硬面堆焊之探討及其在水泥工業(yè)之應(yīng)用

高鉻鑄鐵是目前使用于磨輥及磨盤襯塊最理想之材料，其原理是由于較高含量的碳及鉻在高溫下生成Cr₇C₃散布于鐵基之中，而同時鐵之組織也隨之發(fā)生變化，大部分形成馬氏體，因而變?yōu)橐环N相當(dāng)耐磨之結(jié)構(gòu)，在20世紀(jì)80年代此種材料被廣泛應(yīng)用于立磨上。開始被電廠、水泥廠應(yīng)用于磨煤機(jī)上，由于立磨相較于球磨機(jī)具有相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)，如占地空間少，噪音較小，節(jié)省能源，故逐漸取代了傳統(tǒng)的球磨機(jī)，90年代水泥設(shè)備制造廠，開始用于生料磨及水泥磨上。立磨之維修較為困難，而其大部分的維修都是由于磨損而引起的，而此期間水泥生產(chǎn)大型化之進(jìn)度更是一日千里，隨著磨料之增加，磨損情況也更進(jìn)一步的加驟。

在此期間硬面堆焊之技術(shù)也有顯著的進(jìn)步，其原理與高鉻鑄鐵完全相同，只是將高含碳量及含鉻量之焊條或焊絲利用電焊之方法而生成Cr₇C₃，而由于工藝上之不同，利用電焊的方法可以有較高之含碳量（鑄造時約為3%，電焊約為5%）及含鉻量（鑄造時為15-25%。電焊時為25%-30%），所以其硬度比鑄造品高，且由于冷卻時間很短僅需幾秒鐘（鑄造需幾小時）故所生成之Cr₇C₃之金相組織遠(yuǎn)優(yōu)于鑄造品，進(jìn)而耐磨性會增加很多。

當(dāng)電焊進(jìn)行時，由于空氣中含有大量的氧，必須加以隔絕，否則必生成Cr₂O₃而非Cr₇C₃，因此為了隔絕空氣中的氧，一般有以下三種方法：

一、埋伏焊：此法于施工時在焊物體上覆蓋一層砂，可以隔絕空氣中的氧。

二、氣體保護(hù)焊：此法在焊槍口加上一個環(huán)套，而導(dǎo)入與焊絲不產(chǎn)生化學(xué)變化的氣體（如CO₂、N₂、A等）以隔絕空氣中的氧。

三、自保護(hù)明弧：此法于焊絲之藥劑中加入可產(chǎn)生自保護(hù)氣體之化學(xué)物，以隔絕空氣中的氧。

上述三種方法之區(qū)別，埋伏焊和氣體保護(hù)焊一般需將焊物體預(yù)熱至200℃—300℃，否則焊道與母材之牢度不足，另此二法在焊道外層會形成殼狀物，此殼狀物必須敲掉，否則進(jìn)行第二層焊接時無法牢固，影響品質(zhì)甚巨，而自保護(hù)明弧焊一般采取冷焊（即無須預(yù)熱）且不生成殼狀物，工藝上較為簡單，無須任何保護(hù)與敲殼動作，所以施工中較不易造成人為的失誤，且因施工時溫度較低，故產(chǎn)生Cr₇C₃之金相組織較理想，因而其使用壽命會較長。

硬面堆焊之優(yōu)劣取決于下列三個條件：

一、焊絲（或焊條）

焊絲之品質(zhì)是影響堆焊之最主要條件，就目前而言，使用歐洲生產(chǎn)之此類焊絲品質(zhì)較佳，國產(chǎn)之焊絲在下料填充時較不均勻，焊絲接縫不密合（導(dǎo)致漏粉現(xiàn)象），再加上配方較為不理想，所以其產(chǎn)品遠(yuǎn)不如歐洲之產(chǎn)品，寄望于國內(nèi)焊絲制造廠加緊研制與改良。

二、工藝技術(shù)

  堆焊時的施工步驟與方法相當(dāng)重要，如處置不當(dāng)，將導(dǎo)致于運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生崩落，促使磨輪發(fā)生跳動，粉磨效率下降，嚴(yán)重時則損壞設(shè)備，使整條生產(chǎn)線停產(chǎn)，后果相當(dāng)嚴(yán)重。

三、員工素質(zhì)

  由于磨機(jī)之磨輥和磨盤襯塊其磨損面相當(dāng)不規(guī)則，大多呈犁溝狀，所以堆焊時員工之技術(shù)水平與敬業(yè)精神就相當(dāng)重要，否則完工后，如真圓度不佳或表面高低落差過大時，均會影響運(yùn)轉(zhuǎn)效率，浪費(fèi)能源，甚至損壞磨機(jī)主體，所以如何訓(xùn)練員工提高其技術(shù)水平與耐心，從而堆焊出高壽命高效率之產(chǎn)品，就值得業(yè)界之經(jīng)營者深思之。

  總之硬面堆焊是一門非常專業(yè)的行業(yè)，國內(nèi)有很多的磨機(jī)使用單位成立了第三產(chǎn)業(yè)從事磨輥和磨盤襯塊的焊補(bǔ)工作，筆者百思不得其解，因?yàn)榱己玫暮秆a(bǔ)不僅可以延長使用壽命，降低維修費(fèi)用，另外可以降低電耗量節(jié)省能源，此點(diǎn)是大家所忽視的，根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)良好的堆焊能源節(jié)省的金額甚至超過其焊補(bǔ)費(fèi)用，所以將堆焊修補(bǔ)工作交付專業(yè)的廠家去完成才是正確的選擇。

筆者于1989年在臺灣成立上慶栗本鋼鐵工來股份有限公司的，采用最先進(jìn)的自保護(hù)明弧焊法，專門從事磨輥及磨盤襯塊的硬面之焊補(bǔ)，又于1993年開始研究制作碳化鉻復(fù)合式耐磨鋼板UP-PLATE，于1995年正式推出。很快就占有臺灣的全部市場。1998年開始拓展海外市場，目前已外銷50余國家，同年并將此UP-PLATE耐磨板引進(jìn)國內(nèi)，廣泛的應(yīng)用于嚴(yán)重的磨損部位（如下料溜槽、管道、選粉機(jī)之導(dǎo)向葉片、風(fēng)機(jī)葉片、殼體等），另于2001年在昆山成立昆山惠豐耐磨工業(yè)有限公司，從事磨輥及磨盤襯塊之堆焊修復(fù)施工。由于產(chǎn)品之優(yōu)良、誠信之服務(wù)，截至目前已擁有廣大的水泥廠用戶，其中大都為大型水泥集團(tuán)（如海螺集團(tuán)、華新集團(tuán)、三獅集團(tuán)等）。此外為改進(jìn)高鉻鑄鐵制作的磨輥與磨盤襯塊易斷裂之缺點(diǎn)，同時開發(fā)硬面堆焊之新品磨輥及磨盤襯塊鑄造堆焊，其方法是以高拉力鋼為鑄造材質(zhì)，并預(yù)留耐磨面以硬面焊絲堆焊之，此種新品具有相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)，其中最重要的是不易斷裂，可以重復(fù)修復(fù)使用，大幅的降低維修費(fèi)用，增加了使用效率，此項業(yè)務(wù)目前已推廣至海外市場（如日本UBE公司產(chǎn)品、Polysius公司產(chǎn)品、德國Loesche公司產(chǎn)品等）。

由于筆者學(xué)疏才淺，尚請國內(nèi)專家學(xué)者不吝指正，不勝感激。