关于维修堆焊实践分析

钟国洪

摘要：根据我集团公司现有立磨衬板、辊压机辊面修理维修的实际状况，龙门分公司结合比较充分调研工作，采购了三套自动堆焊设备，主要目的是用于立磨磨辊和磨盘衬板的磨损后焊补。在设备采购的同时，我们安排有经验的员工到安徽海螺集团维修机械厂学习培训，请设备供货商来龙门公司现场指导等方式培训员工，并取得一定的效果。

关键词：龙门分公司 维修焊接 实践

中图分类号：TG136+.3 文献标识码：A文章编号：

一、立磨衬板堆焊的准备工作

立磨磨辊和磨盘衬板的磨损后焊补工程主要困难是：现场作业条件差、衬板材质可焊性差、衬板工作条件比较恶劣。

首先，我集团现有日产5000吨新型干法熟料线的生料粉磨采用德国非凡公司MPS5300立磨，效率高、运行可靠，但存在磨辊衬板和磨盘衬板磨损大、维护技术要求高且复杂的问题。在立磨磨辊轴承、密封等部件可靠的情况下采用现场焊补是经济的修理方案；现场焊补由于磨机内部空间狭小、粉尘多且不易清理干净，工件传动机构和焊丝送丝机构不易安装，对保证焊接质量都是不利因素。

其次，原料立磨磨辊衬板和磨盘衬板的材质为高铬铸钢，是承受高应力、高冲击磨损部件，工作条件十分恶劣；而且为了有良好的耐磨性，衬板均通过热处理，衬板表面硬度在HRC60~62；所以衬板的焊接性很差，要选择优良的焊丝，以适应焊件的焊接要求和工作要求。根据立磨高铬衬板实际焊补的经验，我们选用英国WA公司出品的焊丝，这种堆焊药芯焊丝焊后表面开裂适当，能充分释放焊后应力，但当堆焊多层时，裂纹要严格控制，否则当裂纹过多或出现贯穿性裂纹后受到高应力或高冲击载荷时，堆焊金属将会沿裂纹处断裂，剥落。

用以立磨磨盘衬板和磨辊衬板磨损后的焊补的焊丝牌号为CN-0，直径4mm，药芯焊丝，芯部的焊药成分是专门适应高铬铸钢耐磨堆焊而研制的，焊接冶金合适和焊缝保护充分。WA公司与剑桥大学材料学院合作，掌握并引领最先进的耐磨控制技术。使用硬面堆焊修复技术可以极大地提高水泥生料粉磨过程中立磨耐磨配件的寿命，降低更换新部件的费用。

龙门公司与北京威克莱科技公司合作，修制了几次合同，不段完善焊补维修工作。在几次的现场焊接实践中，龙门公司维修部有意识安排维修人员全程跟踪，充分了解焊接设备性能、焊接过程参数控制要点，这过程中，维修人员和技术管理人员认识到磨辊和磨盘衬板的修复焊补技术已经成熟，我们是可以掌握的，质量也能保证。

二、堆焊设备的采购

为了掌控生产线停修的主动权，龙门公司管理层开始考虑采购焊接设备和材料，着手培养人员，计划自行焊补立磨衬板。

根据我们的调查了解到海螺集团下属单位安徽海螺机电设备有限公司在2006年10月与北京阳光威尔焊接技术有限公司签订12套立磨备件堆焊用自动、半自动焊机及相应工作台（工装）的采购合同，设备将在2006年12月和2007年8月交货，用于ATOX50、MPF2116立磨备件堆焊，在线的和离线的。我们也与北京阳光威尔焊接技术有限公司联系，商讨有关采购的意向，相关技术协调、人员培训方式，通过2007年3月~5月的近三个月的准备，最终确定三套现场焊接装置的采购合同及有关人员的技术培训协议。上述设备在2007年8月到达龙门分公司，我们随即对设备进行了调试，比较实际到货设备与合同要求技术性能情况，确认可能满足现场使用要求。

三、人员培训和实际施工情况

我们在2007年7月底到8月中旬安排三位员工到安徽抚湖安徽海螺机电设备有限公司学习焊接技术，这些员工都有多年现场实际工作，工作责任心强，有比较扎实的水泥厂立磨维修经验，在学习期间能结合我们公司现场的实际情况，灵活处理设备安装的问题；同时也能结合实际工作调整焊接工艺参数。

表为磨辊磨盘衬板现场堆焊焊接工艺参数：

焊接电流：

焊丝直径 ø3.2时，500～550安

焊丝直径 ø2.8时，380～420安 焊接速度：800～1600毫米/分钟，根据工件要求、焊道成形及焊接电流大小而定。

电流极性：直流反接，即焊丝接正极，工件接负极。 焊缝宽度在12～18mm之间为正常层间温度，控制在≤150℃，可喷水冷却，水量应适中，接压缩空气雾状喷水，喷后即干为好。

电弧电压：28～35伏，在保证电弧稳定的前提下尽可能用低的电弧电压 焊前处理：清除待焊处的油污、锈迹及其它杂物，检查工件是否完好。

2007年8月龙门1#线停产检修，维修部人员现场安装焊接设备，调试焊机参数，整个修补过程进展顺利，焊接质量与外请的北京威克莱科技公司几乎相当，共计堆焊消耗焊丝3.987吨（其中因为发现有一个磨辊轴承有故障，只焊补了两套衬板，有一只辊子衬板是用新的），磨盘衬板、磨辊衬板基本恢复到原设计尺寸；用时13天，其中安装焊磨盘支架及安装焊机用时约2.5天、安装焊磨辊衬板支架用时2天，实际焊接8天，实际焊接施工过程是三套焊机同时工作，三班连续作业的。实际施工中要严格按表二要求控制各项焊接工艺参数，因为在很多情况下不被重视，是产生焊接质量的直接原因。龙门分公司这次维修到2007年9月中旬恢复生产，磨机衬板磨损和生产稳定，到2008年3月15日已运行3454.1小时，累计粉磨生料1597635.28吨，焊补的衬板最大磨损17mm。培训人员的焊接技术水平在本次实际施工中检验证明是合格的。

图一磨盘衬板焊接原理图 图二磨辊衬板原理图

实际焊接施工中，焊接磨盘和焊接磨辊最主要差别是采用的焊枪不同，焊接磨盘时采用直焊枪，而焊接磨辊要用长弯枪，枪头弯曲75°，操作参数、焊丝牌号我们都是一样的。在磨内在线焊接要特别注意的是做好电焊电源的回路联接问题，严禁焊接电流经过轴承形成回路，我们采用容量1000A的旋转接头，在安装好后请电气专业进行测试，确保接触良好。

四、立磨衬板的离线堆焊

塔牌集团自第一条日产5000吨熟料的生料立磨投产以来，就意识到立磨在原料适应能力、台时产量、节电等方面比球磨机有优势，但维护更复杂、技术要求高，磨辊和磨盘衬板的磨损快、费用高也是不争的事实；而且，从鑫达公司到龙门分公司已出现了三次磨辊轴承故障，配件的更换费用十分可观。轴承的损坏涉及因素很多，本人认为是否与磨辊衬板在线焊补没有充分的证据，但综合各方面因素，衬板的离线修复也十分必要。当前使用立磨的大水泥集团普遍采用这样的做法。

磨辊磨盘衬板的离线修复，需要增加专用的胎具、夹具和焊接支架，焊接的设备（包括焊接电源、送丝机构、控制系统和焊丝牌号）与在线焊接设备通用。

立磨衬板的运行消耗费用很大。立磨衬板采用焊接修复的方案能降低更换配件的费用，在实际操作时，特别是离线施工时，衬板的磨损要控制不能过度，否则基体的强度损失过大将会造成焊后断裂，按非凡公司和比利时Maggtax公司的建议，衬板的磨损极限是磨损后剩余重量大于原始重量的85%，最小剩余厚度大于原始厚度的60%，否则运行中对磨机衬板夹持部件、基体部件有风险，衬板也存在断裂的风险。对于离线焊接，对衬板焊前探伤也是必要的，裂纹深度大于最小剩余厚度五分之一的衬板不能用，原则上裂纹深度要小于40mm。

近期鑫达公司的衬板焊补后出现断裂现象，离线修复比较常出现，原因比较复杂，据我所知，鑫达投产初期因为衬板配件的价格高、交货周期长而准备不充分，加上生产紧张，衬板是过度磨损的，右图是我在鑫达工作期间测量的衬板更换前的磨损图，这套衬板是非凡公司随设备配套的，在2004年2月份大修时调了头，可见衬板更换时磨损更换严重；（鑫达公司是否拿这些衬板去修复我不清楚）这种情况下修复风险挺大，焊接前的探伤要特别仔细，有缺陷不能使用，焊接过程中的工艺参数也要作些调整，焊前做好预热、焊接保温及焊后的消除残余应力处理都十分必要，当然这要牺牲焊接后衬板的表面硬度、衬板的耐磨性，修复的经济性是有折扣的。

在线修复和离线修复时情况是有差别的，在线修复时一方面衬板仍受到拘束，衬板的磨损也不如离线施工时磨损过度；另方面衬板随后三至五天后投入使用，可以尽快消除焊接应力，不显得问题特别突出。离线修复衬板对磨辊轴承、主减速机没有风险，这是很大的好处。

五、结语

总的来说，龙门分公司维修部在立磨衬板焊补修复方面已做了比较全面的准备工作，焊接技术准备、设备采购和调试工作已基本完成，人员培训也能满足实际施工需要。只是目前还没有形成有效的实际操作机制，我们现在掌握的技术、维修的经济性在有关厂和集团主管部门已得到认可，现在除在龙门分公司自行维修外，塔牌集团各分厂的立磨衬板维修堆焊均由我们承担。