辊压机堆焊修复

万方数据万方数据连铸辊堆焊修复技术研究及应用专业：材料工程硕士生：徐斌导师：杜忠泽教授刘俊良高工摘要针对新钢连铸辊的使用情况，分析了不同连铸辊的失效形式，根据新钢连铸辊的材质情况，选用焊丝1Cr13Ni4Mo2，焊丝直径Ф3.2mm，匹配烧结焊剂SJ301, 对不同直径大小的连铸辊进行堆焊试验，通过化学成分的分析、金相组织的观察及宏观硬度的测定等手段对连铸辊表面堆焊层部位前后变化进行了系统分析。

结果表明不同直径的连铸辊热影响区组织不一样，直径小的晶粒较粗大，并有铁素体存在，较大直径连铸辊组织基本由索氏体组织组成；不同直径大小的连铸辊，焊缝组织基本相同，都是由马氏体+少量的铁素体组织组成。

同时随着辊径的增大，相对应的每层硬度略有增加。

相同辊径大小的连铸辊从第一层到第三层硬度逐渐减少。

对不同辊径大小的连铸辊采用不用的焊接工艺参数，进行堆焊试验后再采用不同的热处理工艺，研究了不同的热处理工艺对堆焊层的影响，结果表明随着退火温度的增大，连铸辊表面硬度逐渐降低；随辊径的增大连铸辊表面硬度增加。

随着退火温度由580℃到降低到500℃，焊缝组织也由贝氏体组织转变成马氏体组织。

通过对不同的连铸辊采用不同的焊接工艺及热处理工艺进行堆焊，投入到连铸机生产过程中，经证明采用堆焊的连铸辊寿命明显高于新辊水平，为此堆焊后的连铸辊体现出良好的经济效益。

关键词：连铸辊；堆焊工艺；组织性能；热处理；应用Research and Application on the Surfacing Welding Technology of the Continuous Casting RollSpecialty:Materials EngineeringName:XU BinInstructors:Professor DU Zhong-zeSenior Engineer LIU Jun-liangAbstractIt was Analyzed the different failure mode of the continuous casting roll By The use of continuous casting roll. The material of the continuous casting roll, selection of welding wire 1Cr13Ni4Mo2, wire 3.2mm diameter, matching agglomerated flux SJ301,to the surfacing welding testing, By means of analysis the chemic component, optical structure and measuring the hardness, the samples with the hardface layer of continuous casting roll were studied. The results show that the microstructure in heat affected zone are not the same in the continuous casting roll diameter, the grain is coarse in the smaller diameter roll, mainly containing ferrite, larger diameter of roll casting microstructure is mainly composed of sorbite organization; continuous casting roller of different sizes, the weld microstructure are the same, is composed of martensite and a small amount of ferrite. At the same time as the roll diameter increases, the hardness of each layer corresponding to slightly increase. Continuous casting roll the same roll diameter decreased from the first layer to the third layer hardness.For different roll diameter of roll casting size without the use of welding parameters, the welding test after different heat treatment processes, studied the effect of different heat treatment process on the surfacing layer, the result showed that with the increase of annealing temperature, the surface hardness of roll casting gradually reduced. The surface hardness of continuous casting roller and roller diameter small A continuous casting roll hardness is larger than the diameter of the small roller. As the annealing temperature from 580℃ to 500℃, the weld microstructure consists of bainitetransformation into martensite.Through the different surfacing and heat treatment processes of continuous caster roll, proved by surfacing welding roll was significantly higher than that in the new roll, the casting roll has good economic benefit.Key Words: continuous casting roll; surfacing welding technology; structure property;heat treatment; Application目录Abstract (I)1 绪论 (1)1.1 连铸工艺 (1)1.2 连铸机功能 (2)1.2.1 结晶器结构与用途 (2)1.2.2 扇形段和拉矫机 (4)1.2.3 支撑导向段－零段 (5)1.2.4 扇形段 (5)1.3 连铸辊工作特点 (5)1.4 连铸辊堆焊技术 (7)1.5 本课题的研究目的与内容 (9)2 连铸辊堆焊工艺 (10)2.1 新钢连铸辊使用概况 (10)2.2 焊接工艺设计 (13)2.2.1 焊接材料的选用 (13)2.2.2 堆焊焊剂的选用 (15)2.2.3 埋弧焊工艺参数的优化 (16)2.3 堆焊工艺流程 (17)2.4 本章小结 (19)3 连铸辊堆焊工艺试验 (20)3.1 埋弧堆焊设备系统 (20)3.2 埋弧堆焊工艺参数确定 (21)3.3 堆焊工艺试验方法 (23)3.4 试验结果检测 (24)3.5 试验结果分析 (24)3.5.1 化学成分分析 (24)3.5.2 金相检测结果分析 (25)3.5.3 硬度检测结果 (28)3.6 本章小结 (28)4 连铸辊堆焊工艺优化 (30)I4.1 试验方法 (30)4.2 试验结果分析 (31)4.3 本章小结 (33)5 连铸辊堆焊的生产应用 (34)5.1 新钢连铸辊堆焊工艺 (34)5.2 连铸辊堆焊操作要求 (34)5.3 堆焊连铸辊上线使用情况 (37)5.4 本章小结 (37)6 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)攻读硕士学位期间发表的学术论文 (43)II1 绪论1.1 连铸工艺连铸是将液态金属经过一组特殊的冷却和支撑装置连续地浇铸成一定断面形状的铸坯的过程[1]。

第一部分堆焊材料的磨损1.磨损的基本概念磨损是由摩擦引起的，在建材、冶金、矿山、电力、机械、国防以及航空、航天等等行业处处存在摩擦，处处都有磨损。

材料磨损是两个以上的物体摩擦表面在法向力的作用下，相对运动及有关介质、环境温度的作用使其发生形状、尺寸、组织和性能变化的过程。

从磨损的特征与结果分析，任何一种磨损都发生在物体的工作表面上，但不仅物体表面宏观发生变化，而且物体微观组织结构及其性能也会发生变化。

从物理与化学观点分析，磨损是发生在两物体相对运动的表面，而且是在很薄的一层工作表面上，在磨损过程中一个重要的特征是机械能转变为热能，加热与冷却都以非常快的速度进行，物体表面具有相当大的活性和相当高的自由能，材料表面与亚表面的组织与性能同内部是不一样的。

对固体金属来说，当温度低时，原子活动较弱，低温变形后，表面的原子数将不会有多大变化，而在高的温度下，表面原子的活动能力增强，因此，材料的结构可能会出现某种程度的调整与改变，结果使金属性质和能量发生变化。

材料表面原子会与环境（介质）发生相互作用，产生物理吸附、化学吸附或化学反应，使材料表面可能产生加工硬化层或者形成表面织构，将会影响材料的磨损过程。

可以说磨损是一个动态过程。

从原子与作用力分析，由于相互接触的两物体表面，其中一物体表面的原子能与另一物体表面的原子极靠近，甚至进入斥力场，在相对运动时，两表面分子就会产生能量损耗。

在相对运动中将有些原子进入斥力场，而有另一些原子将离开斥力场，其变化大小，决定于接触程度，而其定量数决定于统计学的相率。

当两物体充分接近时，原子将被排斥而其自然的趋向是回到它原来的位置上去，然而这是个似乎不可能的假说，即原子可能被撞击出，并运动得足够远，以至进入相对表面上另一个原子场内，在这里得到新的平衡位置。

也就是说原子可以从一个物体表面上被对面的另一个物体表面俘获去。

按汤姆林逊的著作，这就是磨损的实质。

不管如何定义磨损，材料的磨损必然包括三大要素：1、材料的表面特征；2、另一物质（液体、气体和固体）的接触特性，即接触方式、力的传递和表面变形等；3、相对运动。

辊压机辊面堆焊、维护与保养作者：王欣黄智泉张永生单位：郑州机械研究所辊压机自20世纪80年代中期问世以来，已广泛应用于各种粉磨作业。

辊压机在水泥粉磨系统中有以下优点：降低粉磨电耗，提高磨机产量；提高水泥产品质量；噪音小。

但也有其缺点，其最大的缺点是辊面磨损问题。

有些厂家的辊压机运行一段时间以后，就处于经常维修状态，令厂家十分头痛。

1辊压机的运行特点辊压机是由2个运动速度相同的辊子组成，物料由辊子上部喂料口卸下，进入辊间的逢隙中，在高压研磨力(辊间压力在5 0～300MPa之间)的作用下，物料受到挤压，受压物料变成了密实但充满裂纹的扁平料饼，使物料的易磨性得到明显改善。

辊压原理如图1所示。

2辊压机辊面堆焊保养技术目前在国内外辊压机制造中，常用的辊体材料多为Cr、w、Mo、V合金、45号钢等锻件，国外也有采用铸件的。

但铸件不如锻件使用效果好。

长期以来，对辊压机辊面保养技术的研究，国内外均进行了大量的工作。

其中，整体铸造式、堆焊式、硬质合金柱钉式等方法就是不同时期的研究成果。

整体铸造式属于早期技术，目前已不多用；硬质合金柱钉式则因其对物料中的异物过于敏感或造价过于昂贵而难于推广使用。

从对耐磨性、对工况的适应性以及使用、维护的方便性等诸多因素考虑，目前认为堆焊方法效果最好。

堆焊成功的关键在于合理设计辊面的耐磨材质和花纹形式以及制定辊面局部和整体的现场修复工艺。

目前国内外常用的辊面耐磨花纹形式如图2--0所示。

辊压机辊面的磨损为高应力磨损，其耐磨效果决定于辊面耐磨材料的表面硬度及韧性。

辊压机辊面修复包括局部修复和全面修复。

局部修复需根据损伤深度确定修复层。

修复耐磨层前应对表面水泥灰和辊面疲劳层进行清理，补焊材料应与原辊体有良好的相容性和良好的冷焊效果，同时应焊过渡层，以避免焊接应力太大，破坏原辊体。

局部修复一般采用焊条或CO：气保护焊丝等进行堆焊。

整体修复是指对辊体局部反复修复5～8次后，由于母体反复承受高压挤压应力作用，焊接微裂纹不断扩展，辊体会产生一定厚度的疲劳层，用碳弧气刨在磨损比较严重的辊面上刨出几道槽检查裂纹情况，会发现辊子深处有很多层状裂纹，较浅的距辊面约10 mm，较深的距辊面约20～30 mlTl，局部深达50～60 mlil，并且多数裂纹都沿辊子周向延伸。

磨辊、磨盘、轧辊、轴齿等硬面堆焊修复技术及施工方案磨辊、磨盘、轧辊、轴齿等设备由于工艺特点，在运行过程中，其表面磨损减薄极为严重，影响设备使用寿命，因此必须采取防磨和修复措施。

目前堆焊工艺是硬面修复最先进的工艺技术之一。

针对上述设备磨损特点，根据我公司长年从事该行业实际防护施工经验，我们设计选用明弧堆焊工艺，对被磨损表面进行修复，能满足要求，可提高焊件的使用寿命1.5-2.0倍（如磨辊、磨盘，使用寿命可由6000小时提高到8000小时以上）。

用堆焊修复焊件只需新件费用的20-30%，还可缩短修理和更换零件的时间，从而提高生产率，降低成本。

明弧堆焊设备及技术简介➢设备构成：逆变电源OTC-600、便携式操作架、送丝校直机构、水冷焊枪系统、冷却水装置、焊道水冷喷雾装置➢设备特点简介——ARC-NMB7-1型全自动便携式焊接设备具有如下特点：1、设备小型化：具有体积小、重量轻、拆装方便；2、电气控制集约化：采用电子处理系统，利用微处理器内嵌的程序及外部参数设置，实现焊接全自动控制；3、设备自动化：采用PLC控制，LCD显示方式，所有参数都以数字方式清楚地显示，方便监控设备运行状态及焊接过程，降低劳动强度，避免了人工误操作及焊接质量的不稳定，提高了堆焊工作效率与产品质量；4、在线或离线均可操作：磨煤机磨辊、磨盘的修复、无须将其拆下，可节省大量维修时间和减小劳动强度；5、采用循环水冷焊枪，适合大电流大功率焊接，同时采用逆变电源，输出焊接电源平稳，焊渣飞溅小，高效节能。

磨煤机在线堆焊相关图片：磨盘堆焊磨盘堆焊时的设备安装情况➢技术简介堆焊是用焊接的方法借助于药心焊接技术将一些不易加工成型而又性能优异的合金材料堆敷在工件表面上的一种工艺过程，其目的是在焊件表面获得耐磨、耐热、耐腐蚀等特殊性能的熔敷金属层，或是为了恢复和增加焊件的尺寸。

明弧堆焊是国际上先进的自动调频焊接技术，具有焊道冷却速度快、焊缝硬度高、热影响区小、不易产生裂纹及剥落现象等优点。

辊压机辊子的堆焊修复方法作者：杜金龙来源：《中国房地产业·上旬》2017年第09期【摘要】本文概述了辊压机的组成及工作原理，对辊压机辊面的磨损机理进行了介绍，同时探讨了辊子堆焊修复的材料及工艺选择，以供参考。

【关键词】辊压机；辊子；堆焊修复辊压机是应用于各种粉磨作业中的主机设备，具有能耗低、产量高、噪音小、结构简单便于检修等优点。

其主要缺点是辊子辊面容易磨损，影响辊压机效率的发挥。

因此，对磨损的辊子及时进行修复，延长辊面的使用寿命，是辊压机使用维护中的关键所在。

1、辊压机的概述辊压机主要通过两只相向转动的磨辊实现粉碎，在其对物料进行粉碎时，对设备中的内应力进行了较好应用，不仅高效节能，而且能取得较好的粉碎效果。

在辊压机中，两只磨辊的安装方式有所不同，一其能够活动，另一只被固定，在实际情况中，活动辊轴承座一般与液压系统进行连接，而固定辊则被固定在主机内。

受液压系统的影响，活动辊接受到极大压力，并将这些压力转移到压力区中的物料上，从而对物料进行有效粉碎。

在辊压机作用下的物料，会出现各种裂纹，而且整体硬度被降低，所以能够较好增加产量，提高经济效益。

2、辊压机辊面的磨损机理辊压机挤压工作部分主要由两个速度相同、相对运动的辊子组成。

物料由辊子上部喂料口卸下，进入辊子间的缝隙中，在辊子高压力的作用下，物料在两个辊子辊面之间相互挤压和摩擦，变成密实但充满裂纹的扁平料饼，使物料的易磨性得到明显改善。

辊面的磨损类型属于典型的高应力磨料磨损。

在循环载荷作用下，表层下组织的塑性变形继续发展，在表面一定深度的位置也将萌生裂纹，并逐步扩展。

当裂纹扩展后，裂纹以上的材料断裂剥落，造成疲劳损坏。

因此，辊子的磨损机理是辊面的高应力磨料磨损和辊面亚表层的疲劳磨损共同作用的结果。

较浅的裂纹破坏层距辊面约10mm，较深的裂纹距辊面约20～30mm，局部甚至深达50.60mm，并且随着使用时间加长，裂纹沿辊子周向延绵不断向外发散扩展，造成辊子局部或成片剥落。

辊面维护、修复培训资料一、辊面堆焊技术：1.我公司的辊面堆焊技术是同英国焊接合金（W.A）有限公司合作亚洲独家合作（技术、焊材）。

英国W.A公司是世界一流的焊接设备、焊材研发、生产厂家，并制定与之相适应的焊接工艺。

许多国际知名企业如生产力磨的德国的莱歇、非凡，生产滚压机的德国洪堡、伯力鸠斯、魁伯恩都使用英国W.A公司的焊材及焊接工艺，并推荐其用户在辊面维护时使用。

其优点为：一是辊面硬度高，可达HRC55以上，耐磨性好，在纯硅酸盐水泥生产中辊面使用寿命可达8000小时以上，（辊面不受金属、大块异物损伤），有其它辅材含有高游离二氧化硅、铁粉的生产情况下，若及时清仓、除铁任可确保辊面使用寿命较长。

二是修复性好，可仅仅只修复一字条纹（局部受损可经行局部修复），也可以修复硬化层加一字纹。

2.焊接工艺、技术紧跟世界先进行业，同时在实际操作过程中遇到任何技术难题，都可以得到世界一流焊接专家的技术支持，确保客户得到世界一流焊接服务。

3.辊面焊接步骤：升温→过渡层施焊（2层）→硬化层（3层）→一字纹→保温、降温。

二、物料的易磨性1.熟料：熟料中C3S(硅酸三钙)、C3A（铝酸三钙）易磨性好，C2S(硅酸二钙)易磨性较差。

快冷料易磨性较好。

熟料储存一段时间后比刚出窑的熟料易磨性好。

2.金属及粉末:本身硬度高,易磨性差.有资料统计,在矿渣粉磨中金属含量每增加0.1％,辊子金属消耗量增加10％。

3.游离二氧化硅(fSiO2):硬度大,易磨性差.三、造成辊面受损、快速磨损的原因及其解决办法:(一)大块异物1.大块金属:孰料运输、检修过程中进入的钢球、铁块、螺栓等,磨尾漏钢球(排渣口的钢球)会直接让辊面受到高压冲击,轻则辊面出现凹坑、一字纹局部脱,重则辊面掉块、分层。

2.大块物料:超过辊径5％的大块物料太多时,由于物料在高压下达到压缩极限时,其硬度变得很大而对辊面产生高压冲击,使辊面受损.(大块物料其他危害:引起偏料、瞬间高压对轴承和阀件的冲击。

辊压机优化操作与常见故障处理发布时间：2023-02-23T02:31:02.607Z 来源：《新型城镇化》2023年1期作者：刘万增[导读] 其工作原理是依靠两个水平安装且同步相向旋转的挤压辊对物料进行高压粉碎，达到预粉磨作用。

新疆圣雄能源股份有限公司水泥厂新疆维吾尔自治区吐鲁番市 838001摘要：对辊压机工艺生产优化操作，以提高产质量。

同时对设备运行中常见故障逐一分析，并采取相应措施，提高了设备运转率。

关键词：辊压机优化操作故障处理我单位水泥生产采用辊压机+球磨机闭路系统，其中辊压机规格型号：HFCG180-120，生产能力：700-900t/h。

其工作原理是依靠两个水平安装且同步相向旋转的挤压辊对物料进行高压粉碎，达到预粉磨作用。

在联合粉磨生产中，我们采取严格的工艺管控措施，不断优化操作参数，提高了产质量，降低单位能耗。

并对设备运行中常见的一些故障分析处理，取得一定效果，现总结如下，供同行参考。

一、优化操作管控措施（1）从称重仓至辊压机入口必须通畅。

辊压机的能力的发挥与进料是否顺畅有直接关系。

在称重仓至辊压机的溜子上安装有棒阀、电液阀或气动阀，这些阀门在辊压机工作时应全部打开。

从称重仓至辊压机的溜子里应该充满着物料并整体垂直向下流动，不允许断断续续流动。

溜子内侧应是光滑平面，不允许有任何阻碍物料流动的东西，比如为防止溜子磨漏焊接了角钢或内部增加的衬板等，都会阻碍物料流动。

在称重仓内粗细物料混合在一起，形成最大堆积容重，通过溜子整体向下流动进入辊压机，对辊压机实行过饱和喂料，辊压机的能力就能充分发挥。

（2）压力的合理调节。

调节辊压机液压系统的压力，从而调节辊子对物料的挤压力。

挤压力大，物料被挤压的效果就好，但有两个前提必须注意，辊压机活动辊的左右两侧必须形成辊缝，所加的压力才能完全作用在物料上，否则加压是无效的；另一点须注意的是压力增加后辊压机主电机的电流是否增加，如果没有增加，说明此次加压无效，应该退回到原来的设置，液压系统工作压力一般为8.5-9.5Mpa。

辊压机辊子的堆焊修复方法本文概述了辊压机的组成及工作原理，对辊压机辊面的磨损机理进行了介绍，同时探讨了辊子堆焊修复的材料及工艺选择，以供参考。

标签：辊压机；辊子；堆焊修复辊压机是应用于各种粉磨作业中的主机设备，具有能耗低、产量高、噪音小、结构简单便于检修等优点。

其主要缺点是辊子辊面容易磨损，影响辊压机效率的发挥。

因此，对磨损的辊子及时进行修复，延长辊面的使用寿命，是辊压机使用维护中的关键所在。

1、辊压机的概述辊压机主要通过两只相向转动的磨辊实现粉碎，在其对物料进行粉碎时，对设备中的内应力进行了较好应用，不仅高效节能，而且能取得较好的粉碎效果。

在辊压机中，两只磨辊的安装方式有所不同，一其能够活动，另一只被固定，在实际情况中，活动辊轴承座一般与液压系统进行连接，而固定辊则被固定在主机内。

受液压系统的影响，活动辊接受到极大压力，并将这些压力转移到压力区中的物料上，从而对物料进行有效粉碎。

在辊压机作用下的物料，会出现各种裂纹，而且整体硬度被降低，所以能够较好增加产量，提高经济效益。

2、辊压机辊面的磨损机理辊压机挤压工作部分主要由两个速度相同、相对运动的辊子组成。

物料由辊子上部喂料口卸下，进入辊子间的缝隙中，在辊子高压力的作用下，物料在两个辊子辊面之间相互挤压和摩擦，变成密实但充满裂纹的扁平料饼，使物料的易磨性得到明显改善。

辊面的磨损类型属于典型的高应力磨料磨损。

在循环载荷作用下，表层下组织的塑性变形继续发展，在表面一定深度的位置也将萌生裂纹，并逐步扩展。

当裂纹扩展后，裂纹以上的材料断裂剥落，造成疲劳损坏。

因此，辊子的磨损机理是辊面的高应力磨料磨损和辊面亚表层的疲劳磨损共同作用的结果。

较浅的裂纹破坏层距辊面约10mm，较深的裂纹距辊面约20～30mm，局部甚至深达50.60mm，并且随着使用时间加长，裂纹沿辊子周向延绵不断向外发散扩展，造成辊子局部或成片剥落。

除了正常磨损外，如果螺栓、铁块等金属异物进入料层也会造成辊面损坏。