高硬磨辊的研究工作.doc

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1、高硬磨辊的研究工作ResearchofHighlyHardRolls北京制粉研究所（北京市100067）窦履豫山东利江科技公司（高唐县252800）任光利摘要：采用等离子弧加热激冷自淬硬的高硬磨辊，具有较高的硬度和耐磨性，用于磨粉机可取得延长更换周期、节约用电和改善制粉工艺等效果。根据用途不同，高硬辊有粗牙、细牙、超细牙和网纹四种。高硬辊的研究工作的艰巨性、复杂性和长期性。关键词：高硬磨辊激冷淬硬表面改性两熔三变1磨辊发展研究的新突破百余年来制作磨粉机磨辊的材料，一直沿用耐磨和切削性能较好，价格不贵的激冷铸铁。科学技术不断发展，各种性能优

2、良的新型材料不断湧现，但迄今尚未有能同时滿足上述三项基本要求条件，可以替代激冷铸铁制作磨辊的其他材料。国内外都曾有人研究过用淬火钢制作磨辊，但由于热处理变形和磨损后难以再加工等原因，均未能取得成功。多年来激冷铸铁磨辊的生产技术不断改进，例如冶炼由冲天炉改为电炉，合金铸铁的配方不断优化，电脑自动化浇注代替人工操作，毛坯经热处理加工等，使得磨辊的各项性能明显提高。目前国内外生产的优质磨辊，主要不足之处是耐磨性仍不够理想，因磨损而需更换的周期较短。山东利江科技发展公司任光利创新发明，已取得国家专利技术制作的高硬磨辊，突破了激冷铸铁磨辊的硬度、耐

3、磨性，与切削加工性难以兼顾的矛盾。高硬磨辊是应用等离子高温电弧和金属表面改性两项新技术，使磨光和拉丝后的激冷铸铁磨辊，表面生成一层硬度和耐磨性很高的薄膜。当磨辊使用后需要更换时，厚度以μm计的硬膜已基本被磨损，再次进行磨光拉丝并不困难。利江公司加工的高硬磨辊，已在济南民天、德州中粮鲁德、北京古船、河北金沙河等几十家粉厂的前路皮、心磨上，进行了数年的生产运行考核。试用的效果虽然各厂不尽相同，但总的情况是不仅耐磨性提高，磨辊的更换周期明显延长，而且还可以改善研磨效果和节约用电。2硬化基本原理高硬磨辊曾被称为“等离子磨辊”，原因是加工的基本工艺

4、是采用高温的等离子弧，快速扫描加热辊体后自激冷淬硬，改变了表层铸铁的技术特性。等离子电弧与一般焊接用的自由电弧的物理本质相同，主要区别是前者的电离程度和电弧温度更高。自由电弧经过机械压缩、热收缩和电磁收缩后形成的等离子弧，温度不难达到2～3万℃，能量密度超过105W/cm2。用等离子弧扫描加热磨辊的线速度高达几十m/min，辊体表面加热升温和降温淬硬的时间以ms计，在短暂的瞬间表层金属产生了一系列的巨大变化。高硬磨辊热处理表面改性淬硬的温度高、时间短、硬层薄、变化大，使得有关工艺参数的检测和掌握都很困难，历经多年的研究探索，处理的质量方趋

5、于稳定。初步分析处理的基本原理是在短暂的瞬间，磨辊的表面产生了“两熔三变”的复杂变化。两熔是熔铸和熔凝，三变是几何形状、化学成分和金相组织的变化。熔铸是表面金属受高温熔化后，重新凝固时改变了原有的形状，齿辊表现为齿顶棱角处熔化后重新凝固为弧形，光辊则是光洁的表面熔化凝固后粗糙度增大。熔凝是金属表面快速熔化重新凝固后形状未变，但组织细化、硬度增大、偏析减少。形状变化是熔铸的结果。化学变化是铸铁中各种元素的氧化烧损，其他元素的渗入，改变了铸铁表面原有的化学成分。金相组织变化是表层金属快速加热激冷淬硬后，表层铸铁由亚共晶体转变成共晶和过共晶体等

6、变化。3硬度和耐磨性高硬磨辊的硬度检测困难，因为淬硬处理后表面的粗糙度大，不适合通用的里氏硬度计检测，经表面抛光处理后表面硬层消失，不能再测得原有的表层硬度。用划痕比较法检测的结果表明，用锯条和锉刀均不能损伤硬化的表面，只有用锋利的拉丝刀尖猛划，才能呈现很浅的划痕，因此可以推测高硬层表面硬度约为60～70HRC。在材料学中硬度和耐磨性是两种不同的物理量。耐磨性通常用失重对比法，求得两种不同材料耐磨性的相对值，检测很不方便，所以磨辊的技术标准中用硬度间接反映耐磨性。磨辊要求硬度和耐磨性的目的是为延长更换周期，因此可以根据高硬辊与普通辊使用周

7、期的对比，推断表面改性处理后耐磨性的变化。表1是民天厂在1皮和2皮磨粉机上，进行高硬辊和普通辊耐磨性对比试验的情况。从表中不难看出，高硬辊的耐磨性明显提高，用于1皮时的更换周期约可延长3～5倍。目前民天厂的皮磨除留少数普通辊供对比外，其他都己采用高硬辊。表1高硬辊与普通辊耐磨性对比试验系统磨辊种类安装日期更换日期使用周期1皮磨南高硬辊2005.10.19.2007.03.03.16月15天北2005.04.10.2006.04.05.11月25天中普通辊2006.07.17.2006.11.04.3月18天2皮磨南高硬辊2005.08.3

8、1.2007.03.03.17月3天北2005.04.10.2006.07.17.20月27天中普通辊2006.07.17.2006.06.20.11月3天4应用于前路皮磨高硬粗牙齿辊用于前路