起的掉渣、掉块

辊子辊面的焊接过渡层、耐磨层、花纹层，若在焊接施工中存在缺陷，如未熔合、气孔、裂纹等，其抵抗外力的能力时就会显得十分脆弱，在反复的挤压下，因应力集中严重，很快会在循环应力的作用下，疲劳脱落，甚至会因应力超过其强度极限，直接遭到破坏。还有层间硬度梯度不协调，也会产生应力集中，在循环应力的作用下，产生裂纹，逐步起层剥落。

4.异物造成辊面焊接破坏

由于硬质材料的进入，如不锈钢、锰钢等进入辊压机，由于其无法被碾碎，辊压机上千吨的压力会全部作用于该处，超过辊面强度极限，将辊面直接压溃、破坏。

以上是辊压机辊面损坏的方式，其避免方法也有几点：

首先是要严格按照规程对辊面堆焊（包括修复），保证焊接质量，保证辊面圆度，控制好直径误差；

其二，系统除安装除铁器外，要配置金属探测仪，当探测到有金属时必须捡出，关于磨损问题只有通过选择合适的耐磨焊接材料来解决。

作者：焦作坚固水泥 王占光

来源： 智慧水泥