孫作偉

（石橫特鋼集團(tuán)有限公司，山東 肥城271612）

1 前言

石橫特鋼集團(tuán)有3臺(tái)TRMS32.3輥式磨，主要是將高爐產(chǎn)生的礦渣碾壓成微粉銷售給水泥廠，用于提高水泥的強(qiáng)度。由于被碾物料成分復(fù)雜，常常還有一些硬雜質(zhì)，如石英石、鐵塊等，在長(zhǎng)期的碾磨中會(huì)對(duì)磨輥和磨盤產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，導(dǎo)致磨輥與磨盤的間隙不斷加大、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率下降、能耗增加，進(jìn)而降低生產(chǎn)效率。解決這一問題，除了更換磨輥磨盤，最好的方法是采用硬面堆焊技術(shù)在磨輥磨盤上堆焊一層或多層硬質(zhì)合金。由于磨輥磨盤的堆焊都是在設(shè)備檢修或停機(jī)的時(shí)間進(jìn)行，若采用將磨輥磨盤拆下進(jìn)行堆焊，不僅使修復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)，同時(shí)還增加修復(fù)成本。若采用在線堆焊的技術(shù)，不僅可以滿足工期要求，而且成本較低。

2 堆焊焊接性分析

礦渣磨的磨輥磨盤材質(zhì)為高鉻鑄鐵，具有強(qiáng)度高、塑性差的特點(diǎn)。由于鑄鐵中C和Cr等合金元素的共同作用，在焊接中極易生成合金滲碳體和珠光體的混合組織、馬氏體及其他淬硬組織，焊縫塑性差，極易形成焊接裂紋，焊接性能較差，因此在磨輥磨盤的堆焊中主要考慮選擇適當(dāng)?shù)暮附臃椒ā⒑附硬牧?，確保焊后金屬的耐磨性和解決耐磨層的大塊剝落問題。

3 硬面堆焊技術(shù)

3.1 工藝性分析

由于耐磨層主要起耐磨作用，抗拉強(qiáng)度很小，當(dāng)磨損后的母材難以支撐粉磨運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的壓力和剪切力時(shí)，磨輥磨盤很容易被磨穿報(bào)廢，只有采取堆焊方式將缺陷焊補(bǔ)至原始尺寸。由于在線堆焊是局部加熱，會(huì)增加高鉻鑄鐵母材斷裂的可能性，所以在施工時(shí)選擇正確的焊接工藝是非常必要的。

3.2 焊接方法的選擇

堆焊方法主要有兩種:1）埋弧堆焊。埋弧堆焊適用于離線堆焊，在線堆焊實(shí)施難度較大。2）明弧堆焊。明弧堆焊是采用自保護(hù)藥芯焊絲在送絲機(jī)構(gòu)、運(yùn)行小車、控制系統(tǒng)的配合下進(jìn)行自動(dòng)控制焊縫寬度、焊槍起升高度，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的焊接，焊接性能可靠，不易引起母材開裂變形。

3.3 焊接材料的選擇

由于磨輥磨盤為硬度較高的高鉻鑄鐵，在工作時(shí)承受較大的載荷及高溫磨損，同時(shí)承受一定的沖擊力，因此所選焊絲焊出的堆焊層不但具有超高的耐磨性，也具有超強(qiáng)的耐沖擊性和韌性。為改善母材融合區(qū)的韌性，防止耐磨層剝落，先焊過渡層再焊耐磨層，這樣才能焊接牢固，不易脫落。焊絲選用型號(hào)及相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 堆焊焊絲選用型號(hào)及參數(shù)

3.4 焊接電源及工藝參數(shù)

1）焊接設(shè)備:林肯DC-600電源；ARC-NMP7-1在線自動(dòng)明弧堆焊設(shè)備。2）電源極性:直流反接。3）焊接電流:440～460 A。4）電弧電壓:38～40 V。5）磨輥轉(zhuǎn)速:1 300～1 400 mm/min。

3.5 焊前檢測(cè)

1）肉眼觀察:用肉眼觀察待堆焊磨輥（盤）表面是否存在明顯的裂紋，或是否存在因鑄造缺陷在運(yùn)行后出現(xiàn)的塊狀脫落或凹坑，若存在，分析原因，定出方案，再進(jìn)行實(shí)施。2）錘擊:用肉眼不能明顯看出是否存在缺陷，采用錘擊的方法來判斷。使用尖錘在磨輥（盤）的表面錘擊，通過發(fā)出來的聲音進(jìn)行判斷:如果磨輥發(fā)出高頻率的清脆悅耳的聲音，說明磨輥沒有明顯缺陷，可以堆焊；如果磨輥發(fā)出低頻率沉悶沙啞的聲音時(shí)，說明一定有缺陷，找到缺陷位置，分析原因，制定具體的實(shí)施方案后再進(jìn)行實(shí)施。3）采用樣板對(duì)磨輥（盤）的磨損情況進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)磨損情況確定修復(fù)方案。

3.6 堆焊工藝

1）出現(xiàn)脫落或存在裂紋，采用碳弧氣刨將缺陷刨掉。

2）焊接過程先焊過渡層，再焊耐磨層。

3）焊前先采用半自動(dòng)焊機(jī)找補(bǔ)凹坑，補(bǔ)平后再采用自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行焊接。補(bǔ)焊時(shí)要控制好層間溫度，適當(dāng)出現(xiàn)橫向裂紋，裂紋長(zhǎng)度在10～20 mm，以釋放焊接應(yīng)力。

4）過渡層焊接。從磨輥?zhàn)畹吞幭蚋咛幒附又钡侥ポ丷角處停止，焊完一道再焊下一道，下一道焊縫應(yīng)覆蓋上一道焊縫的1/3。焊完一層后再焊下一層，過渡層應(yīng)焊3層，每層的厚度為2～3 mm，一般下一層較上一層下移20 mm起弧，焊接電流為440～460 A，電弧電壓為38 V，磨輥轉(zhuǎn)速為1 400 mm/min。焊接過程要控制層間溫度，不得超過120℃，最低不得低于80℃。若出現(xiàn)溫度過高，可以適當(dāng)降低焊接電流或稍停片刻等，待溫度降下來再進(jìn)行焊接。

5）耐磨層焊接。過渡層焊接完成后堆焊耐磨層，施焊過程和過渡層一致，焊接過程中經(jīng)常用樣板檢測(cè)，直到符合磨輥尺寸標(biāo)準(zhǔn)為止。

6）R角的焊接。用樣板檢測(cè)R弧磨損情況，一般R角磨損較少，焊1～2層即可。R角不能焊得過高，否則容易產(chǎn)生脫落。R角焊接時(shí)先將焊槍向R角傾斜30°，從下向上焊至磨輥邊沿后再?gòu)拇箢^下端向上焊，直到接頭為止，按此順序焊兩層，平滑過渡。

7）磨盤焊接。焊接工藝與磨輥一致，一般使用兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行，兩機(jī)頭要相互錯(cuò)開100～150 mm，從磨盤內(nèi)圈向外焊接，一直焊到磨盤的邊緣。焊接過程經(jīng)常用樣板檢測(cè)，直到找平為止，堆焊高度不能過高。

3.7 質(zhì)量檢驗(yàn)

1）磨輥（盤）焊后表面無熔渣、焊瘤、飛濺物等，并且焊道平滑過渡。2）焊層上釋放應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋致密分布均勻，沒有貫穿性裂紋、密集型氣孔等焊接缺陷。3）尺寸檢測(cè):磨輥堆焊后外形直徑滿足了“周向尺寸偏差≯±5 mm，徑向尺寸偏差≯±1.5 mm，堆焊層表面的平面度≯3 mm”的標(biāo)準(zhǔn)要求。4）硬度檢驗(yàn):洛氏硬度HRC 58～60。

4 結(jié)語

通過合理選用堆焊材料和堆焊工藝，采用在線明弧藥芯焊絲堆焊磨輥磨盤，解決了耐磨層脫落和維修時(shí)間長(zhǎng)的問題，修復(fù)質(zhì)量達(dá)到了新輥/盤要求，且堆焊后微粉產(chǎn)量達(dá)9萬～12萬t/臺(tái)，滿足了用戶需求。自2014年采用此工藝以來，磨盤連續(xù)使用5 a未進(jìn)行更換，磨輥連續(xù)使用3 a未進(jìn)行更換，設(shè)備運(yùn)行狀況良好。