烧结热矿破碎齿辊耐磨层堆焊技术学习体会

文献概况与研究背景

本文发表于2003年《矿山机械》第31卷第6期，由邯郸钢铁集团公司烧结厂张保辰与中信重型机械公司刘欣、王志强联合撰写，聚焦于烧结机热矿破碎机齿辊耐磨层的堆焊修复技术。烧结工艺中，热矿温度高、粒度大、磨蚀性强，齿辊作为破碎机的核心工作部件，长期处于高温冲击、强烈磨粒磨损和热疲劳的复合工况下，其耐磨层的失效直接导致设备停机、产能下降和生产成本攀升。该文献的选题具有极强的工程针对性，反映了当时钢铁行业对关键耐磨部件寿命提升的迫切需求。

齿辊堆焊工况分析与失效模式

烧结热矿破碎机齿辊的工作条件极为恶劣，主要体现在以下几个方面：

基于PDCA循环的思想，该文献实际上完成了一次完整的"计划-执行-检查-改进"过程。计划阶段明确齿辊失效的根本原因是堆焊层耐磨性不足；执行阶段选择适当的焊条和焊接工艺参数；检查阶段通过实际服役效果验证；改进阶段根据失效模式优化堆焊方案。

焊接材料与堆焊工艺要点

文献中涉及的焊接材料选择是核心内容之一。针对高温、强磨粒磨损工况，堆焊层材料通常需要满足以下要求：

• 基体硬度：堆焊层常温硬度应不低于HRC 50～60，以保证抗磨粒磨损能力。
• 热稳定性：在800℃以上仍能保持较高硬度，避免高温软化。
• 抗热裂性：堆焊层热膨胀系数与碳钢基体匹配，减少热应力裂纹。
• 抗剥离性：结合层过渡均匀，避免硬脆层与基体直接过渡导致剥离。

从焊接工艺角度，齿辊堆焊需要注意以下关键点：

1. 焊前预热：齿辊基体为碳钢，预热温度一般控制在200～300℃，以降低焊接残余应力、减少冷裂纹倾向。
2. 多层堆焊：通常采用"过渡层+耐磨层"的复合堆焊方案。过渡层选用与基体匹配的低合金钢焊条，耐磨层选用高碳高铬铸铁型或碳化钨增强型焊条。
3. 层间温度控制：层间温度不宜过高，一般控制在150～250℃，防止过渡层晶粒粗化。
4. 焊后处理：堆焊完成后应缓冷，必要时进行去应力退火（550～650℃），消除焊接残余应力。

工程实践中的问题与对策

在实际生产中，齿辊堆焊修复常遇到以下典型问题：

学习心得与工程启示

该文献虽然篇幅不长，但体现了"问题导向"的工程研究思路。从2003年的时间节点来看，当时国内钢铁行业正处于快速扩张期，烧结产能大幅增加，设备维护成本压力显著上升。齿辊作为烧结系统的"咽喉"部件，其堆焊修复技术的成熟度直接影响产线可用率。

从技术演进的角度看，该文献所涉及的堆焊技术理念至今仍具有指导意义。现代齿辊堆焊已发展出更先进的方案，如采用激光熔覆、等离子弧堆焊、超音速火焰喷涂（HVOF）等工艺，但基本的材料选择原则和工艺控制思路并未改变。特别是"过渡层+耐磨层"的复合堆焊策略，已成为行业共识。

值得深思的是，该文献强调了焊接材料与基体的冶金匹配性。在实际工程中，很多堆焊失效并非因为耐磨层本身硬度不够，而是因为结合层过渡不良导致整体剥离。这提示我们在设计堆焊方案时，不能只关注表面硬度指标，更要关注整个堆焊系统的冶金相容性和热力学稳定性。从FMEA（失效模式与影响分析）的角度，堆焊层剥落是后果最严重的失效模式，其发生概率往往与过渡层设计直接相关，应在方案评审阶段给予最高优先级的关注。