回转窑托轮铸造缺陷的焊接修复.pdf

第27卷第6期 2011年12月 有色矿冶 N0N—FERROUS MD G AND METALLURGY Vol_27．№6 Deeember 201 1 文章编号：1007—967X(2011)06—0041—03 回转窑托轮铸造缺陷的焊接修复 赵宏明，魏壮军 [中国有色(沈阳)冶金机械有限公司工艺研究所，辽宁沈阳110141] 摘要：阐述了回转窑托轮的铸造缺陷的焊接修复过程，分析了ZG42CrMo的化学性能、机械性能 和焊接性。通过确定合理的坡口形式、焊接材料、焊接参数，制定了焊接工艺。成功地修 复了托轮，确保了产品的质量，取得了良好效果。 关键词：托轮；焊接性；焊接工艺；焊接修复 中图分类号：TF351 文献标识码：B 回转窑是应用于水泥工业、有色金属、冶金矿山 等众多领域的关键设备。托轮是回转窑中的承托装 置之一，它支承着回转窑回转部分的全部重量，并在 径向对筒体起定位作用，是回转窑的重要组成构件。 托轮为铸钢构件，某公司制造的回转窑托轮在 粗加工后发现不同程度的铸造缺陷，造成了一定的 质量问题。针对此情况，采取了焊接修复方式，对托 轮进行了修复。 I -)-一÷一_(- l ；／／／／／J／'／／~ l l [ _r ， ： 1 托轮结构形式及缺陷情况 图l托轮结构形式 誓 竺 2焊接性分析 轮产生的缺陷形式一般为不同程度的气孔、缩孔、缩 ’-又-上 ‘ 松、砂眼、夹砂和未穿透性裂纹等。其缺陷的产生的 托轮的材质为ZG42CrMo，其化学成分及力学 主要位置有托轮轮辐铸造孔处、托轮外表面和由外 性能见表1及表2。 表面向径向和轴向延伸的部位。 表1 ZG42CrMo的主要化学成分(％) (1)ZG42CrMo的含碳量及Cr和si含量都较 高，使其具有较大的热裂纹倾向，因此在选择焊接材 料时，应选用含碳量低，含S、P杂质少的焊接材料。 (2)根据ZG42CrMo的化学性能，计算其碳当 量： 按照国际焊接学会(IIW)推荐的碳当量计算公 式 ： CE(IIW)=c+ + + ％ O ) 1) 则ZG42CrMo的碳当量按照最坏情况计算的结 果如下： CE_0_45+吉+ +0百．03(,％) 收稿日期：2011—07—07 作者简介：赵宏明(1986一)，男，内蒙古赤峰市人，助理工程师，工学学士学位，大学本科，主要从事设备的焊接工艺设计工作。 42 有色矿冶 第27卷 0．91％ ZG42CrMo的碳当量(CE)约为0．91％，焊接性 很差，淬硬倾向很大，冷裂纹的敏感性很大，焊接接 头易形成淬硬组织、气孔和裂纹。同时托轮体积大、 刚性大，焊接修复时拘束大，焊后的变形补偿能力较 差，且传热快，致使焊接时的应力较大。因此，焊接 时应采用低氢焊接材料，施焊时应控制为较小的线 能量，焊前必须进行预热，焊后进行及时热处理。 3确定焊接工艺 3．1清除缺陷 采用机加方法(镗床)将缺陷清理干净，为了减 少金属填充量并利于填充过渡，坡口形式成“u”型 过渡的形式 (见图2)，然后用角向磨光机将坡口 及两侧范围进行修磨，使之圆滑平整，不得有尖角和 棱边存在。最后对坡口处表面进行渗透探伤检查， 直至确认缺陷完全被清除。 Ⅱ>10 R≥5ram 图2坡口形式 3．2焊接材料选择及焊接工艺参数 根据缺陷部位、缺陷形式及缺陷程度等因素，为 了便于操作，采取焊条电弧焊方法焊接。考虑焊接 宜选取低氢焊接材料，且结合焊缝金属与母材的强 度、韧性和抗裂性等因素，故选择牌号为J757焊条。 焊接工艺参数见表3。焊条在使用前必须进行烘 干，温度为350℃，烘干时间1 h，然后放置于保温 筒内，随用随取。 表3焊接工艺参数 生釜耋型亘堡 竺竺 壁皇 生堡皇 皇 耋型堡竺 J757 3．2 8O～110 20～22 直流 反接 J757 阱．0 150～170 22—24 直流 反接 3．3焊前准备 转换托轮的位置，将托轮转至易于焊接操作、避 风的位置。在焊接前，将坡口及其周围20 mm范围 内的水、油污、锈等杂质清除干净，保证补焊区域坡 口的清洁。按要求对焊条进行烘干。 托轮焊前要进行预热，预热可减少和避免产生 淬硬组织，有利于氢的逸出，可防止冷裂纹的产生， 改善焊缝金属和热影响区的显微组织，降低热影响 区硬度，提高焊接接头的抗裂性。由于托轮的缺陷 程度不同和缺陷位置分布不固定，选择对托轮进炉 整体预热，不但能适当提高托轮温度分布的均匀性， 减少内应力，还能防止托轮补焊时温度散失过快。 根据经验公式计算出预热温度约为328℃，考虑焊 接时热量会损失，故预热温度最终定为350～400 oC。 预热温度计算如下 J： T=CE X 360 即：T=0．91 X 360-~328 式中T——预热温度，℃；C ——碳当量，％。 3．4焊接过程 施焊时，操作方法为小爬坡或横焊法，焊接时应 控制电弧不作摆动，采用窄焊道、短弧法、多层多道 焊的焊接形式，以减小熔合比，降低焊缝含碳量，减 小裂纹倾向。在焊接时可按托轮圆周方向的不同缺 陷位置，布置2～3名焊工同步施焊，每名焊工的操 作要保证一致性。 首先用03．2 mm焊条进行打底焊接，在焊第一 层焊缝时要尽量采用小电流、慢速度，第二层开始用 04．0 mm焊条焊接，焊接时按照表3所示参数。焊 接时，尽量保证焊道间的重叠量不得小于焊道宽度 的1／3，每焊完一层要用平圆头风铲或刨锤对焊缝 表面进行适度敲击，以释放焊接应力，及时用钢丝刷 除净焊渣和氧化皮等，焊接保证层间温度不低于 350 cC。在坡口边缘处的焊缝与外表面必须平缓圆 滑过渡，不允许有表面缺陷，收弧时要填满弧坑。 3．5焊后热处理 焊接完成后，马上将托轮整体进炉加热，温度加 热到650℃，保温6 h，以消除焊接应力。 3．6检验 最后，待托轮出炉冷却至室温后，对补焊处进行 表面修磨处理，使之表面平整、光洁。对已修复部位 再次进行超声波探伤检查，满足GB7233—1 987 11级 标准要求。焊补处硬度也符合要求。 4结论 采用上述工艺成功地对材质为ZG42CrMo的回 转窑托轮进行了焊接修复，保证了产品质量和交货 期，取得了良好的效果。同时为今后处理同类问题 积累了宝贵经验。 参考文献： [1]李亚江．焊接冶金学一材料焊接性[M]．北京：机械工业出版 社，2006． [2] 中国重型机械工业协会．重型机械标准[M]．昆明：云南科技 出版社，2007． [3]中国机械工程学会焊接学会．焊接手册[M]．北京：机械工业 出版社，2001． (下转第47页) 第6期 吴样平等：冶金焦化企业节能减排中烟道气资源化利用探讨 47 决定于两相的作用时间、摩尔比、环境温度，为此需 要一个良好的反应器保证上述条件。传统的吸收塔 不论是加入拉西环填料还是波纹板填料 吸收的效 果都不是很理想。同时、设备的耐腐蚀性要求也比 较高，因此除了在在新型反应器需要改进：外，也需要 研发新型的耐腐蚀材料。 从经济上分析，利用烟道气的二氧化碳从原料 上似乎是节约了酸的消耗，但需要投资专用的反应 器、烟道的输送和风机等设备的投人。这些设备需 要良好的耐腐蚀性，而且所回收的产品的质量需要 提纯。所以简单的利用烟道气从经济上还存在巨大 的缺口。因此不仅需要政府的经济的扶植，更需要 政策支持技术完善才能得到广泛的应用。从目前的 企业规模和酸耗量的估算，一个企业的烟道气尚不 足以满足本身的需要，企业之间的相互协作可以达 到互惠互利，发展环境友好型经济的效果 ， 4结论 对二氧化碳进行回收和资源化利用，不仅降低 其对人类生存环境的影响，而且可以提高原料总利 用率，降低生产成本，为社会提供良好的社会效益和 经济效益。结合烟道气得特性和冶金企业、焦化企 业的特点从资源化利用二氧化碳的角度提出利用烟 道气中和氨水和分解酚盐作用以及强化措施，进一 步在反应器和新材料方面进行完善是有可能使烟道 气得以广泛实际应用，但目前尚需要政府的扶植。 参考文献： [1]张晓阳．二氧化碳气体综合利用研究进展[J]．化肥设计， 2009，(47)：26—28． [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] R．Quinn，J．B．Appleby，G．P．Pez．New facilitated transport membranes for the separation of carbon dioxide from hydrogen and methane[J]．1995，(104)：139—146． 嵇艳，陆建刚，张慧．钢铁工业CO2的排放现状及主要的 捕集方法[J]．南京信息工程大学学报；自然科学版，2010，2 (6)：562—566． 李士琦，吴华锋，袁海伦．非碳冶金理念和探索试验[J]．中国 冶金，2o10，20(5)：29-36． 李小森，鲁涛．二氧化碳分离技术在烟气分离中的发展现状 [J]．现代化工，2009，(29)：25—30． 李文杰，李 申．二氧化碳资源与应用[J]．山西化工，2000， (4)：20—22． 齐向盛，甘力强，李新．工业废气二氧化碳应用研究进展 [J]．科技创新，2008，(24)：13—15． 陈向民，李慧颖，李智勇，刘世瑞．利用氨吸收电厂烟道气中的 CO2及对大气减排CO2的分析[J]．河北工业科技，2008， (12)：24—26． 董晓丹．转炉钢渣快速吸收二氧化碳试验初探[J]．炼钢， 2008，(5)：29—32． 董晓丹，王涛．钢渣在污水处理及生态治理中的应用[J]． 炼钢，2006，(2)：57—61． 李纯宝，韩哗．底吹CO2的复吹技术在鞍钢转炉上的应用 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industry；utilization of carbon dioxide (上接第42页)Casting Defects W elding Repair of Rotary Kiln Roller ZHAO Hong。ming，WEI Zhuang-jun [Technology Research Institute，NFC(Shenyang)Metallurgical Machinery Co．，Ltd，Shenyang 110141，China] Abstract：The process about casting defects welding repair of rotary kiln roller was described，and the chemistry、 machinery and weldability of ZG42CrMo was analyzed．Through establishing the reasonable groove、welding materi— als and welding specifications，the welding technology was defined．The roller was succeeded repaired，and the quality of the product can be ensured，good results were achieved． Key words：roller；weldability；welding technology；welding repair 互' … 圳 …