摘 要：TRM53.41生料立磨四个磨辊轮毂均出现开裂，主要原因是在磨辊轮毂大端侧面开设的辊套螺栓定位槽无过渡圆角，导致此处产生应力集中，在长期运行振动作用下，轮毂在沟槽环向开裂，严重的轮毅分裂为内外两部分。对此采用临时加固措施，并对新定制的轮毂结构提出优化改造措施。

关键词：生料立磨；轮毂；开裂；结构优化

0 引言

我公司4500t/d新型干法水泥熟料生产线生料磨为TRM53.41立磨，磨辊轮毂材质为ZG270-500。该磨机于2013年11月份投产，2021年3月底累计运行32496h。2021年4月相继出现磨辊轮毂环向开裂事故。对此问题，我们进行分析，根据实际情况，制定了轮毂临时焊接修复方案，以保证生产的正常进行；并对新购置轮毂的结构进行优化处理，对轮毂的安装也进行了改进。本文对此做一总结。

01 磨辊断裂过程

4月2日在对生料立磨停机检查时，发现2#磨辊轮毂护套螺栓断裂9条，辊套螺栓断裂1条。对轮毂护套断裂的螺栓，使用断丝取出器取出，并对内螺纹进行攻丝处理，然后更换新的螺栓，同时按照规定扭紧力矩对轮毂护套螺栓紧固到位；对断裂的辊套螺栓予以更换，并按照规定扭紧力矩对全部螺栓进行了紧固。在安装轮毂护套时发现护套略有变形，未发现轮毂有异常情况，上述修复完成后于3日开机生产。

运转至4日，中控操作员发现立磨振动异常，立即停磨检查，发现2#磨辊轮毂护套螺栓再次发生断裂，且是20条螺栓全部断裂，导致轮毂护套脱落，喷水管断裂；磨辊辊套移位40mm，但辊套16条连接螺栓无松动现象。并且发现轮毂大端面上用于嵌入辊套固定螺栓头的沟槽处有微小的缝隙，由于无相关经验，将其判定为铸造缺陷或者物料刮痕，故现场未及时使用显影剂对裂缝进行探伤。只是修复喷水管、拆除损坏的护套后开机维持生产。

同时与设备厂家沟通，在5日上午得到反馈确认是2#磨辊本身的问题后，即于11:30停磨检查2#磨辊，发现该磨辊轮毂辊套螺栓定位槽内出现100%的环向开裂，并且导致轮毂整体分离为内外两部分，内侧轮毂部分连同辊轴整体脱出120mm(见图1)。

图1 轮毂轴向脱出120mm

02 故障原因分析

发现2#磨辊轮毂开裂故障后，公司立刻组织人员开展抢修工作，对其余三个磨辊轮毂护套也进行拆卸，对轮毂沟槽探伤检查，发现1#、4#磨辊轮毂辊套螺栓定位槽处沟槽环向开裂程度约为60%，3#磨辊轮毂辊套螺栓定位槽处沟槽环向开裂程度约为18%。

经讨论总结，判定此次磨辊轮毂发生环向开裂的原因有以下两点：

(1)轮毂部件设计有缺陷。在轮毂端面设计的辊套螺栓定位槽底部无过渡圆角(见图2)，导致沟槽存在应力集中点，裂纹由此开始，并在持续交变应力、振动下裂纹不断扩展，最终导致整圈轮毂裂开并离开母体。另外，在日常运行过程中，水平振动平均值为3.5 mm/s，垂直振动范围2.5～5 mm/s，垂直振动较大。结合以上两点，判断磨辊轮毂结构设计及振动偏大是磨辊轮毂产生环向开裂的主要原因。

图2 轮毂大端面开整圈沟槽

(2)辊套与轮毂圆柱段安装配合面存在间隙。从检查情况看，辊套内表面有锈蚀及疲劳剥落现象，说明接触面接触情况较差，可能存在间隙(见图3)，导致运行中辊套与轮毂产生偏载受力情况，并通过辊套固定螺栓对轮毂产生额外作用力，长期运行导致受力点产生疲劳。此为轮毂产生环向开裂的次要原因。

图3 磨辊轮毂与辊套结合面锈蚀情况

03 解决措施

3.1 临时处理方案

由于现场无轮毂或磨辊总成备件，为维持生产，经召开研讨会确定对四个开裂的磨辊轮毂采用临时焊接的方案进行处理。在磨辊小端压板与轮毂之间焊接8块加强筋，尺寸为(100×140×25)mm，焊接时注意磨辊端盖面禁止焊接，避免拆卸端盖时难以拆卸，焊接要求满焊；在磨辊大端轮毂辊套螺栓定位槽焊接15块加强筋，尺寸为(300×110×25)mm，焊接要求满焊。具体处理方案见示意图4。

图4 开裂轮毂临时处理方案

3.2 新购置轮毂的结构优化和安装

(1)对新购置轮毂的结构作一优化，取消原轮毂侧面的整圈沟槽，在轮毂两支撑环柱中心侧的螺栓孔间增加肋板，在轮毂护套上增加螺栓定位孔。相关部件改进前后的结构见图5。

图5 新型磨辊轮毂结构

(2)新轮毂到货后，对开裂严重的1#、2#和4#轮毂进行更换，在辊套安装前要做好结合面的修整、清洁工作，安装到位时须检测结合面的间隙，锥面处采用0.1mm塞尺、圆柱段采用0.2mm塞尺检测，插入深度不超过100mm，如有异常须做处理。

(3)后期现场实际安装时，采用了脱模剂填充挤压的方法来进行二次判定是否安装到位。其中脱模剂与修补剂按照一定比例配制后，在安装磨辊辊套前在轮毂两支撑面边缘涂抹约1～2mm厚度，安装后以挤出为优。注意脱模剂凝固时间较快，安装辊套时宜在半小时安装到位。且该脱模剂也可形成一层防护层，避免更换辊套时拆卸困难。

(4)更换新轮毂时需同步更换辊套固定螺栓组件。辊套固定螺栓原要求扭紧力矩为11533N·m，现结合磨机运行情况，同时考虑到螺栓膨胀量及螺栓应力集中点，故按照原要求扭紧力矩的60%即约7000N·m来对辊套固定螺栓紧固，并做好辊套和轮毂间、螺杆和螺母间的防松标识。运行8～24h后检查松动情况，并按扭紧力矩检查锁紧螺栓后做防松处理。

04 实施效果

(1)没有更换新轮毂的3#磨辊，轮毂初始环向开裂程度约18%。至今运行已达近8000h，设备运行稳定，此期间未更换轮毂，多次利用停机时间对磨辊进行检查，环向开裂程度未见明显新增，说明此处理方法成功。当然现设备存在的设备隐患，需提前备有完整辊系以备更换。

(2)其他三个磨辊更换的新轮毂按规范安装，至今已运行近7000h，辊套未发生转动移动等情况，运行平稳。

05 结束语

本文中的技术改造及事故分析均为我公司成功应用案例，经过我公司实践证明，切实可行，并且效果显著，可以为同行企业提供借鉴。

有关本文：
作者：李鹏飞，尹志强，宁建鹏，苏 军
单位：华润水泥(长治)有限公司
来源：水泥2023年第5期