水泥窑磨设备大型低合金铸钢件缺陷分析及修补工艺.pdf

水泥设备大型低合金铸件质量的优劣直接影响主机设备的安装调试质量及后期设备运行的稳定性1。目前低合金铸件大部分应用于回转窑齿圈、轮带、托轮及挡轮和磨机大齿圈，根据不同的项目技术要求，铸件在选型设计、铸造工艺、热处理规范、加工工艺方面存在差异，本文重点围绕铸造工艺、热处理规范及加工工艺对铸件产生的缺陷和问题进行分析和探讨。1执行标准水泥工业用回转窑铸件执行JCT3332006水泥工业用回转窑标准，水泥工业用管磨机铸件执行JC334.1一2 0 0 6水泥工业用管磨机标准。其铸钢件材质执行GB/T6402一2008钢锻件超声检测方法及GB/T113522009一般工程用铸造碳钢件标准；齿圈精度偏差执行GB/T10095.12001渐开线圆柱齿轮精度标准，尺寸偏差执行GB/T11842019形状和位置公差未注公差值标准；无损检测超声波检验执行GB/T7233.1一2 0 0 9 铸钢件超声检测标准，精加工后表面磁粉探伤执行GB/T94442007铸钢件磁粉检测标准。2水泥工程用低合金铸钢件缺陷分析、评定和处理2.1低合金铸钢物理性能低合金铸钢化学成分依据JBT6402一2 0 0 6 大型低合金钢铸件相关要求，实际操作中可使用光谱分析仪或化学反应进行评定。2.2低合金铸钢机械性能低合金铸钢机械性能依据JBT6402一2 0 0 6 大型低合金钢铸件相关要求，在一般项目执行中，需对铸件进行一拉作者简介：件方果（19 8 5-），男，河北唐山人，本科，工程师，主要研究方向为水泥设备及工艺。三冲机械性能测试，同时对试块进行硬度部分测试。同时，对关键性铸件需要留存试样，建议留存试样尺寸为2 0 0 mm200mm200mm。铸钢机械试块需根据合同和技术规范考虑留存金相、化学成分的试样。同时，部分铸件试样需明确是否在本体或代表铸件的大型试块上取样。形状、壁厚与试块的不同对后期测试的结果存在明显的差异。对铸造结构非标异形、壁厚较薄的铸件需特别注意 2 2.3铸造工艺及缺陷目前，国内市场铸钢件中频电炉或电弧LF精炼炉铸造工艺较为流行 3 。中小类铸件优先采用中频电炉进行铸造，大型、材质要求高的铸件通常采用电弧炉铸造。铸件铸造工艺应该根据工件材质、热处理要求、使用部位及技术参数等多方面因素选择铸造工艺。无论采用何种铸造方法均不可避免产生不同程度的气孔、裂纹、疏松、夹渣、砂眼及冷隔缺陷 4。实际工艺铸造中将根据工件不同的技术要求及铸造厂的特性选用最优的铸造方式，尽量减少铸造缺陷的数量和大小。其中裂纹缺陷不仅会在铸造期间产生，不合格的热处理工艺同样会产生危害极严重的裂纹缺陷。2.4铸造缺陷限定值及处理意见实际生产铸造中，由于受铸造黏砂或热处理后较厚的氧化层附着影响，目测产品外观容易漏检隐藏较深的超标缺陷，最终在粗加工或精加工阶段发现此类问题已非常困难或者需投人更多的时间及费用去处理修复，所以对重要铸造部件建议在热处理或铸造后进行彻底抛丸处理，首先进行目测检验，待整体确认无误且机械性能自检合格后再安排下一步工序。JC/T401.3一2 0 13 建材机械用铸钢件对低合金铸钢缺1702023年4月江西建材工程技术与应用陷做出规定，低合金钢铸件缺陷分为不允许焊补、允许不焊补、允许焊补和机械加工中发现缺陷的处理。水泥窑磨大型低合金铸件均允许在精加工前按规范进行补焊，热处理方式选用局部热处理或整件再次热处理 5。这就要求我们在精加工前必须做全方位的检验，最主要的控制手段就是超声波检验，不同形状、不同要求等级的铸件其超声要求均不同，但不管要求如何，只要涉及超声波探伤，尽量对环形铸件从端面及侧面进行超探，内环面如果具备探伤条件也一并增加。柱形铸件需对两端面及径向面进行扫查。若铸造比较小且表层铸件质量要求较高的铸件，建议增加双晶探头近表面扫查。但在实际生产制造中，大型铸件表面粗糙度往往达不到Sa12.5要求，对探头接触面造成一定的误判或漏检，需考虑增加探头膜片或要求铸造厂进一步打磨处理来保证探伤的准确性。如表1所示。表1非加工面不需处理缺陷限定值区域评定框尺缺陷直径缺陷深度缺陷数量缺陷面积缺陷类型寸/mm/mm/mm/个/mm空洞250250535不超过所在面积夹砂2502503021的2%裂纹不允许存在任何肉眼可见的裂纹缺陷铸造面允许修补缺陷限定值要求：JC/T401.32013建材机械用铸钢件对铸件非允许修补面缺陷限定值，在一般水泥工程项目粗加工前铸件发现问题，国内及国际项目业主均认可此限值，处理方式均为按规定热处理补焊后再视情况决定是否再整体热处理 。通常，海外国际工程建议大面积补焊后整体再次热处理，可有效保证整体铸件质量的稳定性，避免局部应力集中隐患，如表2 所示。表2允许修补缺陷限定值表铸件表面缺陷总面积6%区域面积，深度所在壁厚1/3裂纹缺陷长度10%同向长度，深度所在壁厚1/3单个缺陷长度1/12 该处圆周长，缺陷总面积4%区域轮缘端面面积，深度所在壁厚1/10轮缘外圆缺陷总面积4%区域面积，深度所在壁厚1/10穿透性缺陷对铸件强度影响不大部位，如加筋部位机械加工中发现可不予处理的缺陷限定值要求见表3。机械加工过程中发现允许修补缺陷限定值要求：（1）缺陷不超过表3 限定值，可修复可不予修复，取决于双方合同意见。若修复，需严格按照热处理规范进行修补，修补区域硬度差与本体尽量一致，硬度差值均值2 0%，硬度差40 HB；（2）若缺陷直径与深度的乘积超过表3 规定的2 倍时，允许补焊，按要求热处理，消除应力，视情况决定是否整体热处理，此修复工作需在精加工前完成。精加工后存在的缺陷需根据双方合同约定协商执行。表3常规不予处理的缺陷限定值范围允许不焊补缺陷铸件名称铸件部位整体数量/个长度/mm宽度/mm直径/mm深度/mm数量/个轮缘端面200轮缘厚6515齿圈端面400轮缘厚86110齿轮类齿面1个齿面0.2模数且50.3模数且51不在3 个连续齿面（沟）上连续出现，齿沟1个齿面0.3模数且50.3模数且51缺陷齿数不超过总齿数1/15。在实际工程中，回转窑齿圈、轮带、托轮铸件由于吨位大、承载重，对允许修补缺陷一般高于常规规定，根据多年技术文件普遍要求，限定值见表4。表4修补限定值参考JC/T 401.32013非关键部位及非工作表面建材机械用铸钢件规定切凿宽度15%工作面宽度，切凿深国内一般项目工作表面度3 0 mm，切凿面积2.5%工作表面4%铸造面积切凿宽度 5%工作面宽度，切凿深度海外工程较高标准项目工6mm，切凿宽长比 0.5，缺陷总数作表面10处2.5缺陷处理铸造面、非关键受力部位（在不超过4.2 中尺寸范围内缺陷）存在的常规砂眼、疏松、冷隔缺陷，可通过打磨去除，再进行协商确定的超声/着色/磁粉探伤检验，尺寸在JC/T401.3一2013建材机械用铸钢件允许范围内且无延伸性缺陷情况下，视为合格。铸造面、机加工部位存在的裂纹缺陷必须打磨去除，可采用超声技术粗判缺陷大致尺寸范围后再进行协商确定的超声/着色/磁粉探伤检验，其深度尺寸在JC/T401.3一2 0 13 建材机械用铸钢件允许范围内且无延伸性缺陷情况下，视为合格。可不予处理缺陷工作表面/机加工面，常规进行边缘光滑过渡处理，再进行协商确定的超声/着色/磁粉探伤检验，尺寸在JC/T401.32013建材机械用铸钢件允许范围内且无延伸性缺陷情况下，视为合格。在工程设备制造过程中存在的超标缺陷经过双方技术协商允许补焊的，非加工面及加工面修补方案为补焊后局部退火处理：（1）打磨、抛光缺陷位，着色/磁粉表面内部无损检测无缺欠；（2）待补焊局部区域升温均匀，根据工件材质确定温升温度，温度低于AC1，确保无金相组织变化；（3）选用工件材质匹配焊条使用FCAW进行补焊，焊接注意低电压、高电流，并合理控制层间温度的差异，避免热量集中及过高现象发生；（4）焊接完成后应将工件缓慢加热至AC1线下，升温速度不宜过快，使用带有温控装置的陶瓷加热片进行局部加热，温升速度控制在8 0/h范围内，常规低合金材质温升低于550，避免内部金相变化，保证焊接内存的应力在保温缓冷过程中消除，降温温升变化控制在6 0/h范围内，保证温升均匀降温；（5）降温2 4h后对补焊按区域再进行硬度及超声/着色/磁粉检验。部分对探伤要求严格的表面还需要增加不同K值的双晶探头超声检测，对近表面修补的部位进行彻底的超声检测 7 。171上接第16 8 页）上接第16 6 页）2023年4月工程技术与应用江西建材某些特殊工程项目在精加工完成后存在表面缺陷，且双方协商必须通过补焊进行修复的，可使用专用冷焊施工工艺，本文暂不过多介绍，但不管何种方法，必须保证焊条材质与母材机械性能接近，保证焊材与母材的熔合质量，避免应力集中，注意补焊硬度与母材的差异，必要时根据技术协议进行相关无损探伤评定工作。3结语水泥工程用大型低合金铸钢件将长期存在并应用于水泥行业，低合金铸钢件设计选型直接影响产品的使用寿命。由于水泥窑磨工程用大型低合金铸锻件吨位大、价值高，其铸造缺陷的控制和预防在现阶段尤其重要，合理选择铸造工艺，在铸造及粗加工阶段合理应用探测设备及质控干预可有效将铸造缺陷损失降到最低，科学、严谨的工艺规范及处理流程可有效保证产品的最终质量。6结语基于“刚柔并用、重点防设、整体密封、综合治理”原则，本工程以“刚性自防水混凝土+柔性防水卷材”为防水核心，通过技术优化与实际管控，各分项工程主控项目与一般项目均达到规范和设计要求，合格率为10 0%，工程优良率达到9 7%，实现质控目标。参考文献【1】方志勇.高层建筑地下室防水施工技术J】.科学与财富，2 0 2 0(11):332.中的应用J.四川建筑，2 0 2 1，41（1）：2 42-2 43，2 46.5 3王志刚.浅谈钢结构屋面网架结构施工技术J.中国建筑金属结构，2 0 2 2（6）：3 5-3 7.6李萍.浅谈钢结构屋面网架结构施工技术【J.建筑技术研究，2019（12):12 2-12 3.7卢翔.长泰一中分校体育馆钢结构网架屋面施工工艺浅谈【J】.福建建材，2 0 17（9）：8 9-9 0，2 9.8刘世聪，孔祥波，王清海，等.日照兴业喜来登酒店大跨度钢桁架及网架屋面施工技术 C.第五届全国钢结构工程技术交流会论文集，2 0 14：9 9-10 2.9钅钢结构工程技术交流会论文集，2 0 14：9 9-10 2.王月华，黄文华.浅参考文献1】李晓平，贡道春，陈和根，等.回转窑设备的材料选择及性能控制【J】.江苏建材，2 0 2 0（2）：4-7.2责道春.回转窑等转筒设备传动开式齿轮的研究（I）：渐开线齿轮副齿形参数设计新理念J.水泥，2 0 16（8）：3 2-3 5.【3 李蓉.浅析我国水泥行业发展情况J.江西建材，2 0 16（11）：278,280.4蔡玉良，洪旗，肖国先，等，水泥窑协同处置废弃物的安全环保排放过程控制【J】.中国水泥，2 0 16（5）：7 3-7 9.5汪川，王振尧，柯伟.Q235碳钢在SO,气体中的初期腐蚀行为 J。金属学报，2 0 0 8，44（6）：7 2 9-7 3 4.6柴天红，曾亮，黄欢欢，等.水泥窑协同处置工业固体废弃物的探讨J.江西建材，2 0 2 2（10）：9-10，13.【7】仲松，陈和根，储小虎，等.回转窑等传动齿轮安装规范的分析与建议J】.新世纪水泥导报，2 0 2 0，2 6（1）：7 4-8 2.2 谢小琴.高层建筑地下室防水施工技术分析【J大众标准化，2020(14）:13 2-13 3.3颜全钰.浅谈高层建筑地下室防水工程施工技术【J】.四川水泥，2018（5）:18 2-18 3.4黄静，曾雪高层建筑地下室防水施工技术要点J.技术与市场，2 0 2 1，2 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