圖2 M7C3碳化物垂直于磨損面生長
而鑄造件金相組織中基體的顯微硬度較低,僅為HV600—720,碳化物的硬度只有HV700—1200,且呈無序分布的顆粒,在磨粒的作用下易從基體中脫落。綜上所述,一方面由于組織中顯微硬度不同引起兩種部件的宏觀硬度不同(鑄造件硬度為HRC52-58,堆焊件硬度HRC58-64)。另一方面,由于碳化物在基體中分布形態的差異,造成鑄造件遠低于堆焊件的運行壽命。因此,堆焊后部件在工藝、內在質量、可修復性、經濟性等方面優于鑄造件。
1.2.2 高錳鋼類堆焊材料
我國水泥工業中的破碎、粉磨設備多年來一直采用高錳鋼。對不同工況條件下各種易損件進行磨損失效分析表明:高錳鋼韌性極高,在高沖擊負荷的條件下可產生加工硬化,從而表現出優良的耐磨性。但是其屈服強度低,使用中易產生塑性變形、拱凸等,且硬度很低,在沖擊負荷不足夠大的情況下,耐磨性很差。因此,在普通高錳鋼基礎上,發展了合金高錳鋼、中錳鋼及超高錳合金鋼堆焊藥芯焊絲。
在普通高錳鋼成分中加人Cr、MO、V、下、Re等元素而構成合金高錳鋼堆焊藥芯焊絲,可使屈服強度由635MPa提高到740Mpa[2],用在大型磨機隔倉板上,蓖孔不變形,磨損均勻,用于50kg以下中刁錘頭、顆式破碎機鄂板等,使用壽命均有所提高。
針對中小沖擊力工況條件,開發了中錳鋼堆焊藥芯焊絲,用于中小磨機襯板制造修復,比普通高錳鋼提高壽命50%~80%。
針對厚大鑄件開發了Mn18%的超高錳合金堆焊藥芯焊絲,保證其中心部分全為奧氏體,從而有足夠的韌性及優異的加工硬化能力,用于90kg以上大錘頭堆焊修復,比普通高錳鋼壽命提高50%以上。
2 堆焊技術在水泥備件修復方面的應用
為了解決水泥廠立磨的磨損問題,提高備件的硬度、耐磨性和抗沖擊性,同時不花費昂貴的費用,硬面堆焊技術應運而生。采用硬面堆焊技術可以在備件表面形成高鉻和鈮的碳化物。經驗證,采用該項技術可獲得最佳的耐磨效果,堆焊水泥立磨表面的焊接效率最高。采用硬面焊接技術可以降低鑄件的更換頻率;因減少更換頻率而降低更換費用;因采用專業化的焊接設備確保提供穩定的修復質量;因采用優異的焊接材料使產品在同等磨損條件下程度更輕、更均勻,生產效率更穩定、耐磨性與鑄件相比有巨大提高;磨機系統綜合性價比獲得極大提高。
水泥生產企業的耐磨件硬面堆焊,服務形式可以多樣化,即可以拆下來運到堆焊修復工廠去進行堆焊修復,也可以在不解體磨機的情況下進行磨內補焊。由于國內的水泥生產線趨于大噸位化,所以立式磨的外形尺寸也會相應加大,以迎合生產量。磨盤外徑尺寸大部分不小于3米。由于磨內空間大,便攜式焊接設備輕而易舉的就可以架設進磨內,也可多臺架設,進行磨輥輥套及磨盤襯瓦的硬面堆焊,從而節約了大量拆卸費用,減輕工人勞動強度,縮短了檢修工期。尤其是在水泥生產企業沒有備件的情況下,對比新備品,費用低、工期短、耐磨壽命可提高2倍以上,是水泥生產企業的經濟首選。
采用此種技術修復立磨輥套和磨盤襯板,可以大大提高立磨磨損件的使用壽命。通過使用不同的焊接材料可以成功修復不同基體材料的磨輥和磨盤(鑄鋼、鎳冷硬鑄鐵和高碳高鉻冷硬鑄鐵),堆焊層不但具有超高的耐磨性,也具有超強的耐沖擊性和韌性。
磨內在線修復可以省去拆裝磨輥和磨盤所需停機的時間;此外,在停機檢修其它設施時可以實施在線修復,無需專門安排堆焊時間。磨內在線修復可長期保持磨輥和磨盤外形輪廓不變,確保立磨產量不變,磨料粒度不變。