四輥破碎機在燒結(jié)廠主要用于燃料的破碎加工，破碎的物料為白煤和焦粉。由于白煤中含有煤矸石、鐵件等硬度較大的雜物，導致輥子長期在惡劣環(huán)境下運轉(zhuǎn)，受沖擊較大，再加上交變應(yīng)力的作用，運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)裂紋。
    雖然采取鉆止裂孔的辦法，但是裂紋仍然擴展，在無備件可更換的情況下采取了開坡口焊接方法進行修復，效果較為理想見圖2、圖3。
1、輥子的焊接性分析
1.1輥子的成分和性能
    輥子的材質(zhì)為ZG35CrMnSi，是中碳調(diào)質(zhì)鋼，屬于Cr-Mn-Si系列鋼材，這種鋼的化學成分如下表1。
    一般來講，碳當量為0.4%以下時，鋼材的焊接性良好，不必采取特殊工藝。當碳當量為0.4%～0.6%時，鋼材的焊接性較好，采取適當?shù)念A熱措施，一般不會發(fā)生缺陷。當碳當量>0.6%以上時，焊接性較差，必須采取較高的預熱溫度和嚴格的工藝措施。
    這種鋼退火狀態(tài)下的組織是鐵素體和珠光體，調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的組織為回火索氏體（統(tǒng)稱為回火馬氏體）。Cr - Mn - Si系列鋼材具有回火脆性的缺點，在300℃- 450℃內(nèi)出現(xiàn)第一類回火脆性。因此，回火時必須避開該溫度范圍。此外，這類鋼還具有第二類回火脆性，高溫回火時必須采取快冷的辦法，否則沖擊韌性會顯著降低。
1.2焊縫中的熱裂紋
    由于輥子材質(zhì)含碳量和合金含量較高，因此液一固區(qū)間較大，偏析也更嚴重，具有較大熱裂紋傾向。因此，焊接時應(yīng)該考慮可能出現(xiàn)熱裂紋。焊接時，應(yīng)盡量選用含碳量低的、含硫、磷少的填充材料。因為，熱裂紋易出現(xiàn)在未填滿的弧坑處，特別是在多層焊時第一層的弧坑中以及焊縫的凹陷部位。在焊接工藝上應(yīng)注意保證填滿弧坑和良好的焊接成形。
1.3焊縫中的冷裂紋
    ZC35CrMnSi鋼種的淬硬傾向十分明顯，冷裂紋傾向較為嚴重。這是由于此鋼種含碳量較高，加入的合金元素也較多，在500℃以下的溫度區(qū)間，過冷奧氏體有更大的穩(wěn)定性所致。另外，此鋼種馬氏體點較低，在低溫下形成馬氏體一般難以產(chǎn)生“自回火”效應(yīng)，并且由于馬氏體的含碳量較高，有很大的過飽和度，點陣的畸變就更嚴重。因而，硬度和脆性就更大，對冷裂紋的敏感性也更大。焊接時要進行預熱，焊后進行回火處理。
1.4焊縫中的再熱裂紋
    焊接修復輥子時采用多層焊道施焊，后焊的焊縫對已完成的焊縫起到再次加熱的作用。因此，必須采取措施防止再熱裂紋的出現(xiàn)。根據(jù)有關(guān)資料的介紹，再熱裂紋都是產(chǎn)生在焊接熱影響區(qū)的過熱粗晶部位，并且具有晶間開裂的特征。母材、焊縫和熱影響區(qū)的細晶組織，都不會產(chǎn)生再熱裂紋。同時，較大的殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中是產(chǎn)生再熱裂紋必不可少的必要條件，二者必須同時存在，否則不會產(chǎn)生再熱裂紋。焊接時，大的焊接線能量會使過熱區(qū)的晶粒更加粗大。因此，宜采用小線能量焊接。同時，適當提高預熱、后熱溫度，對防止再熱裂紋的出現(xiàn)有較好效果。
1.5熱影響區(qū)的性能變化
    此鋼種由于含碳量較高和合金元素較多，有相當大的淬硬性，因而熱影響區(qū)的過熱區(qū)易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體。冷卻速度越大，生成的高碳馬氏體越多，脆化也越嚴重。為減少過熱區(qū)脆化，從減少淬硬傾向出發(fā)，應(yīng)采用大線能量焊接。但由于修復的輥子尺寸較大(φ900×700)，厚度為100mm，傳熱較快，該鋼種淬硬傾向很大，通過加大線能量法難以避免馬氏體的形成，卻反而增大了奧氏體的過熱和提高了奧氏體的穩(wěn)定性，促使形成粗大的馬氏體，使過熱區(qū)的脆化更為嚴重。因而，決定采取小線能量的焊接方法，并采取焊前預熱和焊后緩冷的措施降低冷卻速度，從而改善熱影響區(qū)的性能。
2、修復工藝選擇
2.1焊前準備選用氣焊在裂紋處開V形坡口，角度為60°～70°，并認真清理坡口兩側(cè)的油污、鐵銹以及氧化皮，以防止產(chǎn)生氣孔。
2.2焊前預熱  由于工件較大，又在現(xiàn)場修復，不能進行整體預熱，故采用局部預熱方法。預熱溫度為300℃- 350℃，預熱范圍為焊縫兩側(cè)150 mm以內(nèi)，并在焊接過程中保持該溫度。
2.3焊接工藝
2.3.1.1選用φ4 mm的J857焊條施焊，直流反極性焊接。焊條使用前按規(guī)定烘干（350℃- 450℃烘干1h，150℃保溫），隨用隨取。另外注意焊條藥皮有無剝落，焊接時不要采用藥皮受損的焊條。
2.3.2打底焊時，電流宜小，采用160 A。焊接時焊條不擺動，焊后不錘擊。（可減少母材的熔入率，不錘擊可避免產(chǎn)生根部裂紋）。
2.3.3以后各層焊道均采用焊接電流180 A，并做鋸齒形運條。每焊完一道焊縫，及時清理熔渣，并進行錘擊，以消除可能出現(xiàn)的焊接應(yīng)力。
2.3.4蓋面焊時，焊道要高出母材2-3 mm，焊后不錘擊，以防止出現(xiàn)表面裂紋、表面硬脆。
2.4焊后處理
    焊接結(jié)束后立即進行回火處理，回火溫度控制在680℃左右。熱處理結(jié)束后進行加工，加工方法是現(xiàn)場安裝車刀架，進行切削加工，把焊接修復部位車削至規(guī)定尺寸。
3、結(jié)束語
   我廠的1#四輥破碎機下部輥子出現(xiàn)裂紋，采取了此種焊接修復方法后，已使用三個月，沒有出現(xiàn)異常，實踐證明，ZC35CrMnSi鋼雖然淬硬傾向較大，但只要采用合理的焊接工藝，進行焊接修復是可行的。


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