利用焊接技術修復安裝燒結機星輪齒板的實踐

王延朝 孫惠

1、前言

鞍鋼煉鐵總廠現(xiàn)有6條燒結線，星輪齒板長期在高溫、多塵、重載的環(huán)境下工作，齒板齒形表面最容易磨損，造成臺車運行不平穩(wěn)、跑偏、啃軌等現(xiàn)象，影響燒結物料質量，因此燒結機星輪裝置需要及時修復。但由于鞍鋼各廠都處于零庫存狀態(tài)，如果更換新齒板，不但成本高，而且制造新齒板的工期太長，無法在短期內完成星輪裝置的修復。為了及時恢復生產(chǎn)并降低維修成本，經(jīng)廠領導和工程技術人員研究決定，利用焊接技來恢復原有齒板的基本性能。

星輪由鏈筒體與齒板等零件組成。星輪為耳軸式，中間為除塵圓筒，兩端為耳軸，耳軸與筒體焊接;齒板的7個二聯(lián)齒板和1個三聯(lián)齒板安裝在筒體兩側的輪輻上，齒板則用螺栓與星輪固定，此類結構的齒板便于加工和更換。上述零件的制造與安裝的質量是保證臺車平穩(wěn)運行、不跑偏、不啃軌的重要因素。

2、齒板修復工藝的確定

修復磨損、裂紋等齒板齒形工作表面，需先確定磨損裂紋部位、磨損量及缺陷深度，再確定堆焊焊補方法及堆焊焊補工藝，最后對齒形表面進行機械加工、拋光處理。其修復工藝流程為：定制星輪齒板齒形樣板→表面缺陷探索打磨→焊前準備→堆焊焊補→焊后熱處理→機械加工及拋光→安裝

2.1齒板材料分析

齒板材料為ZG50Mn2，其化學成分中C：0.45～0.55%;Si：0.20～0.40%;Mn：1.60～1.80%;S：≤0.035%;P：≤0.035%。

ZG50Mn2鑄鋼具有較高的強度、彈性和耐磨性，其淬透性也較高，經(jīng)適當?shù)臒崽幚砗?，其表面淬火硬度可達HRC50-55，具有理想的綜合機械性能。

2.2焊前準備工作

2.2.1定制齒形樣板。目的：一是為了觀察和確定星輪齒板齒形工作表面磨損位置及磨損量的大小;二是為焊補后劃線確定加工余量;三是為焊后機械加工齒形工作表面做樣板使用。

2.2.2齒形工作表面磨損、缺陷處的加工。對齒形表面磨損處進行滲透探傷檢查，以確定齒形工作表面是否有疲勞裂紋及其它缺陷。對齒形工作表面的點蝕部位及疲勞缺陷等部位用角磨機打磨，直至缺陷全部消除，并顯示出金屬光澤。

2.3焊接材料的選擇

考慮到焊后便于機械加工，生產(chǎn)效率高，焊后表面淬火硬度可達到HRC40-50，因此選用ER50-6焊絲。其化學成分中C：0.06～0.15%;Mn：1.40～1.85%;Si：0.80～1.15%;S：≤0.035%;P：≤0.035%;Cu：≤0.20%;其它：≤0.50%。

2.4焊接方法的確定

二氧化碳氣體保護焊與焊條電弧焊相比其優(yōu)點為：焊接成本低。CO2氣體及焊絲價格便宜，焊接能耗低，其成本只有埋弧焊及手工電弧焊的30%～50%;焊縫質量好。CO2氣體保護焊的抗銹能力強，對油污不敏感，抗裂性能好;生產(chǎn)效率高。CO2氣體保護焊采用細絲焊接時，焊接電流密度較大，電弧熱量集中，熔透能力強，其生產(chǎn)效率是焊條電弧焊的1～4倍;適用范圍廣。適用于各種位置、薄板、厚板的焊接。

2.5焊接工藝參數(shù)

焊絲直徑Φ1.2mm，電流200A，電壓20V。

2.6施焊方法

采用上坡焊，注意堆焊焊縫與母體、堆焊焊道間的熔合情況，避免未焊透和未熔合等情況發(fā)生。

2.7施焊人員 ?焊工由經(jīng)驗豐富的師傅進行施焊。

2.8施焊環(huán)境 ?選擇在無風、灰塵較小的環(huán)境中進行施焊。

2.9焊接應力的釋放 ?在齒板齒面補焊部位堆焊完成后，對焊接部位加溫至300℃～400℃再退火，并保溫半小時以上，再進行慢冷。在實際工作中，齒板埋在石灰中緩慢冷卻，使焊接產(chǎn)生的殘余應力能夠充分地釋放，便于以后切削加工。常用的退火方法有完全退火、球化退火、去應力退火。

3、齒板加工

星輪兩側各組裝七塊二聯(lián)板和一塊三聯(lián)板，齒板是燒結機最重要的承載零件，其整體質量直接影響著燒結機的正常運轉。磨損的齒板要經(jīng)過嚴格檢驗后，才能進行焊接修復加工。加工的關鍵是要保證齒板齒形的一致性及齒板與筒體配合的一致性，確保星輪兩側齒板的同步。其加工步驟如下：1）粗、精加工齒板兩邊緣處高出的焊肉，并以大平面為基準，使加工后的整體平面度小于0.15mm;2）按預先制作的樣板精確劃線;3）齒板劃好線后，在插床上插削齒形表面。插削過程中要用樣板反復測量，直到符合樣板要求。同時必須保證齒形小表面與齒板大平面垂直度要求小于0.15mm;4）插床加工后，由于插出的齒形表面有接刀痕跡，齒形表面不光澤，需要用角磨機人工拋光處理，降低齒形工作面的粗糙度，并在齒板齒形周邊做倒角處理，要求10mm;5）機加完成后的齒板需進行磁粉探傷，經(jīng)檢驗合格后，對齒形工作表面進行淬火處理，表面淬火硬度為HRC40～50，淬火深度為2～3mm。

4、星輪齒板的組裝

星輪齒板的組裝是燒結機的核心環(huán)節(jié)，是確保燒結機正常運行的關鍵工序。星輪兩端齒板在裝配前，其與筒體的接觸面須精整處理，找到齒板拆裝時做的標識，在與筒體標識對應后方可組裝。裝配完成后的齒不得有松動，齒距誤差不得大于0.5mm。其組裝過程如下：1）在裝配現(xiàn)場架起星輪，調整軸并使星輪回轉自由;2）組裝單個齒板，測量每相鄰兩個單齒齒距，誤差控制在0.5mm以內并緊固;3）用水平儀校軸水平，再組裝另一邊齒板，逐一校核齒板的同步性，誤差控制在0.5mm以內;4）組裝軸承及軸承座，調整軸承座，注入潤滑脂。

5、加強燒結機星輪的綜合管理

1）勤檢查和保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決;2）檢查臺車輪運行狀態(tài);3）定期檢查臺車卡輪是否旋轉自如;4）優(yōu)化技術資源組合，使每個作業(yè)組都有能夠承擔維修主要部位且保證修理質量的人才;5）加強全面質量管理。一方面，加強全員質量教育;另一方面，加強修理過程中的質量管理，要求管理人員和技術人員要深入現(xiàn)場，加強指導;6）對結構上薄弱環(huán)節(jié)進行改造;7）對一些經(jīng)常性故障要進行分析，找出原因，有針對性地采取措施;8）有計劃地進行逐年更換新齒板。

6、結論

通過上述一系列措施，既能保證星輪齒板的正常使用，又保障了燒結機的順利運行，提高了勞動效率，降低了維修成本。經(jīng)實踐證明，星輪齒板在運行過程中，沒有發(fā)現(xiàn)因齒板焊補后，在短期內出現(xiàn)裂紋、斷齒、變形等現(xiàn)象，該維修方法應用前景廣闊。