MLS立磨磨辊的堆焊修复技术

付金强杨 威

1. 葛洲坝集团水泥有限公司，湖北 荆门 448000；2. 郑州机械研究所，河南 郑州 450001

MLS立磨磨辊的堆焊修复技术

付金强1杨 威2

1. 葛洲坝集团水泥有限公司，湖北 荆门 448000；2. 郑州机械研究所，河南 郑州 450001

MLS立磨磨辊系分瓣式结构，是采用液压传动提升压力框架来整体提升3只磨辊。设计开发MLS类型立磨离线堆焊的安装胎具，实现该类磨辊离线堆焊；设计开发的MLS类型立磨在线堆焊用弯枪，可提高在线堆焊中焊枪安装的效率，提高在线堆焊施工进度。离线堆焊的要点为切割、补焊；在线堆焊中主要是补焊。MLS类立磨磨辊的分瓣式结构决定其适宜在线堆焊。MLS类型立磨堆焊修复的案例再次验证了ZD90X-O系列耐磨堆焊焊丝具有良好的耐磨性。

MLS立磨 磨辊 堆焊 离线 在线 焊材

0 引言

MLS类型的立磨常见的型号有MLS3123、MLS3424、MLS3626（及其加强型）、MLS3726、MLS4028、MLS4531等等，其主要技术参数如表1所示。

MLS立磨磨辊采用分瓣式结构，由12块磨辊衬板组装到磨机轮毂上并由压块压紧两侧来固定。一般水泥厂如果有备件可能选择离线堆焊修复磨损件，如果没有备品而且又没有整块的检修计划时，可能选择在线堆焊磨辊。

表1 MLS类型立磨主要技术参数

MLS立磨磨辊系分瓣式结构，离线堆焊时需要组装起来才可以整体自动堆焊，而且即使是组装起来，如果辊面不处理，那么在后续的堆焊施工中也会困难重重，即使上述问题能够解决，在堆焊中对于磨辊侧边的切割也会加大侧边掉块的风险；在线堆焊磨辊，由于该类磨辊不是采用单独加压臂来升辊而是采用液压传动提升压力框架来整体提升3只磨辊，而压力框架的存在限制了焊接支架直焊枪的焊接范围，在加压架之下的磨辊磨损区域直焊枪无法进行堆焊修复。

本文从实际出发，结合工作实践，设计开发磨辊安装的胎具，并制定离线堆焊工艺及技术关键点，有效地解决了离线堆焊的难点；设计开发出适应性极强的弯枪机构，同时制定在线堆焊工艺与关键点，有效地解决了在线堆焊难题。

1 离线堆焊修复技术及要点

1.1 磨辊安装胎具的设计

MLS立磨磨辊采用分瓣式结构，每一个磨辊由12块磨辊衬板组合形成。其结构示意见图1。

如图1所示，磨辊在自身的轮毂上时，由于磨辊内壁安装尺寸与轮毂尺寸一致，安装没有困难，但是发到堆焊厂家后，安装成为一个大问题。首先确保要能安装，其次要确保安装的误差。我们根据轮毂的特点结合生产实践设计开发了一种钢结构胎具。该胎具采用内外两个圆筒与加工设计好的板材连接组焊后形成毛坯，外圆筒组焊后在立车上车削加工确保圆柱度等形位公差。其中一侧的板上铣成通槽，另一侧板上每块板打两个螺丝孔。

图1 MLS立磨磨辊衬板及其结构示意图

该磨辊安装胎具安装后，一侧使用顶块顶住磨辊衬板一侧，另一侧使用螺丝拧紧，安装完成后磨辊形成一个环形整体，而胎具通槽可以固定在变位机卡盘上，达到自动堆焊作业的要求，如图2所示。

图2 使用中的磨辊胎具及堆焊修复的MLS立磨磨辊

堆焊修复的磨辊测量的直径误差在±1.5 mm之内，图2中显示的堆焊完成的照片可知该种胎具完全可以满足MLS类型立磨磨辊的堆焊修复使用要求。

1.2 MLS立磨磨辊离线堆焊修复工艺

MLS立磨磨辊离线堆焊的工艺步骤如下：

（1） 探伤；

（2） 对掉块、磨损处进行处理；

（3） 安装胎具到变位机卡盘；

（4） 组装磨辊衬板；

（5） 填塞缝隙；

（6） 补焊到环焊状态；

（7） 堆焊ZD-O耐磨材料到尺寸；

（8） 使用切割工具切割堆焊层；

（9） 测量堆焊完成的磨辊，检测是否达到要求；

（10） 作标识。

离线修复过程中，补焊是一个关键点。在磨

图3 离线堆焊修复过程

2 在线堆焊修复技术及堆焊工艺

2.1 在线堆焊修复中的焊枪设计

MLS立磨在线堆焊修复中经常遇到的一个难题是：直焊枪不能堆焊磨损区域。其原因是承担研磨的三个磨辊安装在压力框架下部，磨损的区域刚好在三角形压力框架下部。如图4所示。

图4 磨辊与三角形压力框架之间的相对位置

从图4可知，如果采用直枪堆焊，那么只能堆焊三角形压力框架内侧的辊面，而对框架下面的辊面磨损区域则无法施焊。

为了达到堆焊修复的目的，则必须使用弯枪来进行焊接。需考虑的因素如下：

（1）加压框架与磨辊的间距较小，焊枪须能伸到压力框架之下；

（2）方便调节导电嘴的方向；

（3）导电嘴的安装、拆卸要方便；

（4）焊丝能够顺利地经过焊枪。

为了达到上述目的，我们将焊枪的枪头部位设计成弯管，导电嘴采用顶丝顶紧，如图5所示。

图5所示的弯管焊枪在实践中应用非常灵活、方便，且非常节约导电杆与导电嘴，以往通过螺纹连接的导电嘴，常常因为高温等原因粘合在一起不能脱开，而新式焊枪的弯枪段改螺纹连接为顶丝固定，只需松紧顶丝即可使用手钳将导电嘴轻松取出。

2.2 MLS立磨磨辊在线堆焊修复工艺

MLS立磨磨辊在线堆焊的工艺步骤如下：

（1） 确定修复工期；

（2） 检查接缝边磨损掉块情况；

（3） 测量现场的磨损情况并记录；

（4） 安装磨辊驱动；

（5） 安装立磨堆焊支架系统；

（6） 使用钢丝刷打磨磨辊表面；

（7） 补焊到环焊的状态；

（8） 堆焊ZD-O耐磨材料到尺寸。

图5 弯管焊枪

在线堆焊，接缝两侧磨损掉块部位的焊接是最占用时间的，而水泥厂检修时间一般相对比较短，为了尽早进入环焊，该部位的补焊是不可能完全到位的。但是如果时间足够，补焊到位再进行自动焊，有利于磨辊耐磨性的提高。

3 离线堆焊与在线堆焊比较

离线堆焊与在线堆焊差异比较明显，具体来说如下：

（1）离线堆焊适合有备品备件更换，具有充足时间来堆焊旧磨辊的企业，或者停机检修时间较充裕的企业，也适合离线堆焊。

（2）在线堆焊对于无备品更换同时生产任务又重的企业比较合适。

（3）离线堆焊中由于要拆卸磨辊衬板，所以需要切割接缝边的堆焊层，容易导致接缝侧堆焊层松动，在使用中易脱落掉块。

（4）在线堆焊不需要切割接缝边，如果能够将掉块部位补焊起来，一般不容易二次掉块。

（5）离线堆焊在堆焊好后需要标示研磨面，否则安装过程中将堆焊较少的一侧安装到研磨区，导致磨损加速；而在线堆焊不需要标示研磨面，其修复的即是磨损区域。

综合上述因素，经验认为，MLS立磨磨辊选用在线堆焊更有利于堆焊层耐磨性的发挥。

4 焊接材料的选择

磨辊堆焊离不开优质焊接材料，郑州机械研究所使用的立磨焊接材料全部为自行研制。在多年的使用中形成系列产品，如表2所示。

表2 立磨堆焊专用材料

表2中介绍的材料ZD90X-O系列耐磨堆焊焊丝均为高铬铸铁合金系药芯焊丝，规格为Φ2.8、Φ3.2与Φ1.6，其中Φ1.6的焊丝经常应用于补焊，其余规格应用于自动焊。

该类焊材通过产生一次碳化物（Cr，Fe）7C3，形成抗磨硬质相以达到耐磨的目的。其中ZD902-O用于原料磨堆焊修复，ZD903-O在工况较恶劣的矿渣磨辊修复中使用。

图6是在陕西某水泥厂MLS3626磨辊使用ZD-O耐磨材料焊后使用情况。以往堆焊的磨辊，使用不到6个月，磨损已非常严重。最后一次测量，最深处达到100 mm～110 mm，平均堆焊厚度75 mm。郑州机械研究所2015年2月堆焊，堆焊量达到11 t。2015年3月中旬开始投运， 4个月后，现场测量磨损量不超过15 mm。目前该套磨辊运行状况良好，无掉块现象，可再运转8个月。

图6 陕西某水泥厂使用ZD903-O堆焊后的使用情况

南方水泥集团某水泥厂的MLS3626立磨磨辊为高铬铸铁铸造辊，使用1 200 h，研磨面磨损厚度达到40 mm～45 mm，另一侧磨损5 mm～8 mm。郑州机械研究所选用ZD901-O堆焊3层，其余全部堆焊ZD902-O，目前已经使用5 500～6 000 h，磨损量基本在20 mm～25 mm。图7为MLS3626立磨高铬铸铁铸造辊的堆焊过程。

图7 MLS3626立磨高铬铸铁铸造辊的堆焊过程

5 结束语

郑州机械研究所设计开发了MLS类型立磨离线堆焊的安装胎具，实现该类磨辊离线堆焊；设计开发了MLS类型立磨在线堆焊用弯枪，提高了在线堆焊中焊枪安装的效率，提高在线堆焊施工进度。离线堆焊的要点为切割、补焊；在线堆焊中主要是补焊。MLS类立磨磨辊的分瓣式结构决定其适宜在线堆焊。ZD90X-O系列耐磨堆焊焊丝在MLS类型立磨堆焊修复的案例再次验证了郑州机械研究所立磨堆焊系列材料的应用效果，具有良好的耐磨性。

2015-06-20）

TQ172.632.5

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1008-0473(2015)05-0036-04

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.05.011