水泥工业的生产过程可以简单归纳为“矿石破碎粉磨烧结一熟料破碎粉磨”的过程。在矿石和熟料的破碎过程中，矿石和熟料对与其接触的部件形成冲击、冲刷、犁削等各种磨损破坏。据不完全统计，我国水泥行业2005年生产水泥约10亿吨，综合金属磨耗达到100 g/t。每年我国水泥行业磨耗掉的耐磨材料达到1 0万吨以上。而磨耗掉的部分平均只占部件原重量的5%~20%。如果把更换下来的部件报废，全部更换为新的部件，不但会加重企业经济负担，加重社会的资源、环境负担，而且部件的频繁更换又严重影响和制约水泥企业的正常生产。
水泥工业是我国的基础工业，也是我国工业行业在国际竞争中具有资源优势、劳动力优势、市场优势、技术优势等综合优势的一个行业，有着良好的发展前景。随着我国成为世界水泥生产第一大国，对与水泥生产相关的各个行业的技术水平也提出了更高的要求。水泥生产规模的大型化带动了水泥生产设备的大型化发展。2 500 t/d、5 000t/d、10000 t/d水泥生产线已成为目前水泥工业的主流生产线。这些生产线中的关键大型设备如：锤式破碎机、立式磨、辊压机、排粉风机、对辊破碎机等部件磨损破坏严重，更换造价高。依靠表面耐磨堆焊的方法进行部件的表面预防护堆焊和已磨损部件的耐磨堆焊再制造，从而使耐磨部件表面形成比原部件母材材质更加耐磨的堆焊层，并确保堆焊层与母材很好的结合成一个整体，可以显著增加设备的使用寿命，降低企业采购新部件的费用，降低更换部件的成本，为企业带来巨大的经济效益。并为“循环经济”和“绿色再制造”做出贡献。以目前的技术水平，在报废的各类耐磨材料中，可堆焊再制造部分按10%计，每年需要各类耐磨堆焊材料10000吨以上。耐磨堆焊技术在水泥行业具有十分巨大的市场应用前景。
近年来，在焊接工作者的共同努力下，耐磨堆焊材料和工艺技术取得了长足的发展。以前难以堆焊和堆焊效果不理想的耐磨材料和部件都取得突破，堆焊后部件的使用效果得到了水泥行业的肯定。耐磨堆焊技术在水泥行业得到了广泛的应用。
1、在辊压机挤压辊耐磨堆焊方面的应用
辊压机是在一对平放对置的挤压辊之间形成50-300 MPa高压，利用高压对通过挤压辊物料（矿石、熟料或铁矿等）进行挤压，达到粉碎的目的。辊压机辊面在工作过程中承受着剧烈的高应力磨料磨损、冲击磨损和疲劳破坏。极其恶劣的工作条件造成辊面磨损严重，由于辊体重量较大，承受的应力情况复杂。目前，在挤压辊表面堆焊耐磨材料对辊面进行耐磨保护是公认的最有效、最简便的方法。即在制造辊压机时和辊压机使用一段时间辊体磨损后，都必须对挤压辊表面进行有效耐磨堆焊防护。
辊压机辊面在工作中承受着高应力磨粒磨损，辊体材料为锻钢合金钢。解决高应力磨粒磨损不但需要耐磨堆焊材料有足够高的硬度(60HRC)，而且需要材料有良好的抗裂性能（辊面不能有超过180 mm长的连续裂纹，裂纹间距不得小于250 mm)。我国是辊压机生产第一大国，我国的辊面耐磨堆焊水平也代表了国际的先进水平。针对这种情况，郑州机械研究所设计研制了ZDI、ZD2、ZD3和ZD310系列耐磨堆焊药芯焊丝，分别为辊压机耐磨堆焊系列材料中的过渡层、缓冲层、硬面层和耐磨花纹层焊接材料。通过这几种材料的合理搭配，形成辊面硬度梯度，有效保证了辊面的使用寿命。这类焊接材料的广泛应用表明，通过辊体表面的耐磨堆焊保护，辊体的使用寿命超过进口材料，达到8 000 h以上，基本满足了水泥生产的需要。图1(a)~(c)是辊压机辊体新辊制造、再制造和堆焊生产现场的照片。
辊压机辊体的磨损机理非常复杂，破碎不同的原材料对辊体的磨损状况影响极大。随着耐磨堆焊材料研究技术的发展和耐磨堆焊材料品种的增加，逐渐实现针对不同的破坏形式和不同的物料，都能够有针对性的耐磨堆焊材料相匹配，则辊压机辊体表面的耐磨堆焊层寿命可望确保20000h以上。
2、在立磨磨辊及磨盘堆焊方面的应用
目前，5000t/d以上水泥生产线生料磨大多采用大型立式磨。由于大型水泥厂原料立磨在剧烈磨损、冲击的工况下运行，制造综合技术高。目前国内仅有中信重型机械制造公司可以制造大型立磨磨机，，而生产中应用的大部分是进口磨机。立磨最主要的易损部件是磨辊辊套及磨盘衬板。由于立磨磨辊辊套及磨盘衬板磨损严重，解决其磨损问题一般采用整体耐磨合金铸造（高铬铸铁或镍硬铸铁）或复合耐磨堆焊的方法制造磨辊辊套及磨盘衬板。由于磨辊辊套及磨盘衬板的价格昂贵，更换一套动辄需要百万元以上，因此无论采用哪种制造方法，磨损后的磨辊辊套及磨盘衬板都有必要进行耐磨堆焊修复。
目前，已经广泛应用的耐磨堆焊材料如：ZD901-0. ZD902-0. ZD903-0系列明弧自保护耐磨堆焊药芯焊丝，其堆焊金属中含有大量的、细密均布的合金碳化物硬质点，这些硬质点保证了堆焊金属具有优良的耐磨粒磨损性能。该系列焊丝堆焊时产生均匀密布的应力释放裂纹，保证了堆焊层即使在高铬铸铁或镍硬铸铁基体上堆焊，也能达到结合性能良好，不产生剥落现象，堆焊金属焊态硬度在60 HRC以上。在各类型立磨堆焊中应用，取得了满意的使用效果。其中在中信重型机械制造公司制造的大型立磨磨机上与进口堆焊焊丝进行对比应用，其综合性能明显优于进口焊丝。已基本满足了立磨修复周期的要求。
图2、图3、图4是用ZD902-0焊丝堆焊制造和现场修复的磨辊辊套及磨盘衬板。
目前，在国内磨辊辊套及磨盘衬板修复中，由于工艺、材料以及工人操作因素的影响，经常出现堆焊修复后的辊套开裂、堆焊层剥落现象。这些现象曾经出现了非常严重的毁坏设备、导致全线停产的重大事故。对水泥企业进行磨辊辊套及磨盘衬板的堆焊修复的积极性产生了一定的影响。针对这些问题，耐磨堆焊企业在加大新型耐磨堆焊材料研发的同时，还制定出更加科学合理、更具操作性的堆焊工艺，并完全贯彻到生产中去，才是下一步的工作重点。
3、锤式破碎机锤头及锤盘的堆焊
锤式破碎机是水泥企业通用的破碎设备，近年来，随着2000t/d、5000t/d生产线的普及，这种设备有越来越大型化的趋势，单只锤头的重量达到120kg或更多。延长锤头的使用寿命就成为水泥厂降低成本的一个重要目标。这也就对锤头及锤盘的耐磨性能提出了更高的要求。
锤头的工况很复杂，既要受剧烈的冲击磨损，又要受剧烈的磨粒磨损（犁削磨损）。因此，要求锤头既要有优良的韧性，又要有优良的耐磨性。国内锤头多采用高锰钢(ZGMn13Cr2)或超高锰钢(ZGMn18Cr2)铸造，之所以采用高锰钢作锤头，是因为高锰钢具有优良的冲击韧性，并具有表面冲击硬化作用。由于原料的不同，锤头的使用寿命相差很大。例如，某水泥厂的单段破碎机锤头的使用寿命是破碎4万多吨石灰石，锤头已经磨损报废。见图5(a)。而在另一水泥厂，同样的锤头可破碎100多万吨石灰石。
针对锤头的磨损情况，目前主要采用两种办法来解决：
(1)在新锤头端面和打击面先堆焊上3-5 mm的高合金耐磨堆焊材料，如TM55焊条或MD501耐磨堆焊药芯焊丝。可以显著延长锤头的使用寿命，焊接工艺简单，效果也稳定可靠。
(2)对于已经磨损的锤头，一般采用高锰钢类耐磨堆焊材料或GMl焊条+ZD3耐磨堆焊焊条及焊接工艺进行堆焊。通过分析锤头的磨损形式，选用合适的耐磨堆焊材料，一般可以使锤头寿命可提高1倍以上(见图5(b))。
大型锤式破碎机的锤盘因价格昂贵，锤盘承受着严重磨粒磨损和轻度冲击磨损的双重破坏，也具有较高的堆焊修复价值。目前，大型破碎机锤盘在生产制造时就要堆焊一层耐磨堆焊材料，见图6(a)(b)。使用MD501 C02气保护药芯焊丝和TM-55焊条在现场对磨损后的锤盘进行耐磨堆焊修复也已经在许多水泥厂应用推广，取得了满意的效果。
4、风机叶轮的堆焊
目前风机叶轮的耐磨堆焊防护已成为水泥厂排粉风机必不可少的处理工艺。为解决风机叶片的耐磨问题，耐磨钢板、耐磨堆焊复合板、耐磨陶瓷、耐磨涂料和热喷涂等都取得了较好的应用效果。但在磨损后风机的再制造方面，耐磨堆焊仍然具有显著的优势，应用合金粉块或TM-65耐磨堆焊焊条，在风机叶轮的磨损部位堆焊上单层的直条耐磨道或网格状耐磨道即可起到良好的耐磨效果。一般寿命可提高4-8倍。取得了良好的经济效益和社会效益。
5、复合堆焊耐磨板的应用
堆焊复合耐磨钢板是在普通碳钢或不锈钢板表面复合堆焊上一定厚度的高合金耐磨堆焊层，形成由普通基材和抗磨层两部分组成的耐磨堆焊复合板。抗磨层一般占总厚度的1/3-2/3。由于抗磨层与基体完全是冶金结合，因而不必担心耐磨层脱落的问题。耐磨层在堆焊过程中，通过堆焊材料和工艺措施使抗磨层呈龟裂状态，而裂纹不至延伸到基体内，形成应力释放裂纹，保证耐磨层不会在变形等加工过程或在使用中出现脱落（见图8）。裂纹也使复合耐磨钢板能够变形成为可能。由于堆焊材料一般选用高碳高铬类的高合金材料，使得堆焊复合耐磨钢板非常适合于冲刷磨损严重的工件表面的保护。如水泥行业的风机叶片、管道，输料槽内衬、挡料圈、刮料板、磨辊护套、破碎机零件等等。堆焊复合耐磨钢板的寿命一般是普通钢板的10倍以上。采用堆焊复合耐磨钢板不仅可以延长设备维修周期、减少维修次数，而且显著降低企业综合维修成本，深得水泥企业的欢迎。目前已经在水泥行业得到广泛应用。图9是用堆焊复合耐磨钢板制作的弯管。
除上述部件以外，耐磨堆焊技术也在水泥企业的设备如：挖掘机铲齿、颚式破碎机颚板、下料溜槽、搅拌机叶片、磨机衬板、辊式破对辊、刮板、提升机斗等部件的修复堆焊中得到广泛应用。显著提高了这些部件的使用寿命。
6、结语
耐磨堆焊技术在焊接领域是一个相对比较成熟的技术，但对于水泥行业来讲，耐磨堆焊技术是一个新兴的朝阳产业，有着广阔的应用前景。随着企业的管理水平不断提高，竞争压力下的水泥企业越来越重视提高各种易磨损部件的寿命，更加重视对部件的再利用和增寿工作。耐磨堆焊技术可为企业带来显著的经济效益，有着不可估量的发展前景。除了上面提到的部件需要耐磨堆焊技术外、还有很多的部件需要耐磨堆焊防护以提高寿命、降低成本。这就要求从事耐磨堆焊材料和堆焊工艺研究的科研机构，不断跟踪国际上的先进技术和经验，同水泥行业紧密合作，深入分析工件的磨损机理和破坏形式，兼顾耐磨性和抗裂性两项重要指标，不断研制开发适应不同工况、不同材质、不同磨损形式的耐磨堆焊材料和堆焊工艺技术，为我国水泥工业增效降耗、为我国耐磨堆焊技术的应用发展做出贡献。
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