一種等離子填絲送粉在磨輥、襯瓦上制備復(fù)合陶瓷合金層的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及等離子填絲送粉在磨輥、襯瓦上制備復(fù)合陶瓷合金層的方法，可有效解決中速磨煤機(jī)、水泥立磨磨輥、襯瓦表面耐磨性能差、使用壽命短的問題，方法是，首先安裝設(shè)備，對待熔覆的磨輥或襯瓦磨損面進(jìn)行清理和內(nèi)部探傷檢測，裝在設(shè)備的變位機(jī)上，使等離子炬置于熔覆磨輥或襯瓦磨損面上方20-30mm處，然后啟動(dòng)變位機(jī)和等離子炬電源、氬氣罐、冷水機(jī)、送絲機(jī)、送粉機(jī)，在控制器的控制下進(jìn)行工作，送絲機(jī)、送粉機(jī)將焊絲和陶瓷粉送至待熔覆磨輥或襯瓦磨損面，焊絲和陶瓷粉在等離子炬的熔融下，熔覆于磨輥或襯瓦磨損面上，形成一層耐磨的陶瓷合金層，本發(fā)明方法易操作，工作效率高，效果好，有效提高磨輥、襯瓦的耐磨性，大大延長了使用壽命，節(jié)約成本。
【專利說明】一種等離子填絲送粉在磨輥、襯瓦上制備復(fù)合陶瓷合金層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械，特別是一種等離子填絲送粉在磨輥、襯瓦上制備復(fù)合陶瓷合金層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤粉的制造是火力發(fā)電廠生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。60年代發(fā)展起來的中速輥磨機(jī)以其高效節(jié)能、安全可靠等突出優(yōu)點(diǎn)正在逐漸取代傳統(tǒng)的鋼球磨煤機(jī)，目前已成為火力發(fā)電廠的重要設(shè)備。由于國內(nèi)電廠用煤種類較多，雜質(zhì)偏高，可磨性較差，中速磨煤機(jī)的重要部件一一磨輥和襯瓦質(zhì)量的優(yōu)劣，特別是其耐磨性能的高低直接影響到制粉的作業(yè)率、煤粉質(zhì)量和生產(chǎn)成本。目前，國內(nèi)火電廠所用磨輥的壽命僅為4000~6000小時(shí)；立磨是新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)中必需的大型粉磨設(shè)備，主要用于水泥原料的制備，由于所破碎的物料料硬度高，數(shù)量大，磨輥和襯板表面磨損嚴(yán)重，使用壽命只有3000~5000小時(shí)，以上兩種設(shè)備需要頻繁修復(fù)或更換磨輥、襯板才能保證磨煤機(jī)和立磨的正常工作，嚴(yán)重影響了火電廠和水泥廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0003]201010122146.5發(fā)明專利申請公開了一種磨輥、襯板堆焊用粉芯焊絲，該焊絲是由純度為99.5wt.%的鎳帶包裹I~2wt.%Mo粉、6~20wt.%Ti粉、1.5~5wt.%C粉、2~5wt.%NbC 粉、O ~2wt.%VC 粉、0.3 ~0.5wt.%A1 粉、65.5 ~89.2 wt.%WC 粉制得，其熔覆工藝為:先采用明弧堆焊的方式將奧氏體不銹鋼焊絲在工件上制備2~3mm打底層，然后再利用氬弧或等離子弧焊槍將上述粉芯焊絲熔化于工件表面直至達(dá)到尺寸要求。該工藝較大程度提高了磨輥、襯板的使用壽命，但在操作過程中需反復(fù)的更換電源、焊槍等設(shè)備，工藝較為繁瑣。
[0004]201110303169.0發(fā)明專利申請公開了一種中速磨煤機(jī)使用的耐磨堆焊用粉芯焊絲及其制備方法與堆焊方法。該粉芯焊絲由0.28mm厚的金屬鎳帶包裹粉芯經(jīng)拉拔、減徑制成，所述粉芯由下述質(zhì)量百分比的混合粉末組成:3.0~4.5 wt.%的(:粉，1.0~2.0 wt.%的 Si 粉，0.5 ~1.0 wt.% 的 Mn 粉，16.0 ~20.0 wt.% 的 Cr 粉，0.5 ~1.5 wt.% 的 Mo 粉，
1.0 ~2.0 wt.% 的 W 粉，2.0 ~4.0 wt.% 的 Ti 粉，O ~2.0 wt.% 的 V 粉，5.0 % ~7.0wt.%的Nb粉、余量為Fe粉；上述粉末在粉芯焊絲中的質(zhì)量百分含量為30~40 wt.%。采用明弧堆焊的方式將焊絲熔覆于磨輥、襯板表面。
[0005]綜上所述，未發(fā)現(xiàn)利用等離子熔覆工藝，同時(shí)利用填絲送粉技術(shù)在磨輥、襯板表面制備復(fù)合陶瓷合金層的公開報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種等離子填絲送粉在磨輥、襯瓦上制備復(fù)合陶瓷合金層的方法，可有效解決中速磨煤機(jī)、水泥立磨磨輥、襯瓦表面耐磨性能差、使用壽命短的問題。[0007]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，以等離子弧為熱源，同時(shí)將焊絲與陶瓷粉熔覆于磨輥或襯瓦易磨損表面，形成一層耐磨的陶瓷合金層，方法如下:
首先安裝設(shè)備，對待熔覆的磨輥或襯瓦磨損面進(jìn)行清理和內(nèi)部探傷檢測，裝在設(shè)備的變位機(jī)上，使設(shè)備的等離子炬置于熔覆磨輥或襯瓦磨損面上方20-30mm處，然后啟動(dòng)變位機(jī)和等離子炬電源、氬氣罐、冷水機(jī)、送絲機(jī)、送粉機(jī)，在控制器的控制下進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，送絲機(jī)、送粉機(jī)將焊絲和陶瓷粉送至待熔覆磨輥或襯瓦磨損面，焊絲和陶瓷粉在等離子炬的熔融下，熔覆于磨輥或襯瓦磨損面上，形成一層耐磨的陶瓷合金層，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)合有陶瓷合金層的磨輥或襯瓦的制備。
[0008]本發(fā)明設(shè)備簡單，易安裝，方法易操作，工作效率高，使用效果好，可有效提高磨輥、襯瓦的耐磨性，大大延長了使用壽命，節(jié)約成本，有極大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下結(jié)合附圖和具體情況對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0011]本發(fā)明在具體實(shí)施中，由以下方法步驟實(shí)現(xiàn)的:
(1)、首先安裝設(shè)備
所述的設(shè)備其結(jié)構(gòu)是，包括支架、冷水機(jī)、送粉器、送絲機(jī)、等離子炬和控制器，支架16上部有橫梁10，橫梁上有導(dǎo)軌(圖中未標(biāo)示)，送絲機(jī)7、送粉器9和等離子炬4連接在一起，裝在橫梁的導(dǎo)軌上，等離子炬4上裝有用于沿橫梁左右移動(dòng)的電機(jī)(電機(jī)圖中未顯示，通常是等離子炬自身帶有的，也可另行設(shè)置)，構(gòu)成沿導(dǎo)軌一起左右移動(dòng)結(jié)構(gòu)，送絲通道6、送粉通道5分別設(shè)置在垂直于等離子炬行走方向兩側(cè)，送粉通道5水平夾角α為15-45°，送粉器9的送粉通道5出口與送絲機(jī)7的送絲通道6出口均置于等離子炬4下部，等離子炬上部裝有用于升降的電機(jī)8，支架的下方靠等離子炬4 一側(cè)裝有變位機(jī)11，支架外置有氬氣罐12、冷水機(jī)13、等離子電源14和控制器15，氬氣罐12與等離子炬4間的送氣通道上裝有電磁閥17，控制器15分別與送粉器9、電機(jī)8、變位機(jī)11和冷水機(jī)13相連，氬氣罐、冷水機(jī)13分別經(jīng)管道與等離子炬4相連；所述的控制器為數(shù)字控制器(簡稱數(shù)控)或可編程控制器(簡稱程控)，均為常規(guī)技術(shù)，市售產(chǎn)品；
(2)、對待熔覆磨輥或襯瓦進(jìn)行處理，設(shè)備安裝完畢后，對待熔覆的磨輥、襯瓦磨損面進(jìn)行表面清理和內(nèi)部探傷檢測，之后將待熔覆的磨輥或襯瓦安裝在變位機(jī)上，啟動(dòng)升降電機(jī)，調(diào)節(jié)等離子炬垂直于待熔覆磨輥或襯瓦表面的距離為20~30mm ；
(3)、熔覆金屬層，方法是，啟動(dòng)變位機(jī)和等離子電源，打開氬氣罐，氣壓調(diào)節(jié)至0.25~
0.5MPa，氬氣流量:2~7L/min，打開冷水機(jī)，調(diào)節(jié)冷卻水流量為0.5~1.0m3/h，啟動(dòng)送絲機(jī)，在控制器的控制下，控制變位機(jī)轉(zhuǎn)速為:10~40min/r,熔覆電流為:160~350A,送絲速度為:800~2500mm/min，等離子炬在橫梁上水平移動(dòng)速度為:4~12mm/r ;將焊絲熔覆于磨輥或襯瓦易磨損表面，采用多層多道搭接方式制得熔覆層，每層單道寬度為9~12mm，厚度3~5mm，多道搭接率控制在20~45%、稀釋率控制在15~40%，熔覆厚度為6_60mm的金屬層；(4)、熔覆金屬和陶瓷粉的復(fù)合陶瓷合金層，方法是，磨輥或襯瓦磨損面熔覆金屬層后，同時(shí)開啟送絲機(jī)、送粉機(jī)，調(diào)節(jié)變位機(jī)轉(zhuǎn)速為:10~40min/r，熔覆電流為:200~350A，氬氣流量:2~8L/min,送絲速度為:1000~2500mm/min,單位時(shí)間送粉量為:20~80g/min,送粉角α為15~45°，等離子炬在橫梁上水平移動(dòng)速度為:4~12mm/r，以等離子炬為熱源，將焊絲和陶瓷粉熔融混合，采用多層多道搭接方式熔覆在金屬層外表面，單道熔覆層寬度為10~14mm、厚度3~5mm，多道搭接率控制在20~45%、稀釋率控制在15~40%，得到2~6mm復(fù)合陶瓷合金層，必要時(shí)，對表面打磨、拋光、噴漆，備用；
所述的焊絲與陶瓷粉重量比為:60~90 %: 10~40 % ；
所述的焊絲為高鉻鑄鐵型焊絲或不銹鋼型焊絲，高鉻鑄鐵型焊絲由重量計(jì)的:碳(C)4.0 ~6.0%、鉻(Cr)18 ~30%、錳(Mn)0.5 ~2.0%、硅(Si)0.5 ~1.5%、鎳(Ni)3.0 ~8.0%、鑰(Mo)0.5~3.0%和余量為鐵(Fe)制成；不銹鋼型焊絲由重量計(jì)的:碳(C)0.1~1.0%、鉻(Cr)Il ~18%、錳(Mn)0.5 ~1.0%、硅(Si)0.5 ~1.0%、鎳(Ni)3.0 ~6.0%、鑰(Mo)L O ~
3.0%和余量為鐵(Fe)制成；
所述的陶瓷粉末為碳化物、氮化物、氧化物的一種或兩種以上的混合物。
[0012]所述的磨輥或襯瓦為KmTBCr20Mo或35號鋼制成；
所述的碳化物為碳化鈮(NbC)粉、碳化釩(VC)粉、碳化硼(B4C)粉、碳化鎢(WC)粉和碳化鋯(ZrC)粉的一種或兩種以上的混合物；氮化物為氮化硼(BN)粉、氮化釩(VN)粉的一種或兩種以上的混合物；氧化物為三氧化二鋁(Al2O3)粉、Al203-40Ti02粉的一種或兩種以上的混合物。
[0013]本發(fā)明經(jīng)試驗(yàn)和實(shí)際使用，效果非常好，經(jīng)下述實(shí)施實(shí)際可得到有效證明。
[0014]按圖1給出的設(shè)備安裝好后，用于等離子填絲送粉制造ZGM113G復(fù)合陶瓷磨輥，按如下步驟實(shí)施:
1、清洗、安裝
對待熔覆的磨輥(I)磨損面進(jìn)行表面清理和內(nèi)部探傷檢測，檢測完畢后將其安裝于變位機(jī)(11)上，啟動(dòng)升降電機(jī)(8)，保證等離子炬(4)垂直于待熔覆磨輥(I)表面，二者距離為25mm ；
2、送絲等離子熔覆金屬層
啟動(dòng)變位機(jī)(11)和等離子電源(14)，打開氬氣源(12)，調(diào)節(jié)氣壓至0.4MPa，氬氣流量:4L/min，打開冷水機(jī)(13)，冷卻水流量為0.8m3/h，啟動(dòng)送絲機(jī)(7)和控制器(15)，調(diào)節(jié)此階段工藝參數(shù)為:變位機(jī)轉(zhuǎn)速為:25min/r，熔覆電流為:190A，送絲速度為1600mm/min，等離子炬(4)在橫梁(10)上水平移動(dòng)速度:8mm/r，先將化學(xué)成分為C:5.0wt.%, Cr:20wt.%，Mn:0.5wt.%, Si:0.5wt.%, N1:4.0wt.%, Mo:1.0wt.%, Fe:bal 的高絡(luò)鑄鐵型的焊絲通過送絲通道(6)熔覆于磨輥(I)表面，單道熔覆層(2)寬度為10mm、厚度3mm，多道搭接率為25%、稀釋率為20%，待熔覆至磨輥(I)尺寸4mm時(shí)停止，熔覆厚度為4(T50mm ；
3、填絲送粉等離子熔覆陶瓷合金層
在送絲機(jī)(7)開啟的情況下同時(shí)打開送粉器(9 )，此階段工藝參數(shù)為:變位機(jī)(11)轉(zhuǎn)速為:25min/r，熔覆電流為:260A，氬氣流量:5L/min，送絲速度為:1500mm/min，等離子炬(4)在橫梁(10)上水平移動(dòng)速度:6mm/r，送粉速度為:50g/min，送粉角α為35°，將重量比為30%NbC粉、10%VC粉、15%WC粉、45%Al203_40Ti02粉陶瓷粉經(jīng)送粉通道(5)注入于上述焊絲熔池中，焊絲與陶瓷粉末的重量比為:65%: 35%，單道熔覆層(2)寬度為11mm、厚度3mm，多道搭接率為35%、稀釋率為30%，直至磨輥(I)尺寸達(dá)到圖紙要求，此階段得到4mm復(fù)合陶瓷合金層(3)，該復(fù)合陶瓷層(3)表面硬度Ην2500-2800，相對耐磨性是高鉻鑄鐵的16倍，與磨輥的結(jié)合強(qiáng)度大于260MPa，并經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn)，均取得了相同或相近似的結(jié)果，耐磨性能平均提高15倍以上，表明方法穩(wěn)定可靠，熔覆質(zhì)量好，使用壽命長，大大減少了磨輥或襯瓦的消耗，磨輥或襯瓦材料的消耗只是原設(shè)備的1/5，大大降低了生產(chǎn)成本，減少了廢物對環(huán)境造成的污染，有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子填絲送粉在磨輥、襯瓦上制備復(fù)合陶瓷合金層的方法，其特征在于，由以下方法步驟實(shí)現(xiàn)的: (1)、首先安裝設(shè)備 所述的設(shè)備其結(jié)構(gòu)是，包括支架、冷水機(jī)、送粉器、送絲機(jī)、等離子炬和控制器，支架(16)上部有橫梁(10)，橫梁上有導(dǎo)軌，送絲機(jī)(7)、送粉器(9)和等離子炬(4)連接在一起，裝在橫梁的導(dǎo)軌上，等離子炬(4)上裝有用于沿橫梁左右移動(dòng)的電機(jī)，構(gòu)成沿導(dǎo)軌一起左右移動(dòng)結(jié)構(gòu)，送絲通道(6)、送粉通道(5)分別設(shè)置在垂直于等離子炬行走方向兩側(cè)，送粉通道(5)水平夾角α為15-45°，送粉器(9)的送粉通道(5)出口與送絲機(jī)(7)的送絲通道(6)出口均置于等離子炬(4)下部，等離子炬上部裝有用于升降的電機(jī)(8)，支架的下方靠等離子炬(4) 一側(cè)裝有變位機(jī)(11)，支架外置有氬氣罐(12)、冷水機(jī)(13)、等離子電源(14)和控制器(15)，氬氣罐(12)與等離子炬(4)間的送氣通道上裝有電磁閥(17)，控制器(15)分別與送粉器(9)、電機(jī)(8)、變位機(jī)(11)和冷水機(jī)(13)相連，氬氣罐、冷水機(jī)(13)分別經(jīng)管道與等離子炬(4)相連； (2)、對待熔覆磨輥或襯瓦進(jìn)行處理，設(shè)備安裝完畢后，對待熔覆的磨輥、襯瓦磨損面進(jìn)行表面清理和內(nèi)部探傷檢測，之后將待熔覆的磨輥或襯瓦安裝在變位機(jī)上，啟動(dòng)升降電機(jī)，調(diào)節(jié)等離子炬垂直于待熔覆磨輥或襯瓦表面的距離為20~30mm ； (3)、熔覆金屬層，方法是，啟動(dòng)變位機(jī)和等離子電源，打開氬氣罐，氣壓調(diào)節(jié)至0.25~0.5MPa，氬氣流量:2~7L/min，打開冷水機(jī)，調(diào)節(jié)冷卻水流量為0.5~1.0m3/h，啟動(dòng)送絲機(jī)，在控制器的控制下，控制變位機(jī)轉(zhuǎn)速為:10~40min/r,熔覆電流為:160~350A,送絲速度為:800~2500mm/min，等離子炬在橫梁上水平移動(dòng)速度為:4~12mm/r ;將焊絲熔覆于磨輥或襯瓦易磨損表面，采用多層多道搭接方式制得熔覆層，每層單道寬度為9~12mm，厚度3~5mm，多道搭接率控制在20~45%、稀釋率控制在15~40%，熔覆厚度為6_60mm的金屬層； (4)、熔覆金屬和陶瓷粉的復(fù)合陶瓷合金層，方法是，磨輥或襯瓦磨損面熔覆金屬層后，同時(shí)開啟送絲機(jī)、送粉機(jī)，調(diào)節(jié)變位機(jī)轉(zhuǎn)速為:10~40min/r，熔覆電流為:200~350A，氬氣流量:2~8L/min,送絲速度為:1000~2500mm/min,單位時(shí)間送粉量為:20~80g/min,送粉角α為15~45°，等離子炬在橫梁上水平移動(dòng)速度為:4~12mm/r，以等離子炬為熱源，將焊絲和陶瓷粉熔融混合，采用多層多道搭接方式熔覆在金屬層外表面，單道熔覆層寬度為10~14mm、厚度3~5mm，多道搭接率控制在20~45%、稀釋率控制在15~40%，得到2~6mm復(fù)合陶瓷合金層； 所述的焊絲與陶瓷粉重量比為:60~90 %: 10~40 % ； 所述的焊絲為高鉻鑄鐵型焊絲或不銹鋼型焊絲，高鉻鑄鐵型焊絲由重量計(jì)的:碳4.0 ~6.0%、鉻 18 ~30%、錳 0.5 ~2.0%、硅 0.5 ~1.5%、鎳 3.0 ~8.0%、鑰 0.5 ~3.0% 和余量為鐵制成；不銹鋼型焊絲由重量計(jì)的:碳0.1~1.0%、鉻11~18%、錳0.5~1.0%、硅0.5~1.0%、鎳3.0~6.0%、鑰1.0~3.0%和余量為鐵制成； 所述的陶瓷粉為碳化物、氮化物、氧化物的一種或兩種以上的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子填絲送粉在磨輥、襯瓦上制備復(fù)合陶瓷合金層的方法，其特征在于，所述的磨輥或襯瓦為KmTBCr20Mo或35號鋼制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子填絲送粉在磨輥、襯瓦上制備復(fù)合陶瓷合金層的方法，其特征在于，所述的所述的碳化物為碳化鈮粉、碳化釩粉、碳化硼粉、碳化鎢粉和碳化鋯粉的一種或兩種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子填絲送粉在磨輥、襯瓦上制備復(fù)合陶瓷合金層的方法，其特征在于，所述的氮化物為氮化硼粉、氮化釩粉的一種或兩種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的等離子填絲送粉在磨輥、襯瓦上制備復(fù)合陶瓷合金層的方法，其特征在于，所述的氧化物為三氧化二鋁粉、Al203-40Ti02粉的一種或兩種以上的混合物。
【文檔編號】C23C24/10GK103556147SQ201310602049
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】張兵權(quán) 申請人:張兵權(quán)