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堆焊在水泥行业中的应用案例

发布者:武汉市东臻科技发展有限公司 阅读:21541

引言 
 
为了解决水泥厂备件的磨损问题,提高备件的硬度、耐磨性和抗冲击性,同时不花费昂贵的费用,硬面堆焊技术应运而生。采用硬面堆焊技术可以在备件表面形成高铬和铌的碳化物。经验证,采用该项技术可获得最佳的耐磨效果,堆焊水泥立磨表面的焊接效率最高。采用硬面焊接技术可以降低铸件的更换频率;因减少更换频率而降低更换费用;因采用专业化的焊接设备确保提供稳定的修复质量;因采用优异的焊接材料使产品在同等磨损条件下程度更轻、更均匀,生产效率更稳定、耐磨性与铸件相比有巨大提高[1];磨机系统综合性价比获得极大提高。 
 
国外发达国家率先采用药芯焊丝明弧堆焊的方法,各种可改善性能的金属元素可以任意添加,使工件焊后的性能大大优于铸件性能。自保护堆焊药芯焊丝由于不需要外加气体的保护,增加了堆焊修复的灵活性。自保护药芯焊丝具有高熔敷效率、低稀释、操作方便等优点,便于进行连续操作方式的机械化自动化生产。 
 
明弧焊工艺不会造成磨辊或磨盘焊裂,焊接过程工件的表面温度不高于90度;解决了在大型立磨修复领域是埋弧焊禁区的问题。

 耐磨堆焊材料在水泥行业中的应用 
 1.1 堆焊药芯焊丝在水泥行业中的应用 
 
焊修复用的焊丝分为实芯和药芯的两大类。其中的药芯的又分为气体保护和自保护两种。国外发达国家率先采用药芯焊丝明弧堆焊的方法,各种可改善性能的金属元素可以任意添加,使工件焊后的性能大大优于铸件性能。自保护堆焊药芯焊丝由于不需要外加气体的保护,增加了堆焊修复的灵活性。自保护药芯焊丝具有高熔敷效率、低稀释、操作方便等优点,便于进行连续操作方式的机械化自动化生产。 
 
明弧焊工艺不会造成磨辊或磨盘焊裂,焊接过程工件的表面温度不高于90度;解决了在大型立磨修复领域是埋弧焊禁区的问题。

 1.2 堆焊合金在水泥行业中的应用 
 
1.2.1 高碳高铬合金类堆焊材料 
 
目前,立磨所使用的磨辊、磨盘分铸造部件和堆焊部件两类。这两种部件耐磨层的化学成分都属于高碳高铬合金铸铁系列,铸造件中含有一定量的Ni元素,引起它们耐磨性差异的原因在于两者的显微组织分布状态和性能的不同。在堆焊件的金相组织中,基体的显微硬度较高,达HV600—900,更主要的是组织中碳化物M7C3的硬度高达HV1300—1800(如图1所示),且碳化物在基体中分布均匀、呈较强的方向性,垂直于磨损面,为条状分布,与基体的结合强度高(如图2、图3所示)。 

 


       
   
高碳高铬堆焊合金中碳化物M7C3形貌 

 
       
 
2 M7C3碳化物垂直于磨损面生长 


 
而铸造件金相组织中基体的显微硬度较低,仅为HV600—720,碳化物的硬度只有HV700—1200,且呈无序分布的颗粒,在磨粒的作用下易从基体中脱落。综上所述,一方面由于组织中显微硬度不同引起两种部件的宏观硬度不同(铸造件硬度为HRC52-58,堆焊件硬度HRC58-64)。另一方面,由于碳化物在基体中分布形态的差异,造成铸造件远低于堆焊件的运行寿命。因此,堆焊后部件在工艺、内在质量、可修复性、经济性等方面优于铸造件。 
 
1.2.2 高锰钢类堆焊材料 
 
我国水泥工业中的破碎、粉磨设备多年来一直采用高锰钢。对不同工况条件下各种易损件进行磨损失效分析表明:高锰钢韧性极高,在高冲击负荷的条件下可产生加工硬化,从而表现出优良的耐磨性。但是其屈服强度低,使用中易产生塑性变形、拱凸等,且硬度很低,在冲击负荷不足够大的情况下,耐磨性很差。因此,在普通高锰钢基础上,发展了合金高锰钢、中锰钢及超高锰合金钢堆焊药芯焊丝。 
 
在普通高锰钢成分中加人CrMOV、下、Re等元素而构成合金高锰钢堆焊药芯焊丝,可使屈服强度由635MPa提高到740Mpa[2],用在大型磨机隔仓板上,蓖孔不变形,磨损均匀,用于50kg以下中刁锤头、颗式破碎机鄂板等,使用寿命均有所提高。 
 
针对中小冲击力工况条件,开发了中锰钢堆焊药芯焊丝,用于中小磨机衬板制造修复,比普通高锰钢提高寿命50%~80%。 
 
针对厚大铸件开发了Mn18%的超高锰合金堆焊药芯焊丝,保证其中心部分全为奥氏体,从而有足够的韧性及优异的加工硬化能力,用于90kg以上大锤头堆焊修复,比普通高锰钢寿命提高50%以上。 
 2 堆焊技术在水泥备件修复方面的应用 
 为了解决水泥厂立磨的磨损问题,提高备件的硬度、耐磨性和抗冲击性,同时不花费昂贵的费用,硬面堆焊技术应运而生。采用硬面堆焊技术可以在备件表面形成高铬和铌的碳化物。经验证,采用该项技术可获得最佳的耐磨效果,堆焊水泥立磨表面的焊接效率最高。采用硬面焊接技术可以降低铸件的更换频率;因减少更换频率而降低更换费用;因采用专业化的焊接设备确保提供稳定的修复质量;因采用优异的焊接材料使产品在同等磨损条件下程度更轻、更均匀,生产效率更稳定、耐磨性与铸件相比有巨大提高;磨机系统综合性价比获得极大提高。 
 
水泥生产企业的耐磨件硬面堆焊,服务形式可以多样化,即可以拆下来运到堆焊修复工厂去进行堆焊修复,也可以在不解体磨机的情况下进行磨内补焊。由于国内的水泥生产线趋于大吨位化,所以立式磨的外形尺寸也会相应加大,以迎合生产量。磨盘外径尺寸大部分不小于3米。由于磨内空间大,便携式焊接设备轻而易举的就可以架设进磨内,也可多台架设,进行磨辊辊套及磨盘衬瓦的硬面堆焊,从而节约了大量拆卸费用,减轻工人劳动强度,缩短了检修工期。尤其是在水泥生产企业没有备件的情况下,对比新备品,费用低、工期短、耐磨寿命可提高2倍以上,是水泥生产企业的经济首选。 
 
采用此种技术修复立磨辊套和磨盘衬板,可以大大提高立磨磨损件的使用寿命。通过使用不同的焊接材料可以成功修复不同基体材料的磨辊和磨盘(铸钢、镍冷硬铸铁和高碳高铬冷硬铸铁),堆焊层不但具有超高的耐磨性,也具有超强的耐冲击性和韧性。 
 
磨内在线修复可以省去拆装磨辊和磨盘所需停机的时间;此外,在停机检修其它设施时可以实施在线修复,无需专门安排堆焊时间。磨内在线修复可长期保持磨辊和磨盘外形轮廓不变,确保立磨产量不变,磨料粒度不变。 
 
磨外离线修复可堆焊大量的焊丝,将磨损面恢复到新品尺寸,不考虑减少停机拆卸增加产量的效益,采用堆焊修复的方法可节约磨辊和磨盘的费用30-70% 
 
结语 
 
目前,耐磨堆焊药芯焊丝及堆焊技术正进入一个全盛发展的时期,针对水泥行业备件不同的使用条件,应继续深入研究磨损理论,不断开发新型堆焊材料,特别是焊丝质量稳定性,以及堆焊生产的机械化、自动化上下功夫,不断提高生产效率,稳定产品质量。以最小的投入而获得最大化的效益,将具有美好和广阔的前景。

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