1、前  言
    燒結機機尾的單輥破碎機承擔著燒結礦破碎任務，其工作環境十分惡劣。單輥破碎機的齒冠與高溫高硬度的燒結礦作相對運動，齒冠磨損十分嚴重，頻繁的停機檢修使生產受到很大影響。為了提高單輥破碎機齒冠的使用壽命，科研人員作了很多研究。前蘇聯科研人員就曾設計出一種慣性轉子破碎機，其使用壽命較以前有所提高，但提高的幅度不大。后來又有人設計出了一種水冷式單輥破碎機，但齒冠磨損過快的問題仍未解決。提高單輥破碎機齒冠的使用壽命，有兩種可行的途徑：一是在單輥破碎機齒冠表面堆焊耐磨層；二是改變單輥破碎機齒冠的材質。這兩種方法均受到了科研人員及各生產廠的廣泛重視。下面介紹幾種齒冠表面的堆焊材料及其在實際生產中的應用情況，也簡單介紹由我們研制的一種新型的抗高溫耐磨Cr、Mn.W系鑄鐵。
2、采用堆焊法提高單輥破碎機齒冠的使用壽命
2.1馬鋼單輥破碎機齒冠的堆焊
    馬鋼三燒單輥破碎機星輪的材質為ZG40Cr，內徑∮1100 mm，外徑∮2300 mm。在未采取堆焊抗磨材料修復星輪以前，須每年更換一次，每臺的費用為70萬元。從1997年開始，該廠采用了由湘潭大學科技產業公司特種焊條廠生產的高溫耐磨焊條（湘大Ⅱ號焊條），其化學成分見表1。
    這種焊條的堆焊工藝是：①使用前，將25015和湘大Ⅱ號堆焊焊條放在350℃的烤箱內烘干保溫1小時；②去除星輪表面的銹斑和油污等雜質，并清洗干凈；③先用25015焊條在星輪表面焊一層打底，然后再焊湘大Ⅱ號堆焊焊條，采用一層壓一層的方式，連續焊三層。焊完后不要敲掉藥皮，盡可能使堆焊層緩慢冷卻，避免堆焊層裂開崩落，冬天氣溫低時須用石棉板覆蓋。堆焊后，單輥破碎機星輪的使用壽命達到一年左右，較以前有大幅度提高。
    經掃描分析后發現，湘大Ⅱ號堆焊焊條的堆焊層為隱晶馬氏體+殘余奧氏體+骨架狀碳化物+顆粒狀碳化物組織，常溫時硬度為HRC63～66。
2.2寶鋼燒結廠單輥熱破碎機齒冠的堆焊修復
    寶鋼燒結廠的燒結礦破碎是分兩次進行，即熱破碎和冷破碎，故破碎機也分熱破碎機和冷破碎機。為了延長破碎機的使用壽命，他們采取的措施是：在熱破碎機齒冠（對燒結礦破碎起主要作用的工作面）上堆焊高鉻鑄鐵材料。這種高鉻鑄鐵材料的日本牌號為FKC -430;在破碎機兩側面及主軸上堆焊高碳中合金材料(其日本牌號為FHW - 850B)。據日本有關專利介紹，在工況條件相同的情況下，只采取堆焊抗磨材料的方法，棘輪的使用壽命只有45天；而采取堆焊抗磨材料與水冷式相結合的單輥破碎機，其使用壽命可長達110天。
2.3廣鋼廠水冷單輥破碎機星輪齒冠的堆焊
    廣州鋼鐵廠乃1 100×1680 mm水冷式單輥破碎機曾先后采用過SFD-12堆焊焊條、507、502堆焊焊條和由西安交大研制的高碳中鉻系和中碳鎢鉬等耐熱耐磨堆焊焊條，其使用情況如下：
2.3.1  SFD-12堆焊焊條
    該焊條的主要化學成分如表2所示。
    堆焊這種焊條時，要求先將其在300～400℃預熱，焊后要求在400～500℃保溫緩冷。但在實際使用中還是會出現裂紋，而且在生產現場很難滿足以上施焊要求，故現已停用。
2.3.2  507堆焊焊條和502堆焊焊條
    507堆焊焊條在溫度不高（或常溫）的情況下有較好的耐磨性，但工作溫度較高（燒結礦溫度超過600℃）時，其耐磨性就不盡人意了，502堆焊焊條的使用效果更差。
2.3.3高碳中鉻系和中碳鎢鉬系堆焊焊條
    西安交大的高碳中鉻系和中碳鎢鉬系堆焊焊條是基于以下幾項要求研制的：①這兩種焊條均用于水冷式單輥破碎機的齒冠堆焊，工作溫度在200～300℃之間。②堆焊時不出現或少出現裂縫，熱硬性應大于HRC55。③焊渣流動性好，易清除。經過試用，以上幾項要求均己滿足，取得了預期的效果。
2.4邯鋼一燒400m2燒結機單輥破碎機星輪堆焊
    邯鋼一燒400m2燒結機是1998年從盧森堡引進的，由德國魯奇公司生產。該設備引進時，燒結礦單輥破碎機的齒冠采取了堆焊抗磨層的方法抗磨，一燒也沿用了這種方法。先后在該破碎機星輪的齒冠上堆焊過山東日照生產的焊絲、寶鋼集團與上海發電設備成套研究所共同研制的FB-1焊條、以及高爐料鐘焊條，使用情況如下：
2.4.1 FB -1焊條
    FB -1焊條的主要化學成分是：CN3%，Cr～25%，適量的V、Mo.W、Si等合金元素，其堆焊層硬度為HRC54～58。堆焊約80mm后使用壽命為1～2個月，這也是該廠試用過的堆焊焊條中效果最好的一種。
2.4.2高爐料鐘焊條及日照產焊絲山東日照生產的焊絲的化學成分見表3。
    用日照焊絲堆焊約80mm后，使用壽命不到10天，現已不再使用。采用高爐料鐘焊條堆焊約80 mm，其使用壽命也不到一個月。
3、新型抗高溫耐磨鉻錳鎢系鑄鐵
    經過調查研究后，我們認為單輥破碎機破碎燒結礦的磨損形式主要是鑿削式磨粒磨損，其特征是磨料以很大的沖擊力切入金屬表面，而且這種沖擊是高溫熱沖擊。根據單輥破碎機星輪的磨損特征和工況條件，我們設計出了一種新型抗高溫耐磨鉻錳鎢系鑄鐵（研究過程從略）。經測試，其性能指標如下：在不超過400℃時，硬度HRC - 60，ak - 5J/cm2。2002年5月13日，我們用中頻感應爐將這種鑄鐵熔化后澆鑄成300×80×80的耐磨塊，并用手工焊接到邯鋼一燒400 1T12燒結機單輥破碎機磨損最嚴重的齒冠上，到2002年7月14日測量時，該耐磨塊的厚度為75 mm。累計破碎燒結礦565 051.1 t，該耐磨塊的磨損量僅為5 mm，較同等工作條件下同等厚度FB -1焊條堆焊層的壽命提高10倍左右。
4、結  論
    單輥破碎機齒冠的磨損問題至今未得到很好地解決，其主要原因是它的工作條件十分惡劣。采用新型抗高溫耐磨鉻錳鎢系鑄鐵較以往堆焊抗磨材料的方法有明顯優點：
    1)其壽命長，減少了停機時間，降低了生產成本。
    2)勞動強度低，大大縮短了焊接時間。
    3)降低了成本，這種鑄鐵的價格還不到FB -1焊條的1/3。