回轉(zhuǎn)窯輪帶托輪的在線修復(fù)

袁澤

隨著大型金屬工件在水泥生產(chǎn)設(shè)備上的廣泛應(yīng)用，設(shè)備制造中基材硬度不均，鑄造時(shí)組織疏松，產(chǎn)生氣孔、氣泡、夾渣等缺陷，加上設(shè)備長(zhǎng)期在重載荷、高溫形態(tài)下超負(fù)荷循環(huán)工作，極易形成點(diǎn)蝕剝落或斷裂失效。回轉(zhuǎn)窯輪帶、托輪、大齒圈常見(jiàn)剝落和裂紋，磨機(jī)中空軸和滑履端頂接觸點(diǎn)易出現(xiàn)裂紋。金屬工件缺陷的修復(fù)技術(shù)越來(lái)越多地受到各界的高度關(guān)注，其修復(fù)的快捷性、簡(jiǎn)易性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性成為修復(fù)技術(shù)的研究焦點(diǎn)。本文重點(diǎn)介紹粉末冶金堆焊技術(shù)在水泥生產(chǎn)設(shè)備修復(fù)中的應(yīng)用實(shí)例。

1 粉末冶金堆焊的定義

粉末冶金堆焊技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展和應(yīng)用的一項(xiàng)涵蓋物理、化學(xué)、機(jī)械、材料等多學(xué)科、多領(lǐng)域的綜合性科學(xué)技術(shù)。粉末冶金堆焊是為了增大或恢復(fù)工件尺寸，運(yùn)用粉末冶金技術(shù)使焊件表面和焊件結(jié)構(gòu)獲得具有特殊性能的熔敷金屬而進(jìn)行的焊接。冶金粉末配方中有12種（Fe、Mn、Si、Cr、V、Ni……）不同的金屬和非金屬元素，其作用是提升工件的力學(xué)性能，增強(qiáng)工件的強(qiáng)度、彈性、耐磨性、耐蝕性和調(diào)節(jié)新型合金層的硬度，從而延長(zhǎng)工件的使用壽命。

2 粉末冶金堆焊的特點(diǎn)

粉末冶金堆焊具有以下特點(diǎn)：（1）堆焊熔敷形成新型合金層與工件基材呈冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高；（2）堆焊層組織致密，成型美觀；（3）成型后具有耐磨、耐蝕、耐高溫、抗氧化和提升沖擊韌性等綜合物理化學(xué)特性；（4）設(shè)備集成簡(jiǎn)單，節(jié)能易操作，便于大型金屬工件的在線作業(yè)；（5）熔池深（＞200mm）、面積大、熔敷效率高，特別適用于大型金屬工件剝落和裂紋的修復(fù)；（6）修復(fù)效率高，具有快捷性、簡(jiǎn)易性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性，被廣泛運(yùn)用于笨、重、超大型金屬工件的修復(fù)；（7）工藝要求嚴(yán)格，對(duì)焊材、焊接技術(shù)、氣象條件等工藝細(xì)節(jié)的要求都極為苛刻；（8）焊接產(chǎn)生焊后殘余應(yīng)力，必須做分散和消除應(yīng)力的工藝處理。

3 粉末冶金堆焊的適用范圍

粉末冶金堆焊的適用范圍十分廣泛，適合所有的鑄鋼件和合金鋼工件。特別適合于回轉(zhuǎn)窯筒體、輪帶、托輪、大齒圈和磨機(jī)筒體、滑履端頂點(diǎn)面、中空軸、磨盤座等工件的點(diǎn)蝕剝落或斷裂失效。

4 粉末冶金堆焊技術(shù)修復(fù)案例

4.1 工件名稱、地點(diǎn)及使用單位

工件名稱：5000t/d回轉(zhuǎn)窯三擋輪帶；地點(diǎn)：河南焦作；使用單位：焦作千葉水泥有限公司。

4.2 工件缺陷

1號(hào)線三擋輪帶在修復(fù)點(diǎn)蝕剝落時(shí)發(fā)現(xiàn)一處490mm×340mm裂紋。

4.3 修復(fù)方案

（1）檢測(cè)：探傷檢測(cè)。全面、系統(tǒng)地對(duì)整個(gè)輪帶裂紋部分進(jìn)行超聲波探傷，標(biāo)注裂紋缺陷部位的長(zhǎng)度和深度，修復(fù)過(guò)程中實(shí)施著色探傷。

（2）加筋。分別在輪帶裂紋兩側(cè)焊接兩根850mm×30mm×30mm的鋼條，防止輪帶在修復(fù)過(guò)程中移位或變形。

（3）清除失效的金屬組織。用專用方法將受損失效部位的油污層、銹斑層和疲勞層以及工件鑄造缺陷形成的氣孔、氣泡和夾渣全部清理干凈，露出致密完好的金屬層。

（4）清理創(chuàng)傷面。我們采用專用方法清理創(chuàng)傷面，將創(chuàng)傷面的雜質(zhì)及其氧化層全部清除、清理干凈。

（5）預(yù)熱。將裂紋修復(fù)部位加溫至250～380℃。

（6）涂層熔敷。從金屬結(jié)構(gòu)的四個(gè)涂層逐層熔敷進(jìn)口粉末冶金材料，即結(jié)合層、過(guò)渡層、工作層、加工層層層熔敷、層層堆焊，形成均勻致密的新型合金層，將缺陷部位予以完全填補(bǔ)。

（7）變性。變性就是改變新型合金層綜合的物理化學(xué)特性。修復(fù)后形成一層致密的新型合金層，將原工件基材單一的晶相結(jié)構(gòu)變?yōu)閺?fù)合的晶相結(jié)構(gòu)，從而具備耐蝕、耐磨、耐高溫、抗氧化、耐沖擊等綜合的物理化學(xué)特性。

（8）振動(dòng)時(shí)效。使用專用工具完成振動(dòng)時(shí)效，以實(shí)現(xiàn)均衡分散焊接應(yīng)力，確保修復(fù)質(zhì)量。

（9）人工時(shí)效，即保溫和緩冷。消除焊后殘余應(yīng)力是輪帶、托輪剝落修復(fù)的非常關(guān)鍵的一環(huán)，做不好該環(huán)節(jié)會(huì)使整個(gè)修復(fù)前功盡棄。我們用專用搪瓷加熱帶對(duì)修復(fù)部位升溫、保溫，嚴(yán)格按公司升溫、保溫溫度和保溫時(shí)間的工藝規(guī)范實(shí)施升溫、保溫和緩冷。

（10）磨削。現(xiàn)場(chǎng)制作輪帶弧形磨具，保證修復(fù)后形成的弧度與現(xiàn)有的弧度一致。修復(fù)后輪帶裂紋部分的使用壽命在新品的兩倍以上。

（11）復(fù)查檢測(cè)。使用超聲波探傷檢測(cè)，真正做到修復(fù)后的輪帶無(wú)任何缺陷存在。

三年來(lái)我們運(yùn)用粉末冶金堆焊技術(shù)修復(fù)了銅陵海螺水泥有限公司萬(wàn)噸回轉(zhuǎn)窯托輪的大面積深度剝落，修復(fù)了河南省大地水泥有限公司? 4.2m管磨滑履端頂整圈裂紋，修復(fù)業(yè)務(wù)涵蓋了中國(guó)建材、中國(guó)中材、山水集團(tuán)、亞泰集團(tuán)、西部水泥、葛洲壩水泥等一百多家水泥企業(yè)，取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，修復(fù)后工件的使用壽命是新品的兩倍以上，為廣大水泥企業(yè)降低成本和提高經(jīng)濟(jì)效益做出了重要貢獻(xiàn)。■