回转窑托轮缺陷的焊接修复

河南华冠环保科技有限公司

回转窑是水泥生产企业的核心，是最重要的关键设备，托轮是回转窑最重要的组成部件之一，它承载者窑体、耐火材料、物料等的全部重量，其制造质量的好坏，直接影响着回转窑的利用率，进而影响水泥厂的产量和质量。我公司是专业生产水泥机械和冶金机械回转窑的设备厂家，下面就回转窑托轮缺陷的修复情况作一介绍。

各规格回转窑托轮结构大致相同，有空心和实心两种结构，材质大多为ZG340～640。

1 在回转窑托轮制造过程中，由于各种原因，有时经常出现各种铸造缺陷如裂纹、夹渣、缩松、缩孔等，为了保证产品质量，降低制造成本，需要对缺陷处进行焊接修复处理。

2 补焊方案的选择

2.1 焊接性分析

ZG340～640铸钢件的化学成分及机械性能见表1

表1 ZG340～640的化学成分及机械性能

      化学成分(%)                             力学性能

C    Si   Mn    S    P    Ni   Cr   Cu   Mo  V  σb/Mpa  σs/Mpa  δ5(%)  ψ(%)  Akv/J

0.60  0.50  0.90  0.04  0.04  0.30  0.35  0.30  0.2  0.05  640     340        10      18       10

该材料含碳量高，抗裂性差，用常规法焊接，在熔池及其周围由于温差极大及温度突变，极易产生裂纹，达不到质量要求。

2.2 补焊修复用材料

2.2.1 过渡层材料的选择

为了保证根部焊道热影响区的补焊质量，考虑焊缝金属与母材的强度、韧性与补焊层更好地结合，选用A302不锈钢焊条作为过渡层材料，此焊条具有良好的抗裂和抗氧化性能，可交直流两用，有良好的操作工艺性能。

2.2.2 补焊材料的选择

为了保证托轮的使用性能，焊接材料宜选择等强或弱强高韧性原则，焊补缺陷区的主体材料选用J507碱性低氢型焊条。该焊条直流反接，可进行全位置焊接，具有优良的焊接工艺性能，电弧稳定，飞溅少，易脱渣，其熔敷金属具有优良的力学性能和抗裂性能，抗低温冲击韧性好。

两种焊条的化学成分和力学性能见表2

表2 熔敷金属化学成分及力学性能

焊条                 化学成分（％）                  力学性能

C      Mn        Si     S       P       Ni     Cr     Mo     σb/Mpa δ5(%)

A302 ≤0.15 0.25～0.5 ≤0.90 ≤0.03 ≤0.04   12～14 22～25 ≈0.75  ≥550   ≥25

J507 ≤0.12 ≤1.60    ≤0.75 ≤0.035 ≤0.04                        ≥490   ≥22

3 焊接修复工艺

3.1  焊前准备

焊接前用烘干箱对焊条预先烘干，J507焊条烘干350oC，保温2h，A302焊条烘干250oC，保温2h，烘干后放在100～150oC恒温箱中保温，随用随取。在使用时注意保持干燥。

3.2  托轮清理与检测

在焊接前对缺陷部位先进行清理和探伤，对托轮的缺陷部位进行人工清理，清理后再用煤油进

行清洗，清洗完后经风干处理后进行探伤。

探伤的主要内容是超声波和磁粉探伤，目的是以证实缺陷被完全清除，超声波探伤是对托轮的

外表面进行检测，以检测其内部的缺陷情况，如有缺陷，清理后处理。磁粉探伤是对托轮所有的内、外表面进行检查。

3.3 缺陷的处理

如果缺陷从托轮的外表面深入到内表面，则采用单面U形坡口，背部加垫板的形式进行焊接，

以减小焊接量，保证焊接质量，见图1a。如缺陷在表面或较浅，则将缺陷清理后，将边缘修磨后与U形坡口侧面相近的角度并平滑过渡，然后进行焊接，见图1b。

图1 补焊坡口示意图

开坡口时采用碳弧气刨，成形后的坡口必须清除所有缺陷，最后用抛光砂轮对坡口表面进行打磨修整，达到施焊条件，特殊情况可采用机械加工方法开出坡口。

3.4 焊接参数的选择

3.4.1  由于焊件材质为ZG340～640，外形为厚壁大刚度构件，为防止焊接过程中产生缺陷的可能性，在施焊前必须进行预热，而且焊接过程中对焊接温度进行严格控制，焊接后还需进行热处理，以消除焊接残余应力。

热处理工艺曲线见图2，每小时升温50oC，升至550oC～600oC，保温8小时，冷却时每小时降温不得大于100oC。

图2 热处理工艺曲线

3.4.2 焊接参数  补焊材料采用J507碱性低氢型焊条，堆焊打底采用￠3.2mm不锈钢A302焊条，焊

接参数见表3。

表3 焊接参数

焊条类型    直径d/mm    焊接电流I/A   电源类型    极性

A302       ￠3.2        70～130       直流       正

J507        ￠4         90～125       直流       反

4 焊接

焊接前先将缺陷部位全部清理干净，然后进行缺陷部位的焊接。

4.1 托轮缺陷处的焊接

首先将托轮缺陷处按图1所示开出坡口，修补托轮外表面的缺陷时应采用立焊位置进行焊接，焊接时用A302焊条进行打底，用J507焊条填平，如缺陷较浅则用A302焊条直接填平；轮毂上的缺陷处理时，将缺陷处于水平位置进行焊接；里孔上的缺陷处理时，将托轮外圆平放在地面上，使缺陷处于最方便操作的位置进行焊接。

用单面U形坡口背部加垫板的方法进行焊接，如缺陷延伸至托轮的外表面则用平焊方法将缺陷填平，托轮外表面处的坡口用立焊方法进行补焊，直至达到焊缝高度要求时为止。

4.2  焊接注意事项

4.2.1  焊接电流尽量选用电流下限，实际操作中取I=90A.

4.2.2  焊接时采用短弧法进行焊接，打底焊及与母材熔合焊时采用窄道不摆条焊法进行焊接，减小熔合比，降低焊缝中含碳量，减小裂纹倾向，收弧时要注意填满弧坑。

4.2.3  需进行焊后加工的焊接表面及侧面焊道处留有3～5mm加工余量，坡口边缘处焊缝与外表面必须平滑过渡，不许有表面缺陷。

4.2.4  焊接时每层焊缝的高度不宜过大，以不超过3mm为宜。

5  质量检查

焊接过程中，每焊完一道后要清渣及锤击，用10倍放大镜进行观察，及时发现缺陷并清理。

焊后对焊缝进行超声波检查，要求无裂纹。

6 焊后加工

如果补焊面在托轮内、外表面且补焊面积较大，焊后热处理后，还要对加工面进行加工，加工时

找正要合理、精确，由于焊缝硬度较高，所以在加工时要注意控制进刀量以防刀具损坏，如在加工过程中发现个别区域焊缝加工余量不够，可进行再次焊补，补焊的要求与初次补焊相同，补焊完后再进行加工。

7 结论

采用上述焊补工艺，成功地对多个有缺陷的托轮进行了修复，取得了良好的效果，没有因为缺陷

修复问题影响托轮的使用，不但为公司节省了大量的原材料费用，又保证了产品质量。

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