矿渣立磨堆焊知识问答
矿渣立磨堆焊知识问答
摘要：随着高性能混凝土需求增长，基础设施建设推进，矿渣微粉作为矿物掺合料的市场持续扩大。但矿渣立磨机作为生产矿渣微粉的关键设备，其磨辊与磨盘衬板耐磨性问题导致生产效率下降、能耗增加、设备振动加剧等，成为制约行业降本增效的主要障碍。堆焊修复是恢复磨辊性能的重要方法，对选择合适修复方案、延长设备寿命、降低整体生产成本意义重大。
1 引言
1.1 立磨堆焊的作用
立磨耐磨在线堆焊技术核心功能是增强磨辊与磨盘组件抗磨损能力，延长设备服役周期，降低非计划性停机频次与运维成本。该工艺在高应力磨损区域堆焊高硬度耐磨合金材料构建防护层，抵御磨粒磨损与冲击腐蚀。典型案例显示，在线堆焊修复的辊套衬板工作面表层洛氏硬度达HRC58-62，耐磨性能提升数倍，同等工况下可使设备连续运转周期延长30%-50%。因其能节省备件拆装费用、降低工人劳动强度、缩短设备维修停工时间等优势，该技术得以广泛应用。
1.2 立磨堆焊的必要性
矿渣立磨机运行时，物料在离心力作用下甩至磨盘边缘，经磨辊与磨盘挤压、摩擦和剪切粉磨。磨辊和衬板耐磨层有尺寸和厚度要求，运行中耐磨层逐渐磨损、表面不平，导致研磨效率下降、振动增大。此时，中控需降低台时产量，以保证成品质量和设备运行稳定。
统计显示，矿渣立磨机磨辊堆焊后使用周期约2000小时，超期使用磨损至基材会延长堆焊时间，甚至致辊皮脱落。磨辊堆焊使用1500小时后，台时产量降6-8t/h,电耗升2-3度/吨粉，磨机振动加大。因此，为保障设备安全长周期运行，采用在线堆焊修复磨机磨辊、磨盘，恢复其原始尺寸，确保磨机运行稳定性。
2 立磨堆焊成本
立磨堆焊成本主要受磨辊、磨盘磨损程度和堆焊焊丝消耗量影响。以年产60万吨立磨为例，标准磨损下，每生产1吨矿粉，焊丝磨损约6-8克。若焊丝单价为每公斤100元，具体成本核算详见表1。
表1矿渣微粉立磨堆焊成本核算表
磨机年产能 （万T） | 克磨耗 （g） | 年焊丝用量 （kg） | 焊丝假设 单价 （元） | 年费用 （元） | 每吨矿粉费用 （元） |
60 | 6 | 3600 | 100 | 360000 | 0.6 |
60 | 8 | 4800 | 100 | 480000 | 0.8 |
3 立磨堆焊材料
堆焊材料选型要综合考虑工况参数与性能指标，建议通过实验验证和工况适配性对比分析确定最优焊接材料体系。当前矿渣立磨堆焊领域，主流堆焊材料分三类，详见表2。
表2当前矿渣微粉立磨堆焊领域堆焊材料表
序号 | 材料 | 成分说明 |
1 | 常规高铬铸铁材料 | 除基础成分C、Cr、Si、Mn外，基本不含其他合金元素； |
2 | 铌强化高铬铸铁材料 | 常规成分基础上添加约6%的Nb元素，形成特征合金组合。 |
3 | 多元复合高铬铸铁材料 | 保持基础成分，复合添加W、Mo、V等非Nb系合金元素。 |
4 立磨在线堆焊时长
堆焊作业周期需基于多维度技术参数系统评估，包括立磨机件磨损形貌特征分析、待
修复区域有效表面积测算、选定堆焊工艺熔敷效率及设备综合性能参数等核心指标。标准
工况下，60万吨矿渣立磨机组维护作业基准工期宜控制在4-4.5个标准工作日。若检测发
现基础硬面层有深度剥落缺陷，需多层堆焊修复并采用碳弧气刨预处理工艺，工程周期会有30%-50%的弹性增量，具体延长时间根据基材损伤程度量化评估。标准用时详见表3：
表3 60万吨矿渣立磨标准堆焊用时计划表
序号 | 工作内容 | 约需时间(天) | 备注 |
1 | 进场准备、安全教育及安全交底 | 0.5 | |
2 | 磨辊磨盘焊接设备安装、焊接 | 3 | |
3 | 验收 | 0.5 | |
4 | 焊接设备拆除，场地清理 | 0.5 |
5 立磨堆焊关键控制环节
立磨堆焊技术关键控制环节，可系统归纳为五项，具体环节详见表4：
表4 矿渣立磨堆焊关键控制环节表
序号 | 控制环节 | 控制环节说明 |
1 | 基材质量检测 | 辊套与衬板基材质量是堆焊工艺成功基础，需重点核查基材化学成分、力学性能和表面完整性特征。 |
2 | 层间温度管控 | 表面堆焊是“冷”焊接，温度过高会影响堆焊层与基体的冶金结合强度和综合性能，所以要建立精准的温度监测与调控机制。 |
3 | 堆焊材料选择 | 需依据设备运行工况和物料研磨特性要求，科学选优异耐磨且界面结合强度高的堆焊合金材料。 |
4 | 工艺参数管控 | 涵盖堆焊方法甄选、焊接参数（电流/电压/行走速度）匹配、施焊轨迹规划等技术要素的协同控制。 |
5 | 人员资质管理 | 操作人员除具备专业技能外，还应保持严谨态度，其工艺执行能力和经验积累水平直接影响堆焊工程质量与作业效率。 |
6 立磨堆焊施工及运行过程中的常见问题
6.1 堆焊层开裂
堆焊材料与基体金属冶金相容性不足、热输入参数控制不当、层间温度梯度超工艺范围。裂纹萌生与扩展会削弱堆焊层耐磨性能，极端工况下可能致其结构性失效。
6.2 堆焊层剥落
基体预处理时表面活化不足，界面结合强度不达标，存在氧化层残留和污染物清除不净问题；堆焊中异质材料互熔产生稀释作用，导致熔敷金属成分偏离设计范围、力学性能下降；磨机运转时异物侵入带来异常冲击载荷。这些因素相互作用，引发堆焊层剥落失效。
6.3 堆焊层异常磨损
堆焊材料关键性能指标与服役工况适配性有偏差，堆焊层厚度分布区域性不连续形成力学性能薄弱区，立磨运行参数偏离最优工作状态。当这些因素叠加，磨损速率将会增长。
6.4 堆焊层尺寸偏离既定工艺规范要求
堆焊层几何参数偏离允许公差限值，会使磨机系统运行工况劣化，表现为台时产能下降、设备振动值异常增加、成品比表面积与粒径分布特征值偏离预设指标等工艺异常。
苏州优霹耐磨复合材料有限公司
2025年6月14日