CN109202366A - 一种大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于堆焊方法技术领域，特别涉及一种大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，与现有技术相比，本发明采用预热空气和散热空气对大型立磨磨辊提供持续、长时间的加热效果，有效解决了现有在线堆焊修复存在的各种问题，焊道与大型立磨磨辊的待修复外表面连接紧密，不易脱落，且焊道无裂纹、耐磨性符合修复要求。

Description

一种大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法

技术领域

本发明属于堆焊方法技术领域，特别涉及一种大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法。

背景技术

大型立磨磨辊(以下简称磨辊)在运行中，其外表面长期与受物料、磨盘的挤压，会不可避免的产生磨损。随看磨损量的增大，磨机的产量不断下降直至需要停磨检修。使用效果不佳或无法使用的磨辊可以采用堆焊的方法对其外表面进行修复，由于磨辊一般采用高硬度、高耐磨的材料制成，不仅价格昂贵，且返厂维修更换作业程序复杂、周期较长，成本较高。

为了解决上述问题，可以采用在线堆焊的方式对磨辊进行修复，修复时，只需将堆焊设备运输到磨机使用现场，在不拆除磨辊的情况下，使用药芯焊丝在磨机内对磨损的磨辊进行堆焊修复，由于不存在拆卸、运输和装配磨辊环节，可节省大量的人力、物力和时间成本。

但在实践中，有很多影响堆焊质量、安全、进度的问题容易被忽视，从而导致堆焊质量不符合要求，进度受影响，安全隐患多，影响安全生产和维修成本。

例如，磨辊具有较大的尺寸和厚度，采用传统的堆焊方式进行在线修复时，无法将磨辊的焊接部位在堆焊点之前预热到合适的温度，如公开号为CN101433990B的中国专利公开了通过包覆履带加热器的方式将整个工件整体包覆然后进行预热的方法，履带加热器只能在磨辊堆焊修复之间对磨辊进行预热，磨辊的温度只能位置一段时间，尤其是磨辊的内表面，温度下降特别快，无法保证磨辊的堆焊时整体的、持续的加热效果，进而导致焊道与磨辊连接处的强度较低甚至无法连接，堆焊形成的焊道的容易脱落、焊道存在裂纹、焊道不耐磨等现象时有发生，轻则出现返工，重则造成堆焊部位断裂、影响修复进度、增大修复成本等后果。

磨机的作业地点一般较为空旷，空气对磨辊的温度影响较大，使得该专利的预热方法难以适用于磨辊的在线修复工作。例如，由于磨辊堆焊修复的时间较长，在连续的堆焊修复过程中，焊接点不断对磨辊的外表面进行加热，导致外表面的温度不断升高，磨辊的内外表面形成较大温差，易造成磨辊出现径向裂纹，甚至炸裂；又如，当空气温度较低时，磨辊焊接完成的焊道受骤冷作用，焊道容易发生翘起、断裂、脆化等不良后果，导致焊道与磨辊之间、焊道与焊道之间的连接强度变低，堆焊修复效果不佳甚至无法完成。

现有的磨辊在线修复方法，存在堆焊时间较长、焊道连接稳定性较差、无法适用于连续且长时间的堆焊修复工作等缺陷，使得磨辊的在线修复仅仅为在某些特定的情况下可以使用，而无法得到推广应用。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，采用预热空气和散热空气对大型立磨磨辊的提供持续、长时间的加热效果，焊道与大型立磨磨辊的待修复外表面连接紧密，不易脱落，且焊道无裂纹、耐磨性符合修复要求。

本发明采用以下技术方案来实现：

一种大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，包括如下步骤：

S1，清理大型立磨磨辊表面的氧化皮、附着的污物，同时磨平大型立磨磨辊表面的棱角；

S2，通过预热空气对大型立磨磨辊的焊接点之前长度为500～2300mm的辊面进行预热，采用氧乙炔火焰加热的方式对焊接点之前长度为50～150mm的辊面进行二次预热，并通过散热空气对大型立磨磨辊的焊接点之后长度为500～2300mm的辊面进行散热；

S3，在磨平的辊面上采用多层多道焊接的方式堆焊焊丝，焊完一道后，接着焊下一道，直至将整个大型立磨磨辊的表面焊满；

S4，大型立磨磨辊的表面焊满后，破除表面焊渣，对大型立磨磨辊进行热处理操作；

S5，热处理操作完毕后，对大型立磨磨辊表面进行机械加工。

采用本发明的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法对大型立磨磨辊进行修复时，能够实现连续、长时间的堆焊修复工作，不存在拆卸、运输和装配过程，可节省大量的人力、物力和时间成本，采用预热空气和散热空气对大型立磨磨辊的提供持续、长时间的加热效果，焊道与大型立磨磨辊的待修复外表面连接紧密，不易脱落，且焊道无裂纹、耐磨性符合修复要求。

优选的方案，修复时，环境中的空气相对湿度为45％～80％。当环境中的空气相对湿度超过85％时，焊接点区域温度超过1300℃，空气中的水分会在此位置对焊丝形成一定的腐蚀作用，导致焊道的耐磨性降低，而当环境中的空气相对湿度为45％～80％时，空气中的水分不会对焊丝的耐磨性造成不良影响。

优选的方案，步骤S2中，预热空气的温度为200～450℃，散热空气的温度为160～440℃。预热空气和散热空气可以通过连通的管道循环使用，有效降低了热能的浪费，节省了堆焊修复的费用。

优选的方案，步骤S2中，采用氧乙炔火焰的中心焰对辊面进行二次预热，二次预热温度为360～450℃。通过氧乙炔火焰对焊接点之前的位置进行二次预热，降低了采用预热空气预热设备的安装难度，且能够有效保证预热后的辊面在焊接点的位置具有合适的焊接温度，进一步保证了焊道与大型李磨磨辊的待修复外表面的连接强度。此外，采用氧乙炔火焰的中心焰，能够避免氧乙炔火焰的外焰中过量的氧和内焰中过量的碳对焊接造成不良影响，保证了焊接的强度，能够防止焊道变脆、避免焊道裂纹的产生。

进一步优选的方案，步骤S3中，所述堆焊焊丝时的工艺参数控制为：焊接电流520～600A，焊接电压为28～32V，焊接速度80～130mm/min。采用本发明的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，在此焊接工艺条件下，散热空气在带走焊接点产生的高温的同时，能够将焊接产生的高温转化为散热空气的温度，将散热空气和预热空气通过管道连接循环利用，在此焊接工艺条件下，散热空气吸收的热量可以基本抵消预热空气在输送过程中的热量损失，降低了加热所耗费的热能，减小了在线修复时热能的供给难度。

优选的方案，步骤S3中，每层焊道宽度为6～8mm，厚度为3～4mm。由于本发明采用预热空气和散热空气持续为大型立磨磨辊进行持续、长时间的加热效果，焊道与磨辊之间、焊道与焊道之间的连接紧密，焊道的宽度及厚度可相对于现有技术得到较大提高，焊道宽度及厚度的提高，一方面保证了焊道的密度，增强了焊道的耐磨性，另一方面，与现有的窄焊道相比，本发明的焊道的强度更高，相邻焊道之间的连接更紧密，每一个堆焊层之间的空隙、压缩量更小，因而使用寿命更长。

进一步优选的方案，步骤S3中，相邻焊道的焊丝搭接量为1/6～1/5。

优选的方案，步骤S4中，所述热处理操作包括保温阶段和降温阶段，在保温阶段，所述预热空气温度为600～800℃，散热空气温度为550～800℃，保持此状态2～3h。

由于本发明可以实现连续、长时间的堆焊工作，且在堆焊工作时，大型立磨磨辊整体堆焊层的温度能够维持较高的温度，与现有技术相比，本发明的保温阶段时间仅为2～3h，且无需将大型立磨磨辊从磨机上拆卸安装、无需将大型立磨磨辊安放于专门的热处理操作中进行热处理操作，修复时间降低得到极大的降低，以我公司对某直径为2.5m的某磨辊磨辊堆焊修复为例，若采用返厂修复，从该磨辊磨辊的拆卸、运输、修复、运输、安装到磨机上的总时间大约需要45天，企业因此修复时间因为对物料进行加工造成的直接经济损失达1200万元，而采用该大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法进行修复仅耗时8天，为该企业减少生产损失至少900万元。

另一个优选的方案，步骤S4中，所述热处理操作包括保温阶段和降温阶段，在保温阶段，将履带加热器包覆在大型立磨磨辊的侧壁，所述履带加热器的加热温度为600～800℃，保持此状态2～3h。

进一步优选的方案，所述降温阶段的具体操作为：以100～180℃/h的速度降低预热空气和散热空气的温度，当预热空气和散热空气温度达到5～50℃后，保温0.5～2h。

本发明的有益效果是：

1、采用本发明的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法对大型立磨磨辊进行修复时，能够实现连续、长时间的堆焊修复工作，不存在拆卸、运输和装配过程，可节省大量的人力、物力和时间成本，采用预热空气和散热空气对大型立磨磨辊的提供持续、长时间的加热效果，焊道与大型立磨磨辊的待修复外表面连接紧密，不易脱落，且焊道无裂纹、耐磨性符合修复要求。

2、采用本发明的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，散热空气在带走焊接点产生的高温的同时，能够将焊接产生的高温转化为散热空气的温度，将散热空气和预热空气通过管道连接循环利用，在此焊接工艺条件下，散热空气吸收的热量可以基本抵消预热空气在输送过程中的热量损失，降低了加热所耗费的热能，减小了在线修复时热能的供给难度。

3、由于本发明采用预热空气和散热空气持续为大型立磨磨辊进行持续、长时间的加热效果，焊道与磨辊之间、焊道与焊道之间的连接紧密，焊道的宽度及厚度可相对于现有技术得到较大提高，焊道宽度及厚度的提高，一方面保证了焊道的密度，增强了焊道的耐磨性，另一方面，与现有的窄焊道相比，本发明的焊道的强度更高，相邻焊道之间的连接更紧密，每一个堆焊层之间的空隙、压缩量更小，因而使用寿命更长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种用于本发明的空气输送系统的结构示意图。

图中，1、热风炉；11、进风口；12、热气输入口；13、热循环进风口；2、热风管道；3、回收管道；4、U形管；5、钢丝层。

具体实施方式

下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，包括如下步骤：

S1，清理大型立磨磨辊表面的氧化皮、附着的污物，同时磨平大型立磨磨辊表面的棱角；

S2，修复时，环境中的空气相对湿度为60％，通过温度为430～450℃的预热空气对大型立磨磨辊的焊接点之前长度为500～1000mm的辊面进行预热，采用氧乙炔火焰的中心焰对焊接点之前长度为50～90mm的辊面进行二次预热，二次预热的温度为440～450℃，并通过温度为430～440℃的散热空气对大型立磨磨辊的焊接点之后长度为500～1000mm的辊面进行散热；

S3，在磨平的辊面上采用多层多道焊接的方式堆焊焊丝，所述堆焊焊丝时的工艺参数控制为：焊接电流520A，焊接电压为32V，焊接速度80mm/min，焊完一道后，接着焊下一道，每层焊道宽度为6mm，厚度为3mm，相邻焊道的焊丝搭接量为1/5，直至将整个大型立磨磨辊的表面焊满；

S4，大型立磨磨辊的表面焊满后，破除表面焊渣，对大型立磨磨辊进行热处理操作，所述热处理操作包括保温阶段和降温阶段，在保温阶段，将履带加热器包覆在大型立磨磨辊的侧壁，所述履带加热器的加热温度为800℃，保持此状态3h，在降温阶段，以180℃/h的速度降低履带加热器的温度，当履带加热器的温度达到50℃后，保温2h；

S5，热处理操作完毕后，对大型立磨磨辊表面进行机械加工。

实施例2

一种大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，包括如下步骤：

S1，清理大型立磨磨辊表面的氧化皮、附着的污物，同时磨平大型立磨磨辊表面的棱角；

S2，修复时，环境中的空气相对湿度为60％，通过温度为350～370℃的预热空气对大型立磨磨辊的焊接点之前长度为800～2300mm的辊面进行预热，采用氧乙炔火焰的中心焰对焊接点之前长度为50～150mm的辊面进行二次预热，二次预热的温度为360～370℃，并通过温度为330～350℃的散热空气对大型立磨磨辊的焊接点之后长度为800～2300mm的辊面进行散热；

S3，在磨平的辊面上采用多层多道焊接的方式堆焊焊丝，所述堆焊焊丝时的工艺参数控制为：焊接电流600A，焊接电压为28V，焊接速度110mm/min，焊完一道后，接着焊下一道，每层焊道宽度为8mm，厚度为4mm，相邻焊道的焊丝搭接量为1/6，直至将整个大型立磨磨辊的表面焊满；

S4，大型立磨磨辊的表面焊满后，破除表面焊渣，对大型立磨磨辊进行热处理操作，所述热处理操作包括保温阶段和降温阶段，在保温阶段，所述预热空气温度为600～620℃，散热空气温度为550～570℃，保持此状态3h，在降温阶段，以100℃/h的速度降低预热空气和散热空气的温度，当预热空气和散热空气温度达到5℃后，保温0.5h；

S5，热处理操作完毕后，对大型立磨磨辊表面进行机械加工。

实施例3

一种大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，包括如下步骤：

S1，清理大型立磨磨辊表面的氧化皮、附着的污物，同时磨平大型立磨磨辊表面的棱角；

S2，修复时，环境中的空气相对湿度为45％，通过温度为200～220℃的预热空气对大型立磨磨辊的焊接点之前长度为500～1500mm的辊面进行预热，采用氧乙炔火焰的外焰对焊接点之前长度为100～130mm的辊面进行二次预热，二次预热的温度为360～370℃，并通过温度为160～180℃的散热空气对大型立磨磨辊的焊接点之后长度为200～1500mm的辊面进行散热；

S3，在磨平的辊面上采用多层多道焊接的方式堆焊焊丝，所述堆焊焊丝时的工艺参数控制为：焊接电流550A，焊接电压为30V，焊接速度95mm/min，焊完一道后，接着焊下一道，每层焊道宽度为7.5mm，厚度为4mm，相邻焊道的焊丝搭接量为1/6，直至将整个大型立磨磨辊的表面焊满；

S4，大型立磨磨辊的表面焊满后，破除表面焊渣，对大型立磨磨辊进行热处理操作，所述热处理操作包括保温阶段和降温阶段，在保温阶段，所述预热空气温度为780～800℃，散热空气温度为780～800℃，保持此状态2h，在降温阶段，以130℃/h的速度降低预热空气和散热空气的温度，当预热空气和散热空气温度达到20℃后，保温1h；

S5，热处理操作完毕后，对大型立磨磨辊表面进行机械加工。

实施例4

一种大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，包括如下步骤：

S1，清理大型立磨磨辊表面的氧化皮、附着的污物，同时磨平大型立磨磨辊表面的棱角；

S2，修复时，环境中的空气相对湿度为80％，通过温度为280～300℃的预热空气对大型立磨磨辊的焊接点之前长度为100～2300mm的辊面进行预热，采用氧乙炔火焰的中心焰对焊接点之前长度为70～110mm的辊面进行二次预热，二次预热的温度为410～420℃，预热空气温度为260～280℃，并通过散热空气对大型立磨磨辊的焊接点之后长度为100～2300mm的辊面进行散热，散热空气的温度为270～280℃；

S3，在磨平的辊面上采用多层多道焊接的方式堆焊焊丝，所述堆焊焊丝时的工艺参数控制为：焊接电流575A，焊接电压为29V，焊接速度130mm/min，焊完一道后，接着焊下一道，每层焊道宽度为6mm，厚度为3.5mm，相邻焊道的焊丝搭接量为1/5，直至将整个大型立磨磨辊的表面焊满；

S4，大型立磨磨辊的表面焊满后，破除表面焊渣，对大型立磨磨辊进行热处理操作，所述热处理操作包括保温阶段和降温阶段，在保温阶段，所述预热空气温度为680～700℃，散热空气温度为670～690℃，保持此状态2.5h，在降温阶段，以150℃/h的速度降低预热空气和散热空气的温度，当预热空气和散热空气温度达到35℃后，保温1.5h；

S5，热处理操作完毕后，对大型立磨磨辊表面进行机械加工。

在实施例2～4中，采用如图1所示的空气输送系统进行操作，所述空气输送系统包括热风炉1、热风管道2和回收管道3，所述热风管道2的一端与热风炉1的热气输入口12连通，所述热风管道2的另一端通过U形管4与回收管道3的一端连通，所述回收管道3的另一端与热风炉1的热循环进风口13连通，所述热风管道2的侧壁上开设有第一热能交换通道，所述回收管道3的侧壁上开设有与第一热能交换通道相对于U形管4对称设置的第二热能交换通道，所述第一热能交换通道与第二热能交换通道的侧壁上均设有钢丝层5，所述大型立磨磨辊安放于所述第一热能交换通道和第二热能交换通道中，所述钢丝层5与大型立磨磨辊抵接。

钢丝层5的设置能够有效避免热风吹散到外界环境中，极大地减少热风与大气的能量交换，在待修复磨辊旋转时，钢丝层5具有一定的形变能力，在防止空气交换的同时不会过多的提高为待修复磨辊提供动力的电机的负荷。

冷空气从进风口11进入热风炉1中，加热后变成预热空气，通过热风管道2与大型立磨磨辊进行热交换，预热空气中的热量传递到大型立磨磨辊上，预热空气的温度降低，到达回收管道3时与大型立磨磨辊进行第二次热量交换，能够吸收焊接产生的热量，有效避免了焊道因温度过高与大型立磨磨辊的待修复外表面连接不紧密现象的发生，能够使焊道不易脱落，无裂纹，还补充了焊道的能量，提高了对大型立磨磨辊的保温作用。

Claims (10)

1.一种大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，清理大型立磨磨辊表面的氧化皮、附着的污物，同时磨平大型立磨磨辊表面的棱角；

S2，通过预热空气对大型立磨磨辊的焊接点之前长度为500～2300mm的辊面进行预热，采用氧乙炔火焰加热的方式对焊接点之前长度为50～150mm的辊面进行二次预热，并通过散热空气对大型立磨磨辊的焊接点之后长度为500～2300mm的辊面进行散热；

S3，在磨平的辊面上采用多层多道焊接的方式堆焊焊丝，焊完一道后，接着焊下一道，直至将整个大型立磨磨辊的表面焊满；

S4，大型立磨磨辊的表面焊满后，破除表面焊渣，对大型立磨磨辊进行热处理操作；

S5，热处理操作完毕后，对大型立磨磨辊表面进行机械加工。

2.根据权利要求1所述的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，其特征在于：修复时，环境中的空气相对湿度为45％～80％。

3.根据权利要求1所述的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，其特征在于：步骤S2中，预热空气的温度为200～450℃，散热空气的温度为160～440℃。

4.根据权利要求3所述的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，其特征在于：步骤S2中，采用氧乙炔火焰的中心焰对辊面进行二次预热，二次预热温度为360～450℃。

5.根据权利要求4所述的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，其特征在于：步骤S3中，所述堆焊焊丝时的工艺参数控制为：焊接电流520～600A，焊接电压为28～32V，焊接速度80～130mm/min。

6.根据权利要求1所述的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，其特征在于：步骤S3中，每层焊道宽度为6～8mm，厚度为3～4mm。

7.根据权利要求6所述的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，其特征在于：步骤S3中，相邻焊道的焊丝搭接量为1/6～1/5。

8.根据权利要求1所述的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，其特征在于：步骤S4中，所述热处理操作包括保温阶段和降温阶段，在保温阶段，所述预热空气温度为600～800℃，散热空气温度为550～800℃，保持此状态2～3h。

9.根据权利要求1所述的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，其特征在于：步骤S4中，所述热处理操作包括保温阶段和降温阶段，在保温阶段，将履带加热器包覆在大型立磨磨辊的侧壁，所述履带加热器的加热温度为600～800℃，保持此状态2～3h。

10.根据权利要求8或9所述的大型立磨磨辊的在线堆焊修复方法，其特征在于：在降温阶段，以100～180℃/h的速度降低预热空气和散热空气的温度，当预热空气和散热空气温度达到5～50℃后，保温0.5～2h。