CN103481010A - 一种新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺，其特征在于包括以下步骤：（1）对水泥挤压辊辊面进行预处理除掉疲劳层，并在辊面两端焊上挡圈，所述挡圈和辊面在同一曲面上；（2）检查辊面是否有裂纹，如果有，对裂纹处进行打磨除掉；并对凹坑处进行补焊，直至补平为止；（3）采用明弧自动焊对辊面进行堆焊；（4）去掉挡圈，并将辊面打磨平整。本发明能确保了堆焊修复的质量，无需对辊压机辊子进行拆卸，堆焊过程无需加热保温等消除应力措施，大大简化工作流程，且大幅度降低了施工成本，节约了能源。

Description

一种新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺

技术领域

本发明涉及水泥工业技术领域，特别是辊压机的水泥挤压辊的修复工艺。

背景技术

辊压机是20世纪90年代初从国外引进的一种高效节能，用途广泛的粉磨设备，适用于水泥生料、熟料的粉磨，一对挤压辊平均挤压物料50~300t/h，24h连续工作，物料在两辊间承受压力100~300MPa，而破碎辊面要经受周期性的高应力磨粒磨损和疲劳破坏。因此，要求辊面堆焊层有较好的耐磨粒磨损性能和较高的硬度。一般要求硬度在HRC55以上，并有较好的韧性，以免辊面出现严重磨损或剥落现象。辊压机长期使用会使挤压辊受到严重破坏，由于其造价比较高，更换时间比较长，因此会给企业带来经济损失，而通过对挤压辊的堆焊修复，可以使受损的挤压辊再次正常使用，这样就减少了挤压辊的更换次数，提高了机器本身的利用率，节省了企业购买新设备的费用。

在辊压机及其他大型设备的堆焊修复过程中，由于挤压辊成本较高，而且拆装比较麻烦，为了降低成本，缩短检修周期，采用现场堆焊修复。传统的焊接修复方式采用埋弧自动堆焊方式，埋弧焊具有焊道平整美观，效率高的特点，但是焊接过程中输入的热量大，对设备产生的焊接应力十分巨大，如果不采用有效的方式彻底去除焊接修复过程中产生的应力，在设备的使用过程中会产生严重的变形并破坏设备的内部结构，产生大量的裂纹，分层甚至断裂。在传统的修复过程中，为了消除应力，一般要求对母材进行加热，保温，焊后还需对设备进行整体退火，而一般辊压机和大型设备体积大，重量重，要对设备进行整加热，需要有大型的加热炉和设备，投资巨大且使用效率低，而且大型设备拆装复杂，费用、工期往往是企业生产无法承受，因此往往选择在线（既不拆卸直接在设备上进行修复）的方式进行修复，而一般设备由于空间有限，往往采用火焰加热的方式，火焰加热效率低，要实现对设备进行有效均匀的加热，保温十分因难，且加热后工作环境十分恶劣，工人必须在高温下长时间工作，很难保证焊接工作能保质保量进行。另外，焊后还要将辊子整体加热至400多度进行退火，一般的设备很难做到，因此在实际工作过程中往往是加热到200度左右保温，且保温措施也很难到位，因此焊接质量很难保证，修复效果时好时坏。综上所述，埋弧焊修复具有以下无法彻底解决的劣势：（1）加热保温措施无法做到位，无法彻底消除焊接应力；（2）加热后工作环境恶劣，工人无法长时间稳定的工作，存在有焊接质量隐患；（3）施工工序多，质量控制点多，稍的失误就容易造成质量缺陷；（4）埋弧焊需要添加焊剂来保护焊道，在线修复时有很多不便，施工效率低下；（5）在加热过程中容易损坏设备的密封、传动系统。

发明内容

本发明提供了一种能有效确保堆焊质量的水泥挤压辊修复与再制造工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）对辊压机的水泥挤压辊辊面进行预处理除掉疲劳层，并在辊面两端焊上挡圈，所述挡圈和辊面在同一曲面上；

（2）检查辊面是否有裂纹，如果有，对裂纹处进行打磨除掉；并对凹坑处进行补焊，直至补平为止；

（3）采用明弧焊对辊面进行堆焊；

（4）去掉挡圈，并将辊面打磨平整。

所述步骤（1）中预处理的具体过程为：将挤压辊装好慢动装置后，用电熔爆对辊面进行加工，除掉疲劳层；然后对辊面进行打磨，除掉粘着粒子和裂纹。

所述步骤（2）中补焊的具体过程为：用手工明弧焊的方法将管丝补焊到凹坑处。

所述步骤（2）中补焊的具体过程为：用焊条电弧焊的方法将电焊条补焊到凹坑处。

所述步骤（3）的具体过程包括：

A．第一层用高合金奥氏体不锈钢作打底层药芯焊丝，堆焊打底层；

B．第二层用铬锰奥氏体堆焊金属作过渡层药芯焊丝，堆焊过渡层；

C．第四层用高铬合金铸铁金属作为耐磨层药芯焊丝，堆焊耐磨层；

D．在堆焊后的表面堆焊耐磨合金网格，所述网格大小应均匀。

所述高合金奥氏体不锈钢的化学成分组成如下：C 0.06%，Si 0.82%，Mn 1.89%，Cr 23%，Ni 13%，S 0.005%，P 0.014%，其余为Fe。

所述铬锰奥氏体堆焊金属的化学成分组成如下：C 0.42%，Si 0.48%，Mn 14.07%，S 0.006%，P 0.014%，Cr 13.09%,V 0.2% ,Ni 1.5%, Mo 0.5% ,RE 0.15%，其余为Fe。

所述高铬合金铸铁金属的化学成分组成如下：C 6.42%，Si 0.78%，Mn 0.67%，S 0.006%，P 0.013%，Cr 25.1%，Nb 5.0%，RE 0.15%，其余为Fe。

本发明与传统工艺相比，具有以下优点：

（1）自保护，焊接过程中采用自保护药芯焊丝，焊接中无需添加任何保护介质，大大减少了工作量，特别是在空间狭窄的地方能轻松实现自动焊接；

（2）冷焊，焊接过程中和焊后都无需对设备和母材进行加热，保温等复杂的工作，大大简化工作流程，且大幅度降低了施工成本，节约了能源。

（3）确保了堆焊修复的质量，由于在堆焊施工过程中的质量控制环节大大减少，工人只需关注焊道的成型和焊丝送丝是否顺畅，因此焊接质量大大提高，而且因为工作环境的改善，工人作业的稳定性也大大提高了。

（4）由于无需加热，对设备本身的密封、传动等系统无任何影响。

通过对水泥挤压辊修复工艺的改进，使挤压辊修复的质量得到了很好的保证，使用寿命达到8000小时以上，并且一般挤压辊在达到8000小时工作寿命以后，挤压辊仅有表面耐磨层磨损，基体一般保护完好，无剥落现象，经刨堆焊层后发现修复后的过渡层和打底层金属和母材结合牢固，无裂纹，也是为以后的修复打下了良好的基础，大大节省了修复费用。本工艺最大的特点是无需对辊压机辊子进行拆卸，实现在线全过程明弧焊接，基本实现自动化焊接，修复过程无需对辊子进行加热保温，节约能源，减化了工人的作业流程，提高了修复质量和稳定性。适合现场在线作业，节约拆装费用，提高了设备使用效率。

具体实施方式

挤压辊修复及再制造工艺的具体步骤为：

（1）对水泥挤压辊辊面进行预处理除掉疲劳层，并在辊面两端焊上挡圈，所述挡圈和辊面在同一曲面上。

其中，预处理的具体过程为：将挤压辊装好慢动装置后，用电熔爆对辊面进行加工，除掉疲劳层；然后对辊面进行打磨，除掉粘着粒子和裂纹。

预处理所采用的电熔爆加工技术是一种非接触性强电加工。在加工过程中通过特殊装置，使低电压大电流在带电工具电极与工件表面间产生特殊的电作用，把电子发射到工件表面，形成高密度的强电子流，使工件表层局部瞬时熔化，在工作液的喷淋下迅速爆成颗粒状而剥离，并被工作液带走，从而将工件加工成形。此方法具有较高的加工效率，其工具电极进给量可深达15mm；被加工件的金相组织和力学性能均不改变；辊面不产生裂纹、高低不平及椭圆现象。该方法适用于对高硬度、强耐磨性的材料进行机加工。

另外，在辊面两端焊上挡圈，是为了防止堆焊时熔池流淌。

（2）检查辊面是否有裂纹，如果有，对裂纹处进行打磨除掉；并对凹坑处进行补焊，直至补平为止。

其中，补焊的具体过程为：用手工明弧焊的方法将STW309-O管丝补焊到凹坑处；或者用与STW309-O有相似成分的E309-16电焊条，用电弧焊的方法将电焊条补焊到凹坑处。补焊后清理焊渣，然后除掉辊面的污渍。

（3）采用全明弧焊对辊面进行堆焊。整个焊接过程基本实现自动焊接，焊接质量和稳定性大大提高，采用明弧焊大大提高了施工现场的工作环境，减化了施工流程，把工人的劳动强度大大降低，使工人的主要注意力可以关注焊接质量而不是添加焊剂等辅助性工作，从而大大提高修复质量。

堆焊的具体过程包括：

A．第一层用高合金奥氏体不锈钢作打底层药芯焊丝，堆焊打底层；焊1-2层

B．第二层用铬锰奥氏体堆焊金属作过渡层药芯焊丝，堆焊过渡层；焊至辊子尺寸达到要求为止。

C．第四层用高铬合金铸铁金属作为耐磨层药芯焊丝，堆焊耐磨层；

D．在堆焊后的表面堆焊耐磨合金网格，所述网格大小应均匀。

其中，高合金奥氏体不锈钢（材料型号：SL309-O）的化学成分组成如下：C 0.06%，Si 0.82%，Mn 1.89%，Cr 23%，Ni 13%，S 0.005%，P 0.014%，其余为Fe。焊接过程中采用气动除渣枪清除表面焊渣并震动消除焊接应力。

铬锰奥氏体堆焊金属（材料型号：SL260-O）的化学成分组成如下：C 0.42%，Si 0.48%，Mn 14.07%，S 0.006%，P 0.014%，Cr 13.09%,V 0.2% ,Ni 1.5%, Mo 0.5% ,RE 0.15%，其余为Fe。

本焊丝为本工艺之关键，可以省去传统工艺中加热及保温以消除焊接应力工艺，使堆焊修复过程方便快捷，质量更有保证，也节约了大量能源。本焊丝焊道具有耐腐蚀，无磁化，高塑性，防收缩，抗应力和高冲击负载的性能。

高铬合金铸铁金属（材料型号：SL686）的化学成分组成如下：C 6.42%，Si 0.78%，Mn 0.67%，S 0.006%，P 0.013%，Cr 25.1%，Nb 5.0%，RE 0.15%，其余为Fe。

堆焊的顺序及工艺参数见下表：

表1：堆焊的顺序及工艺参数

（4）用碳弧气刨或电焊条去掉挡圈，并将辊面打磨平整。

A公司有一台成都B公司生产的1400*600的辊压机，在使用两年后出现有大面积剥落，剥落深度达到40mm，2010由北京一家C单位为其修复，修复采用埋弧焊方式，修复后仅使用了6000个小时就出现了严重剥落现象，由于焊接过程中应力去除不彻底，剥落深度大大超过其堆焊的深度，用气刨刨除全部裂纹和疲劳层后测量深度达到80mm，达到了辊子厚度的一半，经咨询生产厂家，成都B公司的工程师认为此辊子已经没有了修复的价值，建议更换辊套。由于辊套无现货，生产周期长，为了满足生产需要，A公司委托本发明人进行修复处理，要求保证修复后使用能达到4000小时即可，本发明人通过分析辊子工况和材质，采用以上修复工艺，仅用十多天完成修复，目前辊压机已使用8000小时以上，没出现任何剥落和质量问题，大大超出了客户的期望。目前该辊压机还在工作，除表面有轻微磨损外无任何其他问题。

Claims (8)

1.一种新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺，其特征在于包括以下步骤：

（1）对辊压机的水泥挤压辊辊面进行预处理除掉疲劳层，并在辊面两端焊上挡圈，所述挡圈和辊面在同一曲面上；

（2）检查辊面是否有裂纹，如果有，对裂纹处进行打磨除掉；并对凹坑处进行补焊，直至补平为止；

（3）采用明弧焊对辊面进行堆焊；

（4）去掉挡圈，并将辊面打磨平整。

2.根据权利要求1所述的新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺，其特征在于：

所述步骤（1）中预处理的具体过程为：将挤压辊装好慢动装置后，用电熔爆对辊面进行加工，除掉疲劳层；然后对辊面进行打磨，除掉粘着粒子和裂纹。

3.根据权利要求1所述的新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺，其特征在于：

所述步骤（2）中补焊的具体过程为：用手工明弧焊的方法将管丝补焊到凹坑处。

4.根据权利要求1所述的新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺，其特征在于：

所述步骤（2）中补焊的具体过程为：用焊条电弧焊的方法将电焊条补焊到凹坑处。

5.根据权利要求1所述的新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺，其特征在于：

所述步骤（3）的具体过程包括：

A．第一层用高合金奥氏体不锈钢作打底层药芯焊丝，堆焊打底层；

B．第二层用铬锰奥氏体堆焊金属作过渡层药芯焊丝，堆焊过渡层；

C．第四层用高铬合金铸铁金属作为耐磨层药芯焊丝，堆焊耐磨层；

D．在堆焊后的表面堆焊耐磨合金网格，所述网格大小应均匀。

6.根据权利要求5所述的新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺，其特征在于：

所述高合金奥氏体不锈钢的化学成分组成如下：C 0.06%，Si 0.82%，Mn 1.89%，Cr 23%，Ni 13%，S 0.005%，P 0.014%，其余为Fe。

7.根据权利要求5所述的新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺，其特征在于：

所述铬锰奥氏体堆焊金属的化学成分组成如下：：C 0.42%，Si 0.48%，Mn 14.07%，S 0.006%，P 0.014%，Cr 13.09%,V 0.2% ,Ni 1.5%, Mo 0.5% ,RE 0.15%，其余为Fe。

8.根据权利要求5所述的新型全自动在线冷焊修复辊压机工艺，其特征在于：

所述高铬合金铸铁金属的化学成分组成如下：C 6.42%，Si 0.78%，Mn 0.67%，S 0.006%，P 0.013%，Cr 25.1%，Nb 5.0%，RE 0.15%，其余为Fe。