烧结单辊破碎机失效分析及耐磨堆焊工艺
烧结矿单辊破碎机是钢铁企业烧结厂的重要部分，它用于破碎从烧结机卸出的大块热烧结矿饼，以满足烧结矿的后续工艺要求。其工作温度高达(750~850)℃到1000℃，长期处于高温，多尘和重载的环境中工作。恶劣的工作环境使得单辊破碎机的使用寿命很短，锤头部分一般为(3~5)个月，篦板部分一般也只有(6~8)个月(包括调头使用)即因磨损严重而不能继续使用。由于齿辊等重量大且拆卸复杂，更换或修复费时费力，这些都制约了烧结矿的生产从而影响了钢铁产量。针对这些情况，北京固本科技有限公司针对单辊破碎机使用特点及失效原理，从改进破碎齿辊及篦板结构、选用耐热、耐磨优质本体材料并在易磨损部位堆焊耐磨焊丝以及改进堆焊工艺等方面对其抗磨损技术进行了研究，为设计长寿命单辊破碎机提供了技术支撑。
一、单辊破碎机失效分析
单辊破碎机在烧结机尾部的破碎室工作，失效形式主要有：齿冠和篦板刃部有疲劳剥落;齿部与辊轴连接处有贯穿施焊部位的裂纹甚至齿部断裂;篦板弯曲、掉块等。其磨损失效的主要原因是：
(1)工况复杂，长期处于高温下工作，产生热疲劳，料流速度大且停机时间少;
(2)烧结矿质量大、硬度高，从台车卸下后通过导料溜槽落到破碎机上，冲击力大，直接对破碎机造成磨损;
(3)烧结矿品质不一，其中含V、Ti等硬度极大的杂质不断刮、压、挤伤锤头和篦板，形成磨粒磨损，使破碎机失效更快;
(4)单辊破碎机设计和制造过程中质量不稳定造成寿命相差大，不能适应工况的要求;
(5)使用的耐高温、抗磨损的材料达不到应用要求。
二、单辊破碎机堆焊耐磨材料
单辊破碎机堆焊耐磨材料的选用主要考虑高温下的耐磨性能是否符合要求。根据焊接学和材料学原理，堆焊层的金属，形式分布于固熔体基础上，就能使整个合金的强度、硬度、耐磨性等得到很大的提高。因为这种情况下金属化合物实际被用为强化相，用以提高合金的强度、硬度、耐磨性。另外如果磨粒的硬度远低于工件硬度，那么磨损将发生在磨粒本身，工件磨损会很小。北京固本研制堆焊材料kb998耐磨焊丝已达国际领先的水平。在钢铁行业、煤矿业、水泥业中得到了成功应用。
北京固本kb998耐磨焊丝。该型号的耐磨焊丝在基体中加入镍合金，填充了碳化钨粒子，非常适用高温工作环境，最高可承受900℃工作温度，硬度60-63HRC。
三、单辊破碎机堆焊工艺
除外部性能外，影响材料耐磨性能的因素主要取决于材料的硬度和组织结构，而这又取决于堆焊工艺的优劣。因此，合理的堆焊工艺的对单辊破碎机的耐磨性等指标起关键作用。齿辊、锤头和篦板等基体部分按上述结构方案并参照《YB4057-1991》设计制造和检验合格后即可进行堆焊处理。
1、堆焊方案
(1)齿辊体、锤头均采用整体铸造后机加工，各轮廓和结构尺寸应符合设计要求。堆焊前进行清理，除去堆焊位置的油，灰，砂等杂物，将工件固定在工装夹具上。
(2)锤头采用铸件上堆焊耐磨合金结构，基体头部、顶面及破碎方向侧面用小钢板焊接成(15×15)mm的方格结构，深30mm，方格内用kb998耐磨焊丝分两次完成堆焊填满，堆焊过程中保证不产生气孔，锤头与齿辊锤柄用螺栓连接，螺栓材料35CrMo，预紧但留适当余量。锤头与齿辊锤柄进行焊接，焊接材料为YR307耐热钢焊丝，开单边V型坡口，深度25mm。锤头与齿辊交界位置清理出适当位置，将镶压块嵌入并焊接，焊接材料选用耐热钢YR307焊丝。
(3)用kb998耐磨焊丝将焊缝盖面，堆焊厚度5mm，再堆焊齿辊锤柄，堆焊方向与其长度方向一致，厚度5mm，焊道宽10mm，间距10mm。用kb998耐磨焊丝堆焊齿辊体，堆焊方向与转子轴向一致，厚度3mm，焊道宽10mm，间距10mm;再将齿辊压盘堆焊，堆焊方向与转子轴向一致，厚3mm，焊道宽10mm，间距5mm。
(4)多层焊接时，层间温度不应超过300℃。边堆焊边用卡板检查以保证堆焊面达到图纸外形尺寸要求。焊接时尽可能采用小线能量，采用短弧、直流反接、跳焊、短段焊、间隙焊。焊接间隙，用尖锤锤击焊接区。
2、堆焊注意事项
(1)应对工件进行预热，以降低焊接热影响区的淬硬性，并降低焊接区的冷却速度，做到“焊前预热，焊后缓冷”。
(2)温度控制得当、条件允许情况下，可堆焊打底层，耐磨效果更好。
(3)堆焊及后续工艺完成后要进行超声波无损探伤检测，堆焊后表面应平整，堆焊层与基体形成一个整体，不允许有剥落及连续贯通施焊表面的裂纹。
(4)焊完后应该进行防锈和涂漆处理。
根据以上原则和方法，对烧结机所使用的单辊破碎机进行了抗磨损技术研究，并设计、制造了一套烧结矿单辊破碎机。安装使用 2 个月后检查发现，与原来锤头对比。传统锤头，已严重磨损。设计的耐磨锤头，外形保持完整，无明显磨损。使用 4 个月后，锤头、蓖板等主要件外形依然保持完整，只有轻微磨损。预计使用寿命锤头12 个月以上，蓖板单边 9 个月以上，整体寿命可提高(3~4)倍。
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