天车车轮轮缘的修复技术应用

徐玉兵

（新疆昆玉钢铁有限公司，新疆 伊犁833200）

1 前 言

轧钢厂棒材、高线精整跨电磁吊使用频繁，此类电磁吊使用电动旋转挂梁来实现吊材的自动转向，大车在运行过程中，大车架承受的与旋转挂梁反方向的旋转力矩比较大，造成车轮轮缘磨损快，大车车轮寿命低，车轮不得不下线报废。对轧钢厂棒、线材车间精整跨电磁吊的大车车轮轮缘磨损机理及原因进行了分析，制定了轮缘焊补修复方案。

2 主要问题及原因分析

天车报废的主要原因是车轮轮缘磨损减薄，不符合国家特种设备的关于轮缘厚度的要求。磨损后的车轮由于不能修复，只能报废，由于大车车轮直径为Φ700、Φ800，每套车轮价值1.5 万～2 万元，经济损失巨大。轧钢厂降成本难度特别大，为深挖降成本潜力，在保证使用安全的前提下，本着节约的角度，提出本课题。

查阅有关文献资料，某钢铁公司2016 年技术创新立项对天车车轮的轮缘进行堆焊技术的研讨，2017年通过对某钢铁厂考察，该公司棒材精整跨天车啃轨严重（甚于昆玉棒材、高线精整跨天车），磨损后的车轮组，由维修人员焊补后继续使用，在保证安全的前提下降低了费用，值得学习借鉴。根据以上天车车轮轮缘的焊接修复技术研讨及实际的应用，成立了天车车轮轮缘修复攻关技术小组，对车轮修复技术进行攻关，确保焊接上线的车轮符合国家特种设备检验标准。由于起重机车轮为中碳钢ZG45 或者中碳合金铸钢ZG50SiMn，含碳量、合金元素较高，焊接性能较差，在堆焊层和热影响区上容易出现热裂纹和冷裂纹，而且堆焊后要保证堆焊层既牢固又耐磨，所需焊接材料及堆焊层的塑性不能太高，否则焊接后焊缝易出现热裂纹，且难以加工；如果焊缝强度太低，堆焊层耐磨性又达不到要求，因此，必须合理采用焊条和焊接方法，实现起重机车轮轮缘的堆焊修复再利用。

3 解决措施

3.1 轮缘修复技术方案

采用堆焊条D212对轮缘磨损面进行第一遍堆焊，堆焊层厚度3～4 mm，底层焊肉与基体之间良好结合，保证堆焊层能与原轮缘结合牢固。

第二遍堆焊时，采用J507 中碳钢焊条，此种焊条含碳量比原轮缘基体低一些，硬度及塑性适中，合理的冷却速度，冷却后的焊缝相当于利用自身的热量进行了调质处理，这与车轮本体的热处理工艺基本是相同的，本焊层厚度5～6 mm，硬度一般在HB 280～320。

第三遍为外层焊缝。通过多次试验，采用堆焊条D212 进行堆焊，焊层一般在3～4 mm。为了防止焊缝出现微裂纹，当采取用中碳钢焊条焊接第二遍，连续焊完一根焊条后，利用焊缝余热，迅速用一根堆焊条堆焊。这样冷却后的焊缝相当于利用自身的热量进行了调质处理，这与车轮本体的热处理工艺基本是相同的，外层焊层的硬度一般在HB 350～400，该焊缝强度高于第一、第二次层焊缝，高于车轮本体的硬度。

应用上述材料组合修复的车轮轮缘，其材质不再是原材质材料，有结合强度高、耐磨性和强度适中、便于机械加工的特性。采用车削加工的方法对焊缝表面进行加工，加工后的轮缘外形尺寸符合图纸要求。

由于堆焊后的焊层硬度较高，采用一般的刀头难以车削，因此，采用特制的陶瓷刀具进行车削加工。

车轮轮缘堆焊和加工后需要进行探伤，无裂纹，通过查阅有关资料，上述复合材料组合修复的轮缘正常运行时，比ZG35CrMo 和ZG50CrMo 两种材料的新车轮耐磨性更好。

3.2 具体焊接工艺

1）焊前对车轮进行检查，发现车轮本体出现裂纹，轮缘磨损超过75%的，应将车轮报废处理。

2）堆焊前清除车轮轮缘上的油污，锈迹，去除堆焊处的金属疲劳折叠层，确保堆焊层与基材能良好结合，将车轮处于平放位置，保证在平焊位置进行均匀焊接。

3）施焊前将J507 焊条、堆焊条进行烘干处理，烘炉温度350 ℃，需保温1 h，并存入干燥筒内备用，防止焊接时出现气孔和裂纹。

4）如果严寒冬季施焊，焊后的车轮埋入熟石灰粉中或覆盖保温材料，缓慢冷却，避免冷却过快产生裂纹。

5）将堆焊后的起重机车车轮轮缘加工至图纸要求尺寸。

6）对加工后的车轮进行超声波探伤检查，确保焊接、加工后的车轮轮缘无裂纹，无气孔，无夹渣才能上线使用，定期点检车轮轮缘，发现问题及时处理。

4 结 语

根据以上方案对下线后的车轮轮缘进行堆焊修复加工，硬度在HB 280～320，将修复后的车轮重新上线使用，寿命达到原寿命的70%～80%，节省了大量的车间备件费用，年效益在10万元。