利用焊接技术修复安装烧结机星轮齿板的实践

王延朝 孙惠

1、前言

鞍钢炼铁总厂现有6条烧结线，星轮齿板长期在高温、多尘、重载的环境下工作，齿板齿形表面最容易磨损，造成台车运行不平稳、跑偏、啃轨等现象，影响烧结物料质量，因此烧结机星轮装置需要及时修复。但由于鞍钢各厂都处于零库存状态，如果更换新齿板，不但成本高，而且制造新齿板的工期太长，无法在短期内完成星轮装置的修复。为了及时恢复生产并降低维修成本，经厂领导和工程技术人员研究决定，利用焊接技来恢复原有齿板的基本性能。

星轮由链筒体与齿板等零件组成。星轮为耳轴式，中间为除尘圆筒，两端为耳轴，耳轴与筒体焊接;齿板的7个二联齿板和1个三联齿板安装在筒体两侧的轮辐上，齿板则用螺栓与星轮固定，此类结构的齿板便于加工和更换。上述零件的制造与安装的质量是保证台车平稳运行、不跑偏、不啃轨的重要因素。

2、齿板修复工艺的确定

修复磨损、裂纹等齿板齿形工作表面，需先确定磨损裂纹部位、磨损量及缺陷深度，再确定堆焊焊补方法及堆焊焊补工艺，最后对齿形表面进行机械加工、抛光处理。其修复工艺流程为：定制星轮齿板齿形样板→表面缺陷探索打磨→焊前准备→堆焊焊补→焊后热处理→机械加工及抛光→安装

2.1齿板材料分析

齿板材料为ZG50Mn2，其化学成分中C：0.45～0.55%;Si：0.20～0.40%;Mn：1.60～1.80%;S：≤0.035%;P：≤0.035%。

ZG50Mn2铸钢具有较高的强度、弹性和耐磨性，其淬透性也较高，经适当的热处理后，其表面淬火硬度可达HRC50-55，具有理想的综合机械性能。

2.2焊前准备工作

2.2.1定制齿形样板。目的：一是为了观察和确定星轮齿板齿形工作表面磨损位置及磨损量的大小;二是为焊补后划线确定加工余量;三是为焊后机械加工齿形工作表面做样板使用。

2.2.2齿形工作表面磨损、缺陷处的加工。对齿形表面磨损处进行渗透探伤检查，以确定齿形工作表面是否有疲劳裂纹及其它缺陷。对齿形工作表面的点蚀部位及疲劳缺陷等部位用角磨机打磨，直至缺陷全部消除，并显示出金属光泽。

2.3焊接材料的选择

考虑到焊后便于机械加工，生产效率高，焊后表面淬火硬度可达到HRC40-50，因此选用ER50-6焊丝。其化学成分中C：0.06～0.15%;Mn：1.40～1.85%;Si：0.80～1.15%;S：≤0.035%;P：≤0.035%;Cu：≤0.20%;其它：≤0.50%。

2.4焊接方法的确定

二氧化碳气体保护焊与焊条电弧焊相比其优点为：焊接成本低。CO2气体及焊丝价格便宜，焊接能耗低，其成本只有埋弧焊及手工电弧焊的30%～50%;焊缝质量好。CO2气体保护焊的抗锈能力强，对油污不敏感，抗裂性能好;生产效率高。CO2气体保护焊采用细丝焊接时，焊接电流密度较大，电弧热量集中，熔透能力强，其生产效率是焊条电弧焊的1～4倍;适用范围广。适用于各种位置、薄板、厚板的焊接。

2.5焊接工艺参数

焊丝直径Φ1.2mm，电流200A，电压20V。

2.6施焊方法

采用上坡焊，注意堆焊焊缝与母体、堆焊焊道间的熔合情况，避免未焊透和未熔合等情况发生。

2.7施焊人员  焊工由经验丰富的师傅进行施焊。

2.8施焊环境  选择在无风、灰尘较小的环境中进行施焊。

2.9焊接应力的释放  在齿板齿面补焊部位堆焊完成后，对焊接部位加温至300℃～400℃再退火，并保温半小时以上，再进行慢冷。在实际工作中，齿板埋在石灰中缓慢冷却，使焊接产生的残余应力能够充分地释放，便于以后切削加工。常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火。

3、齿板加工

星轮两侧各组装七块二联板和一块三联板，齿板是烧结机最重要的承载零件，其整体质量直接影响着烧结机的正常运转。磨损的齿板要经过严格检验后，才能进行焊接修复加工。加工的关键是要保证齿板齿形的一致性及齿板与筒体配合的一致性，确保星轮两侧齿板的同步。其加工步骤如下：1）粗、精加工齿板两边缘处高出的焊肉，并以大平面为基准，使加工后的整体平面度小于0.15mm;2）按预先制作的样板精确划线;3）齿板划好线后，在插床上插削齿形表面。插削过程中要用样板反复测量，直到符合样板要求。同时必须保证齿形小表面与齿板大平面垂直度要求小于0.15mm;4）插床加工后，由于插出的齿形表面有接刀痕迹，齿形表面不光泽，需要用角磨机人工抛光处理，降低齿形工作面的粗糙度，并在齿板齿形周边做倒角处理，要求10mm;5）机加完成后的齿板需进行磁粉探伤，经检验合格后，对齿形工作表面进行淬火处理，表面淬火硬度为HRC40～50，淬火深度为2～3mm。

4、星轮齿板的组装

星轮齿板的组装是烧结机的核心环节，是确保烧结机正常运行的关键工序。星轮两端齿板在装配前，其与筒体的接触面须精整处理，找到齿板拆装时做的标识，在与筒体标识对应后方可组装。装配完成后的齿不得有松动，齿距误差不得大于0.5mm。其组装过程如下：1）在装配现场架起星轮，调整轴并使星轮回转自由;2）组装单个齿板，测量每相邻两个单齿齿距，误差控制在0.5mm以内并紧固;3）用水平仪校轴水平，再组装另一边齿板，逐一校核齿板的同步性，误差控制在0.5mm以内;4）组装轴承及轴承座，调整轴承座，注入润滑脂。

5、加强烧结机星轮的综合管理

1）勤检查和保养，及时发现问题及时解决;2）检查台车轮运行状态;3）定期检查台车卡轮是否旋转自如;4）优化技术资源组合，使每个作业组都有能够承担维修主要部位且保证修理质量的人才;5）加强全面质量管理。一方面，加强全员质量教育;另一方面，加強修理过程中的质量管理，要求管理人员和技术人员要深入现场，加强指导;6）对结构上薄弱环节进行改造;7）对一些经常性故障要进行分析，找出原因，有针对性地采取措施;8）有计划地进行逐年更换新齿板。

6、结论

通过上述一系列措施，既能保证星轮齿板的正常使用，又保障了烧结机的顺利运行，提高了劳动效率，降低了维修成本。经实践证明，星轮齿板在运行过程中，没有发现因齿板焊补后，在短期内出现裂纹、断齿、变形等现象，该维修方法应用前景广阔。