磨辊堆焊(谷风技术)

针对中速磨煤机高铬铸铁抗磨损件的磨损失效机理，研制了两种焊接工艺性能优良

关键词：针对中速磨煤机高铬铸铁抗磨损件的磨损失效机理研制了两种焊接工艺性能优良

一、概述

中速磨煤机抗磨损件（主要是高铬铸铁磨辊和磨盘）在磨制煤粉过程中不断磨损，其失效形式主要是煤对抗磨损件的摩擦损耗产生的三体磨料磨损，其磨损方式主要是煤中的硬质颗粒对抗磨损件表面造成的显微切削、犁沟塑变以及碳化物的破碎与剥落；磨损机理为微切削磨损、塑性疲劳磨损、脆断和剥落磨损三种机制并存，但以微切削磨损为主。

为保证中速磨煤机的出力，高铬铸铁抗磨损件需定期检查、调整、修复或更换。采用药芯焊丝自动堆焊方式修复废旧高铬铸铁抗磨损件的经济效益和社会效益显著，自保护药芯焊丝自动焊即明弧自动焊因综合性能优异逐步取代埋弧自动焊成为堆焊发展的潮流，但国内配套自保护药芯焊丝的品质和种类明显不能满足目前由于电力建设空前壮大引起的中速磨煤机抗磨损件备件紧张的局面。

本文针对中速磨煤机高铬铸铁抗磨损件的磨损失效机理，研制了两种焊接工艺性能优良，堆焊层具有高硬度和高耐磨性的多元合金强化型自保护药芯焊丝，并对研制焊丝自保护机制的实现和堆焊层高耐磨性的原因进行了探讨。

二、设计原则

研制药芯焊丝（脚号58—O、60—O）外皮采用韩国进口低碳冷轧钢带H08AL，截面为O形，药芯填充系数调整范围45％～55％，先轧后拔工艺生产，成丝直径为3.2mm。

研制药芯焊丝为金属粉型；合金系采用多元合金（Mo、W、V、Nb、Ni、Cu、Zr、Ti、B、Re等）强化的Fe-Cr-C系耐磨合金；主要采用造气-合金元素自保护机制。研制药芯焊丝的成分如表1所示。

三、研制药芯焊丝的性能

1.焊接工艺性能

由于自保护药芯焊丝的工艺参数适应性小，所以试验中对其进行了优化，如表2所示。

药芯焊丝58—O，60—O的焊接工艺性能优良：电弧燃烧稳定，焊道成形好，飞溅少，气孔很少，堆焊层致密无缩松，表面有少量渣点，不予清理不影响连续多层焊接，烟尘不大，噪声低。电弧稳定性和飞溅程度方面同类产品相比有突出表现。表层主要缺陷为横向微裂纹，是应力释放的正常现象，为大多数硬面堆焊所允许。

同一种自保护药芯焊丝在相同的焊接规范下由于采用的焊接设备不同，使得焊接工艺性能差异很大。58—O适合采用ZD7—1000型逆变直流明弧自动焊机焊接；60—O适合采用MZ—1000型埋弧自动焊机不加焊剂焊接，其焊道外观如图1所示。

含有熔敷金属化学成分的CO2气体保护焊丝

2.熔敷金属化学成分

参照GB984制作堆焊试样，经900～1000℃、保温40～60min、炉冷的软化处理后钻取粉末进行化学滴定和红外吸收分析，测得的研制药芯焊丝熔敷金属化学成分见表3。

.堆焊层金相组织

采用Quanta 200型扫描电子显微镜对研制药芯焊丝堆焊层表面和横截面金相组织进行了分析，照片如图2所示。

58—O、60—O堆焊层的组织相近，均为过共晶组织，在莱氏体基体上均匀分布着形状规则的初生碳化物。碳化物数量多，分布均匀。初生碳化物颗粒较大、呈细杆状、具有明显方向性且生长方向垂直于工作面；共晶碳化物比较细碎，方向性不明显；基体为马氏体和残余奥氏体。与同类产品相比，研制药芯焊丝堆焊层显微组织更优化，对提高堆焊层的耐磨性十分有利。

采用D8 ADVANCE型X-射线衍射仪连续扫描法对58—O、60—O堆焊层进行了物相分析，发现堆焊层中的主要物相有三种：斜方晶系的M7C3；体心立方的Fe-Cr固溶体和Fe。

台式硬度仪

4.堆焊层硬度

分别采用台式硬度仪TH320、便携式硬度仪HLN—11对研制药芯焊丝的堆焊层进行了硬度测试，结果见表4、表5。研制药芯焊丝堆焊层硬度平均值在61～63HRC之间，与同类产品相比，硬度优势较明显。

5.堆焊层耐磨性

为考察研制药芯焊丝堆焊层在不同应力等级下的耐磨粒磨损性能，分别采用MLS—23型湿砂橡胶轮式磨料磨损试验机和SKODA磨损试验机进行了磨损试验。

（1）湿砂橡胶轮式磨料磨损试验湿砂磨损试样尺寸：57mm×25mm×12mm，湿砂磨损试验技术参数如表6所示。