專利名稱：一種長(zhǎng)壽命、節(jié)能的離心式引風(fēng)機(jī)葉輪表面耐磨處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于葉輪的表面防磨技術(shù)和節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種用于水泥 廠和火電廠的高耐磨損、節(jié)能的離心式引風(fēng)機(jī)葉輪的表面耐磨處理方法。
背景技術(shù)：
引風(fēng)機(jī)是水泥廠、火電廠生產(chǎn)過程的重要設(shè)備之一，也是消耗電量最大的設(shè)備 之一。在水泥行業(yè)，電費(fèi)成本已成為原材料成本、人工成本之后的第三大開支。水
泥廠窯頭常用引風(fēng)機(jī)的工作溫度為380 50frc,氣體含塵濃度(標(biāo)況)60 80g/n^,引 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為760-980r/min，引風(fēng)機(jī)磨損十分嚴(yán)重，其檢修周期常為30-180天左右。 引風(fēng)機(jī)磨損后，會(huì)造成葉輪振動(dòng)、效率下降而電耗增加。
由于火電廠所用鍋爐排放的煙氣中含有一定數(shù)量的粉塵，鍋爐引風(fēng)機(jī)普遍存 在磨損問題，當(dāng)除塵效果差時(shí)，引風(fēng)機(jī)的磨損加劇。引風(fēng)機(jī)葉輪磨損到一定程度 時(shí)使葉輪振動(dòng)、效率下降，并導(dǎo)致機(jī)組被迫降低出力運(yùn)行；引風(fēng)機(jī)嚴(yán)重磨損后還 會(huì)導(dǎo)致風(fēng)量不足，使鍋爐正壓運(yùn)行的危險(xiǎn)性增加。
為了解決離心式引風(fēng)機(jī)葉輪的磨損問題，常采用在葉片及后盤等易磨損部位 覆蓋防磨護(hù)板(見圖l)、在防磨護(hù)板上堆焊耐磨材料、粘貼耐磨陶瓷板等方法。 覆蓋防磨護(hù)板的方法導(dǎo)致葉輪自重增加而增加電耗；由于防磨護(hù)板材料的硬度一 般在35-55HRC范圍，其耐磨性和可靠性遠(yuǎn)不能滿足引風(fēng)機(jī)長(zhǎng)壽命工作的要求。 由于引風(fēng)機(jī)為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，如采用粘貼耐磨陶瓷板的方法，如何防止陶瓷片脫 落是該方法中首要問題，因此對(duì)粘接膠的性能及粘接工藝要求很高；而對(duì)于水泥 廠在較高溫度下工作的引風(fēng)機(jī)，其最高工作溫度達(dá)50(TC，這顯著增加了粘貼耐 磨陶瓷板方法的技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種用于火電廠和水泥廠的長(zhǎng)壽命、節(jié)能離心式引風(fēng)
機(jī)葉輪的表面耐磨處理方法。其核心技術(shù)包括取消葉片及后盤外加的防磨護(hù)板， 在葉片正面磨損部位、葉片進(jìn)口端面、葉片正面與后盤焊接區(qū)域及后盤磨損部位直 接制備高耐磨損金屬陶瓷熔覆層，從而達(dá)到延長(zhǎng)葉輪壽命、避免風(fēng)機(jī)因磨損而振動(dòng)、 減輕葉輪自重而有效降低風(fēng)機(jī)電耗的目的。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案包含如下步驟
1、根據(jù)現(xiàn)有離心式引風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，選用葉輪結(jié)構(gòu)部件，包括葉片、葉輪后 盤和前盤等。在葉片、后盤磨損部位采用專用粉芯絲直接制備高耐磨損金屬陶瓷熔覆層，從而不需在葉輪上焊接防磨護(hù)板。制備高耐磨損金屬陶瓷熔覆層的方法是采 用手持氬弧焊槍或等離子弧焊槍、手動(dòng)送專用粉芯絲、單道和搭接熔覆的方法；所 述的磨損部位包括葉片正面的磨損區(qū)域、葉片進(jìn)口端面、后盤與葉片正面焊接區(qū)域 及后盤上磨損區(qū)域。
2、 選用基于氬弧焊槍或等離子弧焊槍熔覆法制備金屬陶瓷覆層的專用粉芯絲， 粉芯絲中復(fù)合粉末組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為鉬粉(100-300目)3-8%， 二硼化鈦粉(200-300 目)3-8%，碳化鈮粉(100-300目)10-15%，鈦粉(100-300目)30-50%，石墨碳 粉(100-300目)7. 5-15%，鉻粉(200-300目)余量。以上粉末的純度均在99-99. 8% 范圍。上述復(fù)合粉末中，碳/鈦原子比為l-l.l范圍。按上述各種粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)配 制復(fù)合粉末，將復(fù)合粉末在100-20(TC的干燥箱中干燥8-15小時(shí)，再放入行星式球 磨機(jī)中混料5-8小時(shí)后便可形成成分均勻的復(fù)合粉末。用鎳箔作為外皮包裹上述復(fù) 合粉末形成粉芯絲，粉芯絲外皮所用鎳箔的純度在99.5-99.8%范圍，厚度在60-150 ^m范圍，寬度在20-40mm范圍?？刹捎檬止ぐ系姆椒ɑ蛑苽浞坌窘z的專用設(shè)備制 備上述粉芯絲。復(fù)合粉末在粉芯絲中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75-82%。粉芯絲的長(zhǎng)度為 200-350mm，粉芯絲單位長(zhǎng)度重量為l-3g/cm。利用氬弧焊槍或等離子弧焊槍將粉芯 絲熔覆在所需防磨的區(qū)域，粉芯絲在氬弧或等離子弧的加熱作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 原位反應(yīng)生成TiC、 Cr7C3等陶瓷相，所形成熔覆層中的主要相有TiC、 Cr7C3、 NbC、 TiB2、 Ni、 Cr、 Fe (基體元素Fe擴(kuò)散到熔覆層)等。
3、 取消在葉片正面焊接防磨護(hù)板的工藝，直接在葉片正面磨損區(qū)域制備高耐磨 損金屬陶瓷熔覆層。采用手持氬弧焊槍或等離子弧焊槍、手動(dòng)送絲、單道熔覆的方 法，在葉片正面磨損區(qū)域直接制備20-60道金屬陶瓷覆層(金屬陶瓷熔覆層的總道 數(shù)由葉片尺寸而定)；通過同一面積上重復(fù)熔覆2-4次，使單道金屬陶瓷熔覆層高度 為4-10mm、寬度為8-15mra,相鄰金屬陶瓷熔覆層的中心距為15-35mm。單道金屬陶 瓷熔覆層長(zhǎng)度約為葉片寬度的50-60%。實(shí)施熔覆過程中，為了防止葉片在熔覆過程 中的熱變形，須將葉片置于與葉片翼型相同的金屬模具上，并將葉片周邊與模具點(diǎn) 焊固定，點(diǎn)焊的點(diǎn)數(shù)為15-35點(diǎn)。葉片上金屬陶瓷熔覆層見示意圖2，圖2中金屬陶 瓷熔覆層在葉片正面的磨損區(qū)域。
4、 葉片進(jìn)口部位為磨損最嚴(yán)重的區(qū)域，金屬陶瓷層厚度需達(dá)到6-10mm。在葉片 進(jìn)口端面先用結(jié)構(gòu)焊條焊接打底層，采用手持氬弧焊槍或等離子弧焊槍、手動(dòng)送絲、 搭接熔覆的方法，再在打底層上熔覆金屬陶瓷層；采用搭接熔覆的方法，并通過同 一面積上重復(fù)熔覆3-4次，使金屬陶瓷熔覆層的平均高度為6-10mm。葉片進(jìn)口部位金屬陶瓷熔覆層見示意圖3。
5、 采用常規(guī)的結(jié)構(gòu)焊接工藝，將上述已制備金屬陶瓷熔覆層的葉片與后盤、前 盤焊接成葉輪本體。
6、 取消在后盤上焊接防磨護(hù)板的工藝，采用手持氬弧焊槍或等離子弧焊槍、手 動(dòng)送絲、單道熔覆的方法，在后盤與葉片正面焊接區(qū)域及后盤磨損區(qū)域(即圖1中 后盤防磨護(hù)板4所在的區(qū)域內(nèi))制備20-60道金屬陶瓷覆層，使后盤上每道金屬陶 瓷熔覆層與葉片上的金屬陶瓷熔覆層搭接；通過同一面積上重復(fù)熔覆2-4次，使單 道金屬陶瓷熔覆層高度為4-10咖、寬度為8-15mm;考慮到后盤進(jìn)口處磨損最嚴(yán)重， 而后盤出口處磨損輕微，因而后盤不同部位所需金屬陶瓷熔覆層道的長(zhǎng)度按下述方 法計(jì)算從葉片出口處起始，后盤上每道金屬陶瓷熔覆層長(zhǎng)度h=ks,上式中，k的 取值范圍為0.25-0.45, s為葉片正面與后盤連接線的弧長(zhǎng)，在葉片正面出口與后盤 連接處s=0,在葉片正面進(jìn)口與后盤連接處s=L， L為葉片與后盤連接線的總弧長(zhǎng)。圖 4為完成上述步驟1-6后葉輪的整體效果圖。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，由于所應(yīng)用的金屬陶瓷熔覆層的耐沖刷磨損壽命約為葉輪 常用耐磨護(hù)板材料的10-35倍，因而僅依靠金屬陶瓷熔覆層，就可顯著延長(zhǎng)葉輪的 壽命，葉輪壽命可達(dá)作常規(guī)耐磨處理葉輪壽命的6-10倍。由于葉輪耐磨損，可在較 長(zhǎng)的運(yùn)行周期內(nèi)保證葉片保持原有翼型而高效率運(yùn)行。防磨護(hù)板的重量約為葉片重 量的50-65%，取消防磨護(hù)板后，可將葉輪自重降低至原來的80-90% (不含輪轂和轉(zhuǎn) 動(dòng)軸重量)，從而達(dá)到降低引風(fēng)機(jī)電耗的目的。該制備工藝比較簡(jiǎn)單、工藝參數(shù)易于 控制，成本低。采用本發(fā)明所處理的引風(fēng)機(jī)葉輪，可產(chǎn)生延長(zhǎng)檢修周期、節(jié)約維修 費(fèi)用、降低電耗、提高設(shè)備安全可靠性等效益。


圖l為常規(guī)加防磨護(hù)板葉輪示意圖。其中，前盤l，葉片防磨護(hù)板2，后盤3， 后盤防磨護(hù)板4。
圖2為葉片上金屬陶瓷熔覆層示意圖，圖2中金屬陶瓷熔覆層在葉片正面的區(qū) 域內(nèi)。其中，葉片上單道金屬陶瓷熔覆層5。
圖3為葉片進(jìn)口部位金屬陶瓷熔覆層示意圖(斷面)。其中，葉片進(jìn)口處端面金 屬陶瓷熔覆層6，葉片進(jìn)口處端面打底層7，金屬陶瓷熔覆層8 (單道熔覆層局部效 果圖)。
圖4為具有金屬陶瓷熔覆層葉輪的整體效果圖。其中，后盤金屬陶瓷熔覆層9。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
選用型號(hào)為Y4-2X73-lNo.25F-T水泥廠窯頭引風(fēng)機(jī),其結(jié)構(gòu)形式為雙吸、單出、 雙支承，轉(zhuǎn)速為760rpm。根據(jù)該引風(fēng)機(jī)的幾何及材料參數(shù)，選用引風(fēng)機(jī)葉輪焊接組 裝前所需做防磨處理的結(jié)構(gòu)部件(包括葉片、葉輪后盤)和前盤(不需做防磨處理)， 具體實(shí)施步驟如下
1、 選用專用粉芯絲中復(fù)合粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為鉬粉(+300 -200目)7%, 二 硼化鈦粉(+300 -200目5%，碳化鈮粉(+300 -200目)12%,鈦粉(+150 -訓(xùn) 目)45%，石墨碳粉(+300~-200目)11.5%，鉻粉(+300 -200目)余量。以上 粉末的純度均為99. 5%。按上述粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)配制復(fù)合粉末，將復(fù)合粉末在12(TC的 干燥箱中干燥9小時(shí)，再放入行星式球磨機(jī)中混料6小時(shí)；采用手工包料的方法， 用鎳箔作為外皮包裹上述混料后的復(fù)合粉末形成粉芯絲，粉芯絲外皮所用鎳箔的純 度為99.5%、厚度為100um、寬度為25mm。復(fù)合粉末在粉芯絲中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 81%。粉芯絲的長(zhǎng)度為300mm，粉芯絲單位長(zhǎng)度重量為1. 2g/cm。
2、 采用手持氬弧焊槍、手動(dòng)送絲、單道熔覆的方法，在葉片正面磨損區(qū)域制備 30道金屬陶瓷覆層；通過同一面積上重復(fù)熔覆3次，使單道金屬陶瓷熔覆層平均高 度為8mm、平均寬度約為10mm，相鄰金屬陶瓷熔覆層的中心距為18mm。單道金屬陶 瓷熔覆層長(zhǎng)度約為葉片寬度的60%。為了防止葉片在熔覆過程中的熱變形，須將葉片 置于與葉片翼型相同的金屬模具上，并將葉片周邊與模具點(diǎn)焊固定，點(diǎn)焊的點(diǎn)數(shù)為 30點(diǎn)。
3、 在葉片進(jìn)口端面先用D506結(jié)構(gòu)焊條焊接打底層，再在打底層上制備金屬陶 瓷熔覆層；利用手持氬弧焊槍、手動(dòng)送絲、搭接熔覆的方法，并通過同一面積上重 復(fù)熔覆3次，使金屬陶瓷熔覆層平均高度為8mra。
4、 采用常規(guī)的結(jié)構(gòu)焊接工藝，將上述己制備金屬陶瓷熔覆層的葉片與后盤、前 盤焊接成葉輪本體。
5、 采用手持氬弧焊槍、手動(dòng)送絲、單道熔覆的方法，在后盤與葉片正面焊接區(qū) 域及后盤磨損區(qū)域制備30道金屬陶瓷覆層，使后盤上每道金屬陶瓷熔覆層與葉片上 的金屬陶瓷熔覆層搭接；通過同一面積上重復(fù)熔覆3次，使單道金屬陶瓷熔覆層平 均高度為8mm、寬度為10mm;從葉片出口處起始，后盤上每道金屬陶瓷熔覆層長(zhǎng)度 按h^.4s計(jì)算，上式中，s為葉片與后盤連接線的弧長(zhǎng)，在葉片出口與后盤連接處 s=0,在葉片進(jìn)口與后盤連接處s=0. 534m。
權(quán)利要求
1、一種用于火電廠和水泥廠的長(zhǎng)壽命、節(jié)能離心式引風(fēng)機(jī)葉輪表面耐磨處理方法，其特征在于，根據(jù)現(xiàn)有離心式引風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，選用離心式引風(fēng)機(jī)葉輪需要做防磨處理的結(jié)構(gòu)部件，包括葉片、葉輪后盤等；在葉片、后盤磨損部位采用專用粉芯絲制備高耐磨損金屬陶瓷熔覆層；制備金屬陶瓷熔覆層的方法是采用手持氬弧焊槍或等離子弧焊槍、手動(dòng)送專用粉芯絲、單道和搭接熔覆的方法；所述的磨損部位包括葉片正面的磨損區(qū)域、葉片進(jìn)口端面、后盤與葉片正面焊接區(qū)域及后盤上磨損區(qū)域。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的專用粉芯絲是采用氬弧焊槍 或等離子弧焊槍制備金屬陶瓷覆層的專用粉芯絲，粉芯絲中復(fù)合粉末組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為鉬粉3-8%, 二硼化鈦粉3-8%，碳化鈮粉10-15%,鈦粉30-50%，石墨碳粉 7.5-15%，鉻粉余量；以上粉末的純度均在99-99. 8%范圍；上述復(fù)合粉末中，碳/鈦原子比為l-l.l范圍；粉芯絲外皮為鎳箔，其純度在99.5-99.8%范圍，復(fù)合粉末在粉 芯絲中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75-82%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，采用手持氬弧焊槍或等離子弧焊槍、 手動(dòng)送專用粉芯絲、單道熔覆的方法，在葉片正面磨損區(qū)域制備20-60道金屬陶瓷熔 覆層；通過同一面積上重復(fù)熔覆2-4次，使單道金屬陶瓷熔覆層高度為4-10ram、寬度 為8-15mm，相鄰金屬陶瓷熔覆層的中心距為15-35mm，單道金屬陶瓷熔覆層長(zhǎng)度為葉 片寬度的50-60%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在葉片進(jìn)口端面先用結(jié)構(gòu)焊條焊 接打底層；采用手持氬弧焊槍或等離子弧焊槍、手動(dòng)送專用粉芯絲、搭接熔覆的方法, 再在打底層上熔覆金屬陶瓷層；采用搭接熔覆的方法，通過同一面積上重復(fù)熔覆3-4 次，使金屬陶瓷熔覆層平均高度為6-10rara。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，采用手持氬弧焊槍或等離子弧焊槍、 手動(dòng)送專用粉芯絲、單道熔覆的方法，在后盤與葉片正面焊接區(qū)域及后盤上磨損區(qū)域 制備20-60道金屬陶瓷覆層，使后盤上每道金屬陶瓷熔覆層與葉片上的金屬陶瓷熔覆 層搭接；通過同一面積上重復(fù)熔覆2-4次，使單道金屬陶瓷熔覆層高度為4-10mm、寬 度為8-15mm。
全文摘要
一種長(zhǎng)壽命、節(jié)能的離心式引風(fēng)機(jī)葉輪表面耐磨處理方法，屬于葉輪的表面防磨技術(shù)和節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)現(xiàn)有離心式引風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，選用離心式引風(fēng)機(jī)葉輪焊接組裝前所需防磨的結(jié)構(gòu)部件，包括葉片、葉輪后盤等，在葉片、葉輪后盤的磨損區(qū)域采用專用粉芯絲直接制備高耐磨損金屬陶瓷熔覆層；制備金屬陶瓷熔覆層的方法是采用手持氬弧焊槍或等離子弧焊槍、手動(dòng)送專用粉芯絲、單道和搭接熔覆的方法；所述的磨損部位包括葉片正面、葉片進(jìn)口端面的磨損區(qū)域、后盤與葉片正面焊接區(qū)域及后盤上磨損區(qū)域。優(yōu)點(diǎn)在于，葉輪壽命可達(dá)作常規(guī)耐磨處理葉輪壽命的6-10倍，葉輪自重降低至原來的80-90％；并且，工藝比較簡(jiǎn)單、工藝參數(shù)易于控制，成本低。
文檔編號(hào)B23K35/22GK101418812SQ20081022270
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者何險(xiǎn)峰, 劉宗德 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué);北京華電納鑫科技有限公司