磨輥堆焊技術現狀的解析探討

龍偉華

（浙江省能源集團臺州發電廠，浙江 臺州 318016）

磨輥堆焊技術現狀的解析探討

龍偉華

（浙江省能源集團臺州發電廠，浙江 臺州 318016）

隨著經濟的發展，煤礦事業發展也越來越快，在磨煤機工作中，磨輥是非常重要的一個環節。本文重點講解磨輥堆焊技術的現狀，希望能夠為同行提供借鑒。

磨輥；堆焊技術；現狀；發展

1 引言

近幾年，隨著硬面堆焊技術的推廣，其應用范圍也不斷的擴大：礦業、煤、石油鉆井工業等。在我國，磨煤機是火力發電廠的重要設備之一，而磨煤機磨輥又是磨煤機的關鍵部件，其質量的好壞，特別是其耐磨性直接影響到作業率、煤粉質量、磨輥消耗以及生產成本。但由于我們所使用的煤種煤矸石含量偏高，加之設備等因素的影響， 磨輥的壽命成為亟待解決的問題。

2 技術關鍵分析

2.1 磨輥失效原因分析

煤磨輥失效形式主要是煤對磨輥及磨盤的摩擦損耗產生的三體磨料磨損，在磨料磨損中磨料硬度是一個重要指標，磨料本身的莫氏硬度比較低，為1.0～3.75（相當于HV50-214），但對于磨輥磨損起主要作用的卻是煤中含有的礦物雜質，以粘土、方解石、石英和黃鐵礦為主，他們的硬度在HV1000左右，遠遠大于磨料的硬度，特別是煤矸石的存在使得磨損表面產生塑性變形形成犁溝，加上磨粒壓入磨損表面或磨粒對磨損表面的嚴重劃傷，磨損材料中磨溝增多并明顯變深變寬，最終導致磨輥壽命大大降低。

2.2 提高堆焊式磨輥耐磨的方法

2.2.1 堆焊材料的選擇

目前國內堆焊材料種類較多， 從化學成分來看有低合金鋼及高錳鋼等，低合金鋼在抵抗意外沖擊形變方面確有優良的性能， 但其主要缺點是生產中的淬裂。而作為靠加工硬化來提高耐磨性的高錳鋼，在低應力的磨輥磨料磨損中其作用很難得到發揮。目前國外廣泛使用高碳鉻鐵，因為它具有較高的韌性及抗磨性， 同時在該合金系中加人釩、硼、鉬、鎢等合金元素后其耐磨性明顯提高。為了便于制作和化學成分的調整， 一般選用管狀藥芯焊絲。

2.2.2 堆焊工藝

在選定堆焊材料之后， 如何保證堆焊層在具有一定耐磨厚度的同時（一般在50～70mm）而不出現剝落，這就需要合理的焊接工藝來保障。確定合適的堆焊工藝使焊縫組織中碳化物硬度、分布狀態、尺寸以及與基體的結合強度從而達到最佳狀態。為此要選擇合適的焊接電流、焊接電壓、焊接速度、冷卻方法等。堆焊工藝流程圖如圖1所示。

2.2.3 磨輥的結構改進

堆焊磨輥運行中出現的另一主要問題是不均勻磨損， 磨輥的磨損型線見圖2， 圖中將磨輥型線分為三個區: A 區—離大頭邊緣100mm 范圍內易脫落的部分；B 區—磨損較嚴重的部分， 也是重點提高耐磨性的部分；C 區—小頭部分，約占輥子長度的1/3 ， 磨損較輕的部分。

圖2 磨輥磨盤相對關系及磨損型線

于磨輥的磨損是不均勻的磨損，圖2中A區幾乎不起磨煤作用， 但是，它的凸出增加了崩落的傾向以及在一定時期影響磨煤機出力， 因此改進A 區的結構和硬度—韌性匹配可以使磨輥磨損較均勻， 從而也提高耐磨壽命。

表1 XX公司產品化學成分及對應價格表

綜上所述， 為了提高高碳高鉻堆焊層的耐磨性， 除了提高組織中基體的硬度之外， 更重要的是要通過合適的堆焊工藝來獲得最佳的碳化物硬度、尺寸和分布狀態等。

3 質量與成本問題

一般而言，磨輥低壽命會帶來許多成本問題，以日本進口的堆焊式磨輥為例， 其運行壽命平均為5500h左右，遠遠大于國產的雙金屬鑄造式磨輥，但其價格昂貴，對企業來說是一個沉重的負擔。因此目前的研究重點是如何盡快研制出高壽命低成本的磨輥，且由于堆焊式磨輥的堆焊再生特點，堆焊修復問題也是不可忽略的一部分。針對性價比問題，就XX應用材料高科技有限公司目前的產品為例來具體說明，其對應具體化學成分如表1所示。

從上表可以看出，三種系列主要成分大體一致，區別在于添加的B、Mo等含量，而且價格也隨之變化。目前市場上90%為高碳鉻鐵，其余10%為添加鈮、鉬、硼等元素，以硼為例，其添加量必須得到控制，添加量太高，則焊材容易剝落，添加量太低，則其起到的作用就不大，因此這些元素的添加都是受到嚴格控制的。經測試，DB101系列的藥芯焊絲能達到的壽命為8000h，而DB901系列能達到10000h，大大提高了使用壽命。目前磨煤機的能源修復周期為6000-8000h，為了符合能源修復周期，達到最佳質量成本控制，選擇合理的焊絲材料就顯得非常重要了。因此加強焊前檢測及評估，采用堆焊復合耐磨件，合理選擇耐磨材料及耐磨堆焊工藝，如采用線徑為2.8mm和3.2mm相同焊絲進行比較，結果發現線徑為2.8mm的焊絲所焊的輥質量比3.2mm的好，這與相對冷卻速度有關；以及提高堆焊設備的自動化水平，并進行焊后檢驗，都是保證堆焊質量的重要步驟，最后達到保證堆焊磨輥的運行，減少檢修，降低因耐磨件故障導致的停機頻率和時間，才能提高產品質量，降低運營成本的目的。

4 磨輥耐磨時的注意事項

磨輥耐磨堆焊過程中應嚴格遵守各項工藝制度，除此之外還有一下幾點：

（1）溫度的控制。堆焊過程有大量的熱能釋放，促使溫度升高，為了避免累積熱量過大，防止工件溫度過高對工件造成的損害，安裝霧化噴水裝置或壓縮空氣對焊層進行冷卻，加速冷卻來提升應力釋放效果。堆焊過程中，對工件溫州進行嚴格監控，控制溫度不得超過90攝氏度。嚴禁直接在焊層表面噴灑水，用以降低焊層表面的溫度。直接噴灑水的冷卻方式，只會加速耐磨層的剝落。

（2）堆焊過程中宜選用大電流，以增加耐磨層的熔合性。

（3）堆焊過程中，隨時使用專用卡尺測量磨輥外型尺寸，以便及時調整焊接范圍和焊接層數。

結語

磨輥的使用壽命主要取決于耐磨層的使用壽命。磨輥應嚴格按照工藝進行堆焊，來保證焊縫成型，更加要保證磨輥表面硬度達到要求，由此來降低運營成本，滿足生產的需要。

[1]靳旺宗，賀明遼ZGM-113K型中速磨煤機磨輥最佳堆焊周期的選擇[J].內蒙古電力技術，2012（01）.

[2]田大標.礦渣立磨磨輥堆焊焊絲的選擇及應用[J].水泥，2011（07）.

[3]陳秀華.磨輥堆焊材料C-Cr-Si-Mn合金體系中合金成分對使用性能的影響[J].水泥工程，2010（03）.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.116