礦渣立磨磨輥磨盤在線堆焊修復技術應用

孫作偉

（石橫特鋼集團有限公司，山東 肥城271612）

1 前言

石橫特鋼集團有3臺TRMS32.3輥式磨，主要是將高爐產生的礦渣碾壓成微粉銷售給水泥廠，用于提高水泥的強度。由于被碾物料成分復雜，常常還有一些硬雜質，如石英石、鐵塊等，在長期的碾磨中會對磨輥和磨盤產生嚴重的磨損，導致磨輥與磨盤的間隙不斷加大、設備運轉效率下降、能耗增加，進而降低生產效率。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在磨輥磨盤上堆焊一層或多層硬質合金。由于磨輥磨盤的堆焊都是在設備檢修或停機的時間進行，若采用將磨輥磨盤拆下進行堆焊，不僅使修復時間延長，同時還增加修復成本。若采用在線堆焊的技術，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為高鉻鑄鐵，具有強度高、塑性差的特點。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的焊接方法、焊接材料，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

3.1 工藝性分析

由于耐磨層主要起耐磨作用，抗拉強度很小，當磨損后的母材難以支撐粉磨運轉時的壓力和剪切力時，磨輥磨盤很容易被磨穿報廢，只有采取堆焊方式將缺陷焊補至原始尺寸。由于在線堆焊是局部加熱，會增加高鉻鑄鐵母材斷裂的可能性，所以在施工時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，在線堆焊實施難度較大。2）明弧堆焊。明弧堆焊是采用自保護藥芯焊絲在送絲機構、運行小車、控制系統的配合下進行自動控制焊縫寬度、焊槍起升高度，實現高質量、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，在工作時承受較大的載荷及高溫磨損，同時承受一定的沖擊力，因此所選焊絲焊出的堆焊層不但具有超高的耐磨性，也具有超強的耐沖擊性和韌性。為改善母材融合區的韌性，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。焊絲選用型號及相關參數見表1。

表1 堆焊焊絲選用型號及參數

3.4 焊接電源及工藝參數

1）焊接設備:林肯DC-600電源；ARC-NMP7-1在線自動明弧堆焊設備。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）磨輥轉速:1 300～1 400 mm/min。

3.5 焊前檢測

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行后出現的塊狀脫落或凹坑，若存在，分析原因，定出方案，再進行實施。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，通過發出來的聲音進行判斷:如果磨輥發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；如果磨輥發出低頻率沉悶沙啞的聲音時，說明一定有缺陷，找到缺陷位置，分析原因，制定具體的實施方案后再進行實施。3）采用樣板對磨輥（盤）的磨損情況進行測量，根據磨損情況確定修復方案。

3.6 堆焊工藝

1）出現脫落或存在裂紋，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）焊前先采用半自動焊機找補凹坑，補平后再采用自動焊機進行焊接。補焊時要控制好層間溫度，適當出現橫向裂紋，裂紋長度在10～20 mm，以釋放焊接應力。

4）過渡層焊接。從磨輥最低處向高處焊接直到磨輥R角處停止，焊完一道再焊下一道，下一道焊縫應覆蓋上一道焊縫的1/3。焊完一層后再焊下一層，過渡層應焊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℃。若出現溫度過高，可以適當降低焊接電流或稍停片刻等，待溫度降下來再進行焊接。

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，焊接過程中經常用樣板檢測，直到符合磨輥尺寸標準為止。

6）R角的焊接。用樣板檢測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，否則容易產生脫落。R角焊接時先將焊槍向R角傾斜30°，從下向上焊至磨輥邊沿后再從大頭下端向上焊，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，一般使用兩臺設備同時進行，兩機頭要相互錯開100～150 mm，從磨盤內圈向外焊接，一直焊到磨盤的邊緣。焊接過程經常用樣板檢測，直到找平為止，堆焊高度不能過高。

3.7 質量檢驗

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）焊層上釋放應力產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: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”的標準要求。4）硬度檢驗:洛氏硬度HRC 58～60。

4 結語

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間長的問題，修復質量達到了新輥/盤要求，且堆焊后微粉產量達9萬～12萬t/臺，滿足了用戶需求。自2014年采用此工藝以來，磨盤連續使用5 a未進行更換，磨輥連續使用3 a未進行更換，設備運行狀況良好。