回轉窯托輪缺陷的焊接修復

河南華冠環�？萍加邢薰�司

回轉窯是水泥生產企業的核心，是最重要的關鍵設備，托輪是回轉窯最重要的組成部件之一，它承載者窯體、耐火材料、物料等的全部重量，其制造質量的好壞，直接影響著回轉窯的利用率，進而影響水泥廠的產量和質量。我公司是專業生產水泥機械和冶金機械回轉窯的設備廠家，下面就回轉窯托輪缺陷的修復情況作一介紹。

各規格回轉窯托輪結構大致相同，有空心和實心兩種結構，材質大多為ZG340～640。

1 在回轉窯托輪制造過程中，由于各種原因，有時經常出現各種鑄造缺陷如裂紋、夾渣、縮松、縮孔等，為了保證產品質量，降低制造成本，需要對缺陷處進行焊接修復處理。

2 補焊方案的選擇

2.1 焊接性分析

ZG340～640鑄鋼件的化學成分及機械性能見表1

表1 ZG340～640的化學成分及機械性能

      化學成分(%)                             力學性能

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

該材料含碳量高，抗裂性差，用常規法焊接，在熔池及其周圍由于溫差極大及溫度突變，極易產生裂紋，達不到質量要求。

2.2 補焊修復用材料

2.2.1 過渡層材料的選擇

為了保證根部焊道熱影響區的補焊質量，考慮焊縫金屬與母材的強度、韌性與補焊層更好地結合，選用A302不銹鋼焊條作為過渡層材料，此焊條具有良好的抗裂和抗氧化性能，可交直流兩用，有良好的操作工藝性能。

2.2.2 補焊材料的選擇

為了保證托輪的使用性能，焊接材料宜選擇等強或弱強高韌性原則，焊補缺陷區的主體材料選用J507堿性低氫型焊條。該焊條直流反接，可進行全位置焊接，具有優良的焊接工藝性能，電弧穩定，飛濺少，易脫渣，其熔敷金屬具有優良的力學性能和抗裂性能，抗低溫沖擊韌性好。

兩種焊條的化學成分和力學性能見表2

表2 熔敷金屬化學成分及力學性能

焊條                 化學成分（％）                  力學性能

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 焊接修復工藝

3.1  焊前準備

焊接前用烘干箱對焊條預先烘干，J507焊條烘干350oC，保溫2h，A302焊條烘干250oC，保溫2h，烘干后放在100～150oC恒溫箱中保溫，隨用隨取。在使用時注意保持干燥。

3.2  托輪清理與檢測

在焊接前對缺陷部位先進行清理和探傷，對托輪的缺陷部位進行人工清理，清理后再用煤油進

行清洗，清洗完后經風干處理后進行探傷。

探傷的主要內容是超聲波和磁粉探傷，目的是以證實缺陷被完全清除，超聲波探傷是對托輪的

外表面進行檢測，以檢測其內部的缺陷情況，如有缺陷，清理后處理。磁粉探傷是對托輪所有的內、外表面進行檢查。

3.3 缺陷的處理

如果缺陷從托輪的外表面深入到內表面，則采用單面U形坡口，背部加墊板的形式進行焊接，

以減小焊接量，保證焊接質量，見圖1a。如缺陷在表面或較淺，則將缺陷清理后，將邊緣修磨后與U形坡口側面相近的角度并平滑過渡，然后進行焊接，見圖1b。

圖1 補焊坡口示意圖

開坡口時采用碳弧氣刨，成形后的坡口必須清除所有缺陷，最后用拋光砂輪對坡口表面進行打磨修整，達到施焊條件，特殊情況可采用機械加工方法開出坡口。

3.4 焊接參數的選擇

3.4.1  由于焊件材質為ZG340～640，外形為厚壁大剛度構件，為防止焊接過程中產生缺陷的可能性，在施焊前必須進行預熱，而且焊接過程中對焊接溫度進行嚴格控制，焊接后還需進行熱處理，以消除焊接殘余應力。

熱處理工藝曲線見圖2，每小時升溫50oC，升至550oC～600oC，保溫8小時，冷卻時每小時降溫不得大于100oC。

圖2 熱處理工藝曲線

3.4.2 焊接參數  補焊材料采用J507堿性低氫型焊條，堆焊打底采用￠3.2mm不銹鋼A302焊條，焊

接參數見表3。

表3 焊接參數

焊條類型    直徑d/mm    焊接電流I/A   電源類型    極性

A302       ￠3.2        70～130       直流       正

J507        ￠4         90～125       直流       反

4 焊接

焊接前先將缺陷部位全部清理干凈，然后進行缺陷部位的焊接。

4.1 托輪缺陷處的焊接

首先將托輪缺陷處按圖1所示開出坡口，修補托輪外表面的缺陷時應采用立焊位置進行焊接，焊接時用A302焊條進行打底，用J507焊條填平，如缺陷較淺則用A302焊條直接填平；輪轂上的缺陷處理時，將缺陷處于水平位置進行焊接；里孔上的缺陷處理時，將托輪外圓平放在地面上，使缺陷處于最方便操作的位置進行焊接。

用單面U形坡口背部加墊板的方法進行焊接，如缺陷延伸至托輪的外表面則用平焊方法將缺陷填平，托輪外表面處的坡口用立焊方法進行補焊，直至達到焊縫高度要求時為止。

4.2  焊接注意事項

4.2.1  焊接電流盡量選用電流下限，實際操作中取I=90A.

4.2.2  焊接時采用短弧法進行焊接，打底焊及與母材熔合焊時采用窄道不擺條焊法進行焊接，減小熔合比，降低焊縫中含碳量，減小裂紋傾向，收弧時要注意填滿弧坑。

4.2.3  需進行焊后加工的焊接表面及側面焊道處留有3～5mm加工余量，坡口邊緣處焊縫與外表面必須平滑過渡，不許有表面缺陷。

4.2.4  焊接時每層焊縫的高度不宜過大，以不超過3mm為宜。

5  質量檢查

焊接過程中，每焊完一道后要清渣及錘擊，用10倍放大鏡進行觀察，及時發現缺陷并清理。

焊后對焊縫進行超聲波檢查，要求無裂紋。

6 焊后加工

如果補焊面在托輪內、外表面且補焊面積較大，焊后熱處理后，還要對加工面進行加工，加工時

找正要合理、精確，由于焊縫硬度較高，所以在加工時要注意控制進刀量以防刀具損壞，如在加工過程中發現個別區域焊縫加工余量不夠，可進行再次焊補，補焊的要求與初次補焊相同，補焊完后再進行加工。

7 結論

采用上述焊補工藝，成功地對多個有缺陷的托輪進行了修復，取得了良好的效果，沒有因為缺陷

修復問題影響托輪的使用，不但為公司節省了大量的原材料費用，又保證了產品質量。

河南華冠環保科技有限公司在國內有200余條回轉窯類生產線業績，處理量有200-5000噸每天產能，回轉窯規格從φ1.5---φ5.2米，球磨機為1.83米--4.8米的。在國內安鋼、舞鋼、日照鋼鐵、唐山、邯鄲、成都、有大量成功案例，可技術轉讓，可出售設備，產品。

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