一、鄭州機(jī)械研究所介紹
鄭州機(jī)械研究所是研究機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)、基礎(chǔ)工藝的多專業(yè)綜合研究所，是原機(jī)械工業(yè)部直屬一類研究所，現(xiàn)轉(zhuǎn)制為中央直屬大型科技企業(yè)，已有近50年的科研工作歷史。全所現(xiàn)有職工近600人，其中研究員50多人、高級(jí)工程師200多人。鄭州所主要從事齒輪傳動(dòng)、機(jī)械強(qiáng)度與振動(dòng)、焊接材料/工藝/裝備、精密鑄鍛、鑄造、機(jī)電一體化技術(shù)的研究、產(chǎn)品開發(fā)和制造。已建成多個(gè)產(chǎn)業(yè)化基地，2004年銷售額超過4億元。
鄭州機(jī)械研究所自1971年至2000年，共取得科技成果680多項(xiàng)，其中獲得國家級(jí)和省部極獎(jiǎng)勵(lì)200多項(xiàng)。40多年來在國家重大工程（如三峽、葛洲壩、長(zhǎng)征二號(hào)火箭、核電站、航天載人工程）建設(shè)和國防建設(shè)中發(fā)揮了積極作用。
鄭州機(jī)械研究所從事焊接材料研究已有40多年的歷史，是國內(nèi)從事焊接材料及工藝研究的主要科研單位之一，也是國內(nèi)最早從事藥芯焊絲研究的單位，在國內(nèi)享有很高聲譽(yù)。

二、特種焊接材料研究室介紹
特種焊接材料研究室是專門從事特種焊條及藥芯焊絲，尤其耐磨堆焊材料及工藝研究的處室，從事焊接材料研究、開發(fā)及生產(chǎn)已有30多年歷史，擁有一批專門從事焊接材料、磨損機(jī)理研究的技術(shù)人員。市場(chǎng)營銷人員也均是技術(shù)人員，熟練掌握焊接及磨損機(jī)理，可以針對(duì)客戶的不同需要，根據(jù)不同的工作條件、不同的基體金屬、不同的磨損工況，選用合適的搭配材料及相應(yīng)的工藝，滿足用戶的需求，同時(shí)可以為用戶提供現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)。具有相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)規(guī)模和修復(fù)條件，擁有自己的藥芯焊絲和特種焊條生產(chǎn)線，以及設(shè)施齊全的堆焊基地。生產(chǎn)品種多樣的耐磨堆焊材料（焊條及藥芯焊絲），可承接各種易損部件的修復(fù)，是研究所主要生產(chǎn)基地之一，經(jīng)過幾十年的努力，不斷發(fā)展壯大，已形成科、工、貿(mào)為一體的實(shí)體。

三、 特焊室耐磨堆焊材料在水泥行業(yè)的應(yīng)用
1. 在輥壓機(jī)擠壓輥堆焊方面的應(yīng)用
輥壓機(jī)是20世紀(jì)80年代末從國外引進(jìn)的一種高壓粉磨設(shè)備，具有高效節(jié)能的特點(diǎn)，經(jīng)過不斷改進(jìn)和完善，這種設(shè)備得到了在水泥行業(yè)得到了大量推廣。
輥壓機(jī)是用途廣泛的一種高效節(jié)能的粉磨設(shè)備。尤其適用于水泥熟料的粉磨，而且對(duì)石灰石、高爐礦渣、石灰砂巖、原煤、石膏、石英砂、鐵礦石等的粉磨也很有效。輥壓機(jī)的主要特點(diǎn)就是高壓，主要利用50-300Mpa的高壓對(duì)物料進(jìn)行擠壓，達(dá)到粉碎的目的。輥壓機(jī)在水泥工業(yè)中已使用了十幾年，主要用于水泥熟料的粉磨。輥壓機(jī)極其惡劣的工作條件造成輥面磨損嚴(yán)重，因此，在制造輥壓機(jī)時(shí)就必須對(duì)擠壓輥表面進(jìn)行有效防護(hù)。而在擠壓輥表面堆焊耐磨材料是目前全世界公認(rèn)的最有效、最簡(jiǎn)便的方法。這主要有兩個(gè)原因：一是堆焊材料和工藝便于不斷進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整；二是擠壓輥在使用一段時(shí)間后必然要產(chǎn)生磨損，而由于擠壓輥非常昂貴，絕大多數(shù)情況下不可能更換，只有在現(xiàn)場(chǎng)繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。在這種情況下，只有采用堆焊的方法才能進(jìn)行快速、有效的修復(fù)。
鄭州機(jī)械研究所特種焊接材料研究室于1991年就開始與洛陽礦山機(jī)器廠一起從事輥壓機(jī)擠壓輥表面耐磨堆焊材料的國產(chǎn)化和應(yīng)用研究。借鑒德國洪堡（KHD）公司的先進(jìn)技術(shù)和工藝，結(jié)合進(jìn)口輥壓機(jī)在我國應(yīng)用中存在的問題，形成了我們獨(dú)特的焊接材料和焊接工藝。經(jīng)過多年的精心改進(jìn)及大力推廣，我們所研制生產(chǎn)的輥壓機(jī)專用系列耐磨藥芯焊絲及手工焊條已在國內(nèi)眾多水泥廠家得到應(yīng)用，可達(dá)到輥面連續(xù)使用6000~9000小時(shí)不需補(bǔ)焊之效果，受到了用戶的廣泛好評(píng)。到目前為止，全國各地用鄭州機(jī)械研究所研制的材料和工藝制造或修復(fù)堆焊的輥壓機(jī)已超過180臺(tái)。其中包括￠1400×1000、￠1400×650、￠1200×800、￠1200×450、 ￠1200×360、￠1200×450、￠1000×630、￠1000×400、￠1220×760、￠1000×300、 ￠1000×260、￠800×200 等多種規(guī)格的進(jìn)口和國產(chǎn)輥壓機(jī)。修復(fù)后的使用壽命均優(yōu)于原輥體的壽命。
僅2004年一年中信重型機(jī)械公司（即原洛陽礦山機(jī)器廠）就用我所堆焊材料制造輥壓機(jī)48臺(tái)，其輥面堆焊全部采用我所研制的藥芯焊絲。
我們?yōu)橹貞c拉法基水泥有限公司堆焊的一對(duì)Φ1220×760新擠壓輥，從2004年6月初投入使用至2005年7月，運(yùn)行時(shí)間超過9000小時(shí)，這期間未堆焊過，該公司非常滿意，認(rèn)為這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了該輥?zhàn)拥念A(yù)期使用壽命，其耐磨性能遠(yuǎn)優(yōu)于該廠原裝進(jìn)口輥。為廣東塔牌集團(tuán)堆焊修復(fù)的一對(duì)1200×800擠壓輥，從2004年2月初投入使用至今，還未堆焊過，表面耐磨條紋高度還剩余2~3mm（新條紋高度5mm）。多年來大量的應(yīng)用實(shí)例表明：無論是耐磨性還是焊接工藝性，我們的輥壓機(jī)堆焊材料完全可以與國外的材料相媲美，材料和堆焊工藝達(dá)到了國際先進(jìn)水平。
我所是國內(nèi)最早從事藥芯焊絲研究的單位，在國內(nèi)率先研制出輥壓機(jī)表面堆焊專用ZD系列（ZD1、ZD2、ZD3、ZD310）及其它型號(hào)的耐磨藥芯焊絲及手工焊條。焊絲有埋弧焊（Ф4.0、Ф3.2）和CO2氣體保護(hù)焊（Ф1.6）兩種。該系列材料包括過渡層、緩沖層、硬面層和耐磨花紋層。通過這幾種材料的合理搭配，形成輥面硬度梯度，可有效地保證輥面的使用壽命。下面就我們的系列輥壓機(jī)堆焊材料做一詳細(xì)說明：
⑴ ZD系列手工電焊條（包括過渡層焊條ZM、硬面層焊條ZD3和耐磨花紋層焊條ZD310），適用于現(xiàn)場(chǎng)焊補(bǔ)輥面的小面積磨損或剝落。以及全位置（立焊和橫焊）焊接情況下的焊補(bǔ)。缺點(diǎn)是焊接效率較低。
⑵ ZD系列CO2氣體保護(hù)焊藥芯焊絲（Ф1.6），包括過渡層ZD1、緩沖層ZD2、硬面層ZD3和耐磨花紋層ZD310。適用于現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)輥面的大面積磨損或剝落，以及輥面整體不拆卸大修。堆焊效率是手工電焊條的3~4倍，堆焊質(zhì)量也明顯優(yōu)于手工電焊條。非常適合檢修時(shí)間緊張、又沒有備用輥?zhàn)拥乃鄰S使用。
⑶ ZD系列埋弧焊藥芯焊絲（Ф4.0、Ф3.2），包括過渡層ZD1、緩沖層ZD2、硬面層ZD3和耐磨花紋層ZD310。該焊絲具有極高的焊接效率和優(yōu)異的焊接質(zhì)量。適用于輥?zhàn)拥牟鹦洞笮?，這種情況下的大修能夠充分滿足堆焊的工藝要求，焊縫成型美觀，具有最可靠的堆焊質(zhì)量保證。采用這種工藝修復(fù)堆焊的舊輥?zhàn)?，其使用壽命完全可達(dá)到新輥?zhàn)拥乃健?BR>見于水泥廠檢修時(shí)間普遍比較緊張這一現(xiàn)狀，我們推薦廠家在不拆卸焊補(bǔ)或大修時(shí)盡量采用焊絲進(jìn)行堆焊，這樣可有效保證焊補(bǔ)的進(jìn)度和質(zhì)量。同時(shí)建議，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，定做一套備用輥，這樣就有可能作到每年更換一次輥?zhàn)?，而運(yùn)行中輥?zhàn)訜o需進(jìn)行任何焊補(bǔ)，這樣可大大減少輥壓機(jī)的維修成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。
在對(duì)耐磨堆焊材料進(jìn)行不斷改進(jìn)的同時(shí)，我們還在輥壓機(jī)輥面磨損疲勞破壞機(jī)理及堆焊應(yīng)力分析方面做了深入的研究工作，據(jù)此對(duì)堆焊工藝進(jìn)行優(yōu)化，使輥面的堆焊質(zhì)量不斷提高。
由于我所研制的堆焊材料抗裂性能優(yōu)良，所以用其堆焊的輥壓機(jī)輥面非常容易現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)焊，且堆焊工藝比較簡(jiǎn)單。
實(shí)踐證明，用我所堆焊材料堆焊的輥壓機(jī)使用壽命可達(dá)到6000—9000小時(shí)，在我們保證的使用時(shí)間內(nèi)，輥面可連續(xù)使用，不需進(jìn)行任何處理。
我們?cè)谳亯簷C(jī)堆焊方面可為用戶提供以下服務(wù)：
⑴.提供由我所自行開發(fā)研制的輥壓機(jī)表面堆焊專用系列焊接材料，包括焊條和焊絲；
⑵.我所從事輥壓機(jī)堆焊已有十多年的歷史，擁有完備的堆焊設(shè)施、熱處理設(shè)施和檢測(cè)設(shè)備，這些可有效地保證堆焊質(zhì)量。我們可承接各種規(guī)格新舊擠壓輥的預(yù)保護(hù)堆焊和修復(fù)堆焊工程；
⑶.我所具有豐富的輥壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)堆焊修復(fù)經(jīng)驗(yàn)，可派技術(shù)人員和焊接操作人員為用戶提供現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)，包括提供堆焊工藝指導(dǎo)、輥面局部堆焊修復(fù)和輥面整體不拆卸大修工程。

2. 在立磨磨輥及磨盤堆焊方面的應(yīng)用
立磨又稱中速磨，已有近百年發(fā)展歷史。前期由于受耐磨材料性能所限，只能用于粉磨軟質(zhì)物，
如煤、石膏等，在20 世紀(jì)70年代隨著新型干法水泥技術(shù)的飛速發(fā)展，立磨以其集粉磨、烘干和選粉于一體、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)被廣泛用于水泥原料粉磨。20 世紀(jì)70年代末德國非凡（Pfeiffer）公司的MPS立磨首次用于粉磨礦渣水泥，拓寬了立磨的應(yīng)用范圍。20 世紀(jì)90年代，立磨粉磨水泥及礦渣在國外得到較廣泛的應(yīng)用。在國內(nèi)，目前水泥廠使用立磨以粉磨原料和煤為主，用于水泥和礦渣粉磨較少。由于立磨得到了越來越廣泛的應(yīng)用，所以對(duì)磨輥和磨盤的耐磨性就提出了越來越高的要求。目前國內(nèi)使用立磨磨機(jī)的水泥廠有很多家，一部分使用的是進(jìn)口的立磨磨機(jī)，如德國的萊歇公司、伯力鳩斯公司、非凡公司，日本的宇部公司等，一部分則使用的是國產(chǎn)立磨磨機(jī)。立磨磨機(jī)極其惡劣的工作條件造成輥面磨損嚴(yán)重，因此，在制造磨機(jī)時(shí)，立磨磨輥輥套及磨盤襯板一般采用整體耐磨合金鑄造（高鉻鑄鐵或鎳硬鑄鐵）或復(fù)合耐磨堆焊的方法制造，以期提高輥體及磨盤的耐磨性和使用壽命。
用整體耐磨合金鑄造的磨輥及磨盤雖然有著較好的耐磨性，但存在兩個(gè)問題：1. 輥體成本較高，磨損到一定尺寸后整個(gè)輥體就要報(bào)廢，雖然可采用堆焊方式修復(fù)，但只可修復(fù)1~2次；2..輥體本身脆性大，容易出現(xiàn)輥體斷裂、開裂現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)這種情況，會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的運(yùn)行安全。因此，國外多家公司在制造大型立磨磨輥及磨盤時(shí)已開始傾向于采用復(fù)合耐磨堆焊的方法，即：輥體基體采用韌性良好的低碳鋼和低合金鋼，表面堆焊耐磨材料進(jìn)行有效防護(hù)。這樣既可以保證工件表面具有優(yōu)良的耐磨性，又可使輥體具有良好的綜合機(jī)械性能，不存在開裂或斷裂的危險(xiǎn)。另外，這種鋼機(jī)體的工件可反復(fù)進(jìn)行堆焊，這樣可大大減少設(shè)備的備件成本。
尤為重要的一點(diǎn)是，堆焊金屬具有組織均勻、晶粒細(xì)密等特點(diǎn)，這有利于保證堆焊金屬均勻、優(yōu)良的耐磨性能。而鑄造組織相對(duì)比較粗大，且容易產(chǎn)生偏析，這就使鑄造合金的組織均勻性、耐磨性能受到很大影響。
由于立磨磨輥工作中承受著擠壓力及摩擦力，這就要求輥面堆焊時(shí)必須采用特殊的堆焊工藝和堆焊材料，如果選用材料或焊接工藝不當(dāng)，有可能造成輥面嚴(yán)重剝落損壞。鄭州機(jī)械研究所特焊室研制的MD（MD621、MD611、MD601）系列耐磨堆焊藥芯焊絲，屬于高碳高鉻合金焊絲，其堆焊層金屬含有大量的、細(xì)密的碳化物硬質(zhì)點(diǎn)，這些硬質(zhì)點(diǎn)具有優(yōu)良的耐磨性能。該系列焊絲適用于受不同程度磨粒磨損工件的預(yù)保護(hù)和修復(fù)堆焊，特別是立磨磨輥輥套及磨盤襯板，以及各種溜槽的堆焊。我所研制的該系列焊絲不但可在各種鋼基體上堆焊，而且可在高鉻鑄鐵或鎳硬鑄鐵基體上堆焊（結(jié)合我所制定的特有的焊接工藝），結(jié)合性能良好。不會(huì)產(chǎn)生剝落現(xiàn)象。我所研制的立磨堆焊專用系列焊絲具體介紹如下：
⑴ MD（MD621、MD611、MD601）系列埋弧堆焊藥芯焊絲，適用于新的鋼基體輥套的堆焊，以及拆卸下來的舊的鋼基體或鑄鐵基體的輥套的修復(fù)堆焊。特點(diǎn)是堆焊效率高、焊縫成型美觀、堆焊質(zhì)量穩(wěn)定。另外，埋弧堆焊設(shè)備技術(shù)早已成熟，且價(jià)格低廉，非常使用。用戶可針對(duì)不同的工況及物料選擇不同型號(hào)的焊絲。
⑵ DH（DH621、DH611、DH601）CO2氣體保護(hù)堆焊和明弧堆焊藥芯焊絲，適用于在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)磨輥或磨盤進(jìn)行不拆卸堆焊修復(fù)。工藝簡(jiǎn)單，使用方便。
我們已為日本宇部公司等國內(nèi)外多家水泥設(shè)備或水泥生產(chǎn)企業(yè)堆焊了磨輥輥套或磨盤，包括鑄鋼基體和鑄鐵基體，受到用戶的普遍好評(píng)。

3. 錘式破碎機(jī)錘頭及錘盤的堆焊.
錘式破碎機(jī)是水泥企業(yè)常用的破碎設(shè)備，多用于破碎生料。多年來，這種設(shè)備有越來越大型化的趨勢(shì)，特別是由天津院開發(fā)的單段錘式破碎機(jī)，得到了普遍應(yīng)用。隨著設(shè)備越來越大，設(shè)備的備件成本也越來越高，也就對(duì)錘頭及錘盤的耐磨性能提出了更高的要求。錘頭越大，磨損越劇烈，就越具有較高的修復(fù)價(jià)值。多年以來，我們已為國內(nèi)多家水泥廠修復(fù)了很多副單段錘式破碎機(jī)錘頭，也為這種設(shè)備的制造廠家提供了大量的預(yù)保護(hù)堆焊焊絲或焊條。
錘頭的工況很復(fù)雜，既要受劇烈的沖擊磨損，又要受劇烈的磨粒磨損（犁削磨損）。因此，要求錘頭既要有優(yōu)良的韌性，又要有優(yōu)良的耐磨性。國內(nèi)錘頭多采用高錳鋼（ZGMn13Cr2）或超高錳鋼（ZGMn18Gr2）鑄造，之所以采用高錳鋼作錘頭，是因?yàn)楦咤i鋼具有優(yōu)良的沖擊韌性，并具有表面沖擊硬化作用。少數(shù)采用進(jìn)口鍛造合金鋼（如30CrMoV9）。由于中國地域遼闊，所以國內(nèi)各水泥廠原料，尤其是南方和北方，其性能指標(biāo)相差很大。例如，某水泥廠的單段破碎機(jī)錘頭的使用壽命是破碎4萬多噸石灰石。而在另一水泥廠，同樣的錘頭可破碎100多萬噸石灰石。顯然，前者的設(shè)備備件成本是后者的幾倍甚至是十幾倍。這種情況說明，在很多情況下高錳鋼的沖擊硬化作用并未顯現(xiàn)出來。
因此，許多水泥廠都有修復(fù)高錳鋼頭的愿望。針對(duì)這種狀況和需求，我所在多年以前就研制出了高錳鋼錘頭堆焊修復(fù)專用材料及特殊的焊接工藝。實(shí)踐證明，用我所堆焊材料和工藝修復(fù)的錘頭，使用壽命一般可提高1倍以上。
大型錘式破碎機(jī)的錘盤因價(jià)格昂貴，具有較高的修復(fù)價(jià)值。我所用自己特有的焊接材料和堆焊工藝為國內(nèi)多家水泥廠現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)了大型錘式破碎機(jī)的錘盤，為企業(yè)的節(jié)能降耗做出了貢獻(xiàn)。
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4．風(fēng)機(jī)葉輪的堆焊修復(fù)
風(fēng)機(jī)是水泥廠非常常用的設(shè)備，多數(shù)風(fēng)機(jī)過風(fēng)時(shí)要攜帶大量的各種粉塵，因此風(fēng)機(jī)葉輪要受到不同程度的沖刷磨損，這就要求葉輪的葉片必須具有優(yōu)良的耐磨性。針對(duì)如何提高風(fēng)機(jī)葉片的耐磨性能，我們做了大量的工作，研制出了多種耐磨焊條，其中以TN65型焊條耐磨性能最為優(yōu)良。我們已為國內(nèi)幾十家水泥廠修復(fù)過風(fēng)機(jī)。實(shí)踐證明，用我們的焊條堆焊修復(fù)的風(fēng)機(jī)，壽命可提高4~8倍。
5．立窯塔篦齒的堆焊修復(fù)
塔篦是機(jī)立窯中的關(guān)鍵部件，其工作在很高的溫度下，承受著劇烈的磨粒磨損，因此堆焊耐磨焊條是提高塔篦的壽命的最有效的方法。我所研制的立窯塔篦齒堆焊專用焊條TDL-60等具有優(yōu)良的耐磨性能，和優(yōu)良的堆焊工藝性能。堆焊后的塔篦可使用一年以上。

除上述部件以外，鄭州機(jī)械研究所研制的耐磨堆焊焊條和焊絲也適用于各種挖掘機(jī)鏟齒、各種下料溜槽、攪拌機(jī)葉片、磨機(jī)襯板等部件的修復(fù)堆焊?？娠@著提高這些部件的使用壽命。
?鄭州機(jī)械研究所特焊室從事耐磨堆焊材料和工藝研究已有近20年的歷程，具有豐富的耐磨堆焊經(jīng)驗(yàn)。我們不斷跟蹤國外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，已開發(fā)出幾十種堆焊材料品種。我們同水泥行業(yè)的合作已有十多年的歷史，見證了國內(nèi)水泥行業(yè)耐磨堆焊技術(shù)不斷進(jìn)步的過程，我們?yōu)樽约耗軌蛴米约旱目蒲挟a(chǎn)品和技術(shù)為這些進(jìn)步做出貢獻(xiàn)而感到由衷的驕傲。
隨著各種能源的不斷緊張，廣大水泥企業(yè)越來越意識(shí)到節(jié)能降耗的重要性，也越來越重視提高各種易磨損部件的壽命，重視對(duì)這些部件的修復(fù)工作。對(duì)于水泥行業(yè)來講，耐磨堆焊技術(shù)是一個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè)，有著不可估量的前景，意義非常重大。鄭州機(jī)械研究所特焊室愿與廣大水泥行業(yè)的同仁一道，發(fā)奮圖強(qiáng)，攜手并進(jìn)，使中國水泥行業(yè)的耐磨堆焊修復(fù)技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。