耐磨堆焊材料在水泥工业的应用现状及发展前景 (1)

建设两型社会中的轧辊堆焊技术
耐磨堆焊材料在水泥工业的应用现状及发展前景
魏建军潘健黄智泉许健王欣
（郑州机械研究所） 摘要：文章详细介绍了现阶段耐磨堆焊技术在我国水泥工业关键设备的制造和维修中的应用现状和取得的成果，分析了 未来发展的前景。
Ｏ引言
水泥工业的生产过程可以简单归纳为“矿石
堆焊维修技术不但可以实现把已磨损报废的部件 从“废弃物一再生资源＿÷产品”的转变，而且可以 做到修复后再生产品比新产品更加价廉物美。以 目前的技术水平，在报废的各类耐磨材料中，可 堆焊修复再生的部分按１０％计，每年需要各类耐 磨堆焊材料１００００吨以上。耐磨堆焊技术在水泥 行业具有十分巨大的市场应用前景。 近年来，在焊接工作者的共同努力下，耐磨 堆焊材料和工艺技术取得了长足的发展。以前难 以堆焊和堆焊效果不理想的耐磨材料和部件都得 到了成功的堆焊修复，堆焊修复后的部件的使用 效果得到了水泥行业的肯定。耐磨堆焊技术在水 泥行业得到了广泛的应用。
磨堆焊材料研发的同时，制定出更加科学合理、 更具操作性的堆焊工艺，井完全贯彻到生产中盘， 才是Ｆ步的工作重点。
３锤式破碎机锤头及锤盘的堆焊
锤式破碎机是小＃ｄ企业通用的破碎设备，近 年来，随着２０００１／ｄ、５０００ｖ＇ｄ牛产线的普技，这种
堆焊及表面工程专业委员会３０周年
设备有越束越大型化的趋势，单Ｈ锤头重量达到 １２０ｋｇ或更多。如何增加锤头的使用寿命就成为 水泥厂降低成率的一个重要目标。这也就对锤头 发锤盘的耐磨性能提小ｒ更高的要求。 锤头的工况根复杂，既要受剧烈的冲击磨损， 又要受剧烈的摩粒磨损（犁削磨损）。困此，要求 锤头既要有优良的韧性，又要有优良的耐磨性。 国内锤头多采用高锰钢（ＺＧＭｎｌ３Ｃｒ２）或超高锰 钢（ＺＧＭｎｌ８Ｃｒ２）铸造，之所以采用高锰钢作锤 头．是因为高锰制具有优良的冲击韧性．并具有 表面冲击硬化作用。由于原料的不同，锤头的使 用寿命相差很大。例如，某水泥厂的单段破碎机 锤头的使用寿命是破碎４万多吨石灰石，锤头已 经磨损报废。见照片７。而在另一水泥厂，同样 的锤头可破碎１００多万吨石灰石。 决： ａ在新锤虫的端面和打击血先堆焊Ｌ 针对锤头的磨蛳，目前土婴采剧两种办法解
破碎粉磨—烧结一熟料破碎粉磨”的过程，每一道
工序的破碎粉磨工作都要由耐磨材料来完成。破 碎过程是水泥生产中极其重要的环节。在矿石和 熟料的破碎过程中，矿石和熟料对与其接触的部 件形成冲击、冲刷、犁削等各种磨损破坏。据不 完全统计，我国水泥行业２００５年生产水泥约１０ 亿吨，综合金属磨耗达到ｌＯＯｇ／ｔ。每年我国水泥 行业磨耗掉的耐磨材料达到１０万吨以上。而磨耗 掉的部分平均只占部件原重量的５％一２０％。如果 把更换下来的部件报废，全部更换为新的部件， 不但会给企业造成巨大的经济损失，增加采购费 用，加重企业经济负担，而且部件的频繁更换又 严重影响和制约水泥企业的正常生产。 水泥工业是我国的基础工业，也是我国工业 行业在国际竞争中具有资源优势、劳动力优势、 市场优势、技术优势等综合优势的一个行业，有 着良好的发展前景。随着我国成为世界水泥生产 第一大国，对与水泥生产相关的各个行业的技术 水平也提出了更高的要求。水泥生产规模的大型 化带动了水泥生产设备的大型化发展。２５００ｔ／ｄ、 ５０００ｔ／ｄ、１００００ｔ／ｄ水泥生产线已成为目前水泥工 业的主流生产线。这些生产线中的关键大型设备 如：锤式破碎机、立式磨、辊压机、排粉风机、 对辊破碎机等部件磨损破坏严重，更换造价高。 依靠表面耐磨堆焊的方法进行部件的表面预防护 堆焊和已磨损部件的耐磨堆焊修复，从而使耐磨 部件表面形成比原部件母材材质更加耐磨的堆焊 层，并确保堆焊层与母材很好的结合成一个整体， 可以显著增加设备的使用寿命，降低企业采购新 部件的费用，降低更换部件的成本，为企业带来 巨大的经济效益。实现水泥工业的“循环经济”和 “绿色再制造”。“循环经济”和“绿色再制造”的基 本特征就是资源的有效和循环的利用。良好耐磨
都取得了较好的应用被粜。世在詹损后Ｍ机的修
复古面，耐膳堆焊仍然具有显甚的优势，应用台 金耕块或ＴＭ．６５耐艚堆焊焊条，在风机叫轮的膳 损音＿；位堆焊上孽层的商条耐磨道或州格状耐磨道 即ｎｒ起到良好的耐磨效果。 般冉命可提高４～８ 倍。取得，良好的择济效益和社会设益。
在水泥ｍ№得到广泛麻川。
耐磨制板制作的弯管。
３—５一的高合金耐磨堆烨材料。如ＴＭ５５焊条
或ＭＤ５０Ｉ耐磨堆焊药芯焊丝。可以显著延长锤头 的使用寿命．焊接上艺简单，效果也稳定可靠。 ｂ对于已经磨损的锤头， 般采用高锰钢类 耐磨堆焊材料式ＧＭＩ焊条＋ＺＤ３耐磨堆焊焊条 及焊接工艺进行堆焊修复。通过分析锤头的磨损 形式，选用合适的耐磨堆焊材料，一般可阻使锤 头寿命可提高１倍以上。
一龋
辊压机辊体的磨损机理非常复杂，破碎小同 的原材料对辊体的磨损状况影响极大。随着耐磨 堆焊材料研究技术的发展和耐磨堆焊材料品种的 增加，逐渐实现针对不同的破坏形式和不同的物 料，都能够有针对性的耐培堆焊材料相匹配，则 辊压机辊体表面的耐磨堆焊层寿命可望确保 ２００００ｈ以Ｌ，
一
日３气保护耐磨＊焊药芯埠＆辊Ⅲ机现场修复％片
物，如煤、石膏等，ｎ ２０世纪７０年代随着新犁 干法水泥技术的飞速发展．立磨以其集粉磨、烘 干和选粉１。体、运行经济的特点坎广泛用于水 泥原料粉磨。目前，５０００ｔ／ｄ以ｌ：水泥生产线生料 婷人多采用大犁直式磨。由丁＾型水泥厂原料立 磨在剧烈磨损、冲击的工况Ｆ运行，制造综台技 术高，口１ｊｉ『国内仅冉中信币犁机械制造公司可以 制造大型屯廓睡机，．ＩＭ牛产中麻用的大部分是进 ｕ磨机。屯蝤揖丰望的易搅部件是磨辊辊套及磨 盘衬扳。由丁立麝磨辊辊套及磨盘衬板磨损严重， 解决Ｊ￡鼯损削题般采用整体耐磨合台铸造（高
目４蔓自生＃Ⅱｇｇ‰∞＃＊Ｍ造＆＃焊”∞ｇ‰
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图５立磨磨辊自自ｍ场堆焊修复 目６修复堆焊∞ｉ目磨盘衬扳
在目前国内磨辊辊套及磨盘衬板修复中，由 于Ｔ艺、村料以及１人操作园素的影响，经常出 现堆焊修复后的辊套开裂，堆焊层剥落现象，这 些现象曾绎出现丁非常严币的毁坏设备、导致仝 线停产的重人事故。对水泥企业进行磨辊辊套发 磨盘衬板的堆焊修复的积极性产牛ｒ一定的影 响。钳对这些阿题，耐磨堆捍企业相加大新型耐
２在立磨磨辊及磨盘堆焊方面的应用
立磨义称中速磨，已有近百年发展肌史。前 期由于受耐磨材料性能所限．Ｈ能用于粉瓣软质
建设两型社会中的轧辊堆焊技术
铬铸铁或镍碰铸铁）或复合耐磨堆埠的方法制造 磨辊辊套及磨盘衬板。由于磨辊辊套及磨盘衬板 的价格昂贵，更换套动辄百万元以上，凼此无 论采用那种制造方法．磨损后的磨辊辊套及磨盘 衬板都有必要进行耐跨堆焊修复。 目前，国内外已宵数家公司提供用于堆焊修 复磨辊辊套压磨盘衬板的耐磨堆焊药芯焊丝和提 供堆焊技术服务（可以进行在线耐廓堆焊修复和 离线耐磨堆焊修复）。已经广泛应用的耐磨堆焊材 料如：ＺＤ９０１－Ｏ、ＺＤ９０２一Ｏ、ＺＤ９０３－Ｏ系列明弧 自保护耐磨堆焊药芯焊＂．其堆焊金属中含宵大 量的、细晰均布的台余碳化物硬质点，遗Ⅱ｝硬质 点保证了堆焊金属具有优良的耐磨粒磨损性能。 该系列焊丝堆焊时产生均匀密柑的应力释放裂 纹，保证了堆焊层即使在高铬铸铁或镍硬铸铁基 体上堆焊。也能达到结合性能良盘ｊ＿，不产生剥落 现象，堆焊金属焊态硬度在６０ＨＲＣ以上。在各＝跫 型立磨堆焊ｒ｝ｔ应用，取得了满意的使用效果。其 中在中信重型机械制造公司制造的大型立麝磨机 ｒ与进口堆焊焊丝进行对比向用，其综合性能明 显优丁进口焊丝。已摹本满足了屯磨修复周期的 要求。 图４、５、６是用ＺＤ９０２０焊丝辑焊制造和现 场修复廓辊辊套及磨盘衬扳的照¨。
大型锤式破碎机的锤盘固价格昂贵，锤盘承
受着严重磨粒磨损和轻度冲击磨损的双重破坏， 也具有较高的堆捍修复价值。目前，大型破碎机 锤盘在生产制造时就要堆悍一层耐磨堆焊材料，
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建设两型社会中的轧辊堆焊技术
４风机叶轮的堆焊修复
水泥厂的排粉风机在工作过程中，大量高浓 度的粉尘高速通过流道，风机叶轮承受着严鼋的 小角度冲刷磨损。一段时问后即因叶轮磨损失去 平衡或叶片磨穿而报废。目前Ｍ机¨Ｉ轮的耐磨堆 焊防护Ｌ成为水沈Ｊ排粉风机必小可少的处理Ｔ 艺。为解决Ｍ机叶＂的耐廓问题，耐磨钢板、耐 磨堆烊复台扳、耐磨陶瓷、耐磨涂料和热喷涂等 问题。耐磨层在堆焊过程中，通过堆婶材料和工艺 措施使抗辟层≯龟裂状态。而裂纹不至延伸到基体 内，形成麻力释放裂纹，保证耐磨层不会枉变形等 加工过程或在使用一ｆ・出现脱落。见照片Ｉ ３。裂纹也 使复合耐磨钢板能够变形成为町能。ｍ ｒ堆焊材料 一般选用高碳高铬类的高合金材料，使得堆焊复合 耐磨钢板ｍ常适合于冲刷磨损严重的Ｔ件表面的 保护。如水泥行业的风机叶片、管道，输料槽内 衬、挡料圈、刮料扳、磨辊护套、破碎机零件等 等。堆焊复音耐磨钢板的寿命般足普通钢板的１０ 倍以Ｐ。采用埔焊复台耐磨制板小仅可以延长设 缶维修周期、减少维修次数，而且显著降低企业 综合维修成木，｛匀｛僻水泥企业的欢迎。Ｕ前Ｌ经
嘲１４是用堆焊复台
堆焊复台耐磨钢板是ｄ蒋通碳钢或不锈钢扳表
而复秆堆焊Ｌ定』ｇ度的高合金耐屏堆焊层．形成 由杵通牡村和抗麝层两部分组成的耐磨堆焊复合 扳。抗蝻层一般占总』ｇ度的Ｉ／３－２／３。由于抗腓层与 基佛完争址清台鲇台．因而小必担『谜部件以外，耐磨堆焊技术也在水泥企
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堆焊及表面工程专业委员会３０周年
（６０ＨＲＣ），而且需要材料有良好的抗裂性能（鞋 血小能有超过１８０ｒａｍ长的连续裂纹，裂纹刊距不 得小于２５０ｒａｍ）。我国是辊压机牛产第一人萄． 我国的辊面耐磨土ｆｉ！焊水平也代袁了国际的先进水 平。引对这种情况，郑卅ｆ机械研究所设计研制丁 ＺＤｌ、ＺＤ２、ＺＤ３羽ＩＺＤ３１０系州耐磨堆焊药芯炸 丝，分别为辊压机耐磨堆焊系列制料中的过渡层、 缓冲层、硬面层和耐磨花纹层焊接材料。通过这 几科材料的合理措配．形成辊面硬度梯度．有效 保训了辊面的使用寿命。这类焊接材料的ｒ泛麻 用表明：琏过辊体表面的耐磨ＩＥ焊保护，辊体的 使用寿命超过进Ｌ Ｊ材料，达到８０００ ｈ咀上，基本 满足了水泥牛产的需矍。ｒ图是辊雎机辊体新辊 制造、生产现场修复和恢复性大修的照片。