轧辊堆焊

lyshn4228

各位同仁：请参与讨论一下大型轧辊堆焊问题

常州通

轧辊本体的材质和堆焊的要求是什么啊？

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在轧制生产中，轧辊与所轧金属直接接触，使金属产生塑性变形，是轧机的主要变形工具。轧辊是轧机大型消耗性不见，在整个生产过程中轧辊因磨损而消耗的部分约占轧辊总重量的10%~20%，而大量的轧辊消耗是由于修复过程中局部缺陷而导致报废的。因此，如何提高轧辊的使用寿命，对轧辊进行修旧利废，成为降低产品成本的一个重要途径。

8 Y3 x7 I1 s5 _) v3 L    轧辊堆焊是指去除轧辊表面的疲劳层或缺陷后，用合适的堆焊材料、采用科学的工艺方法将其修复至原始辊径的过程，它的主要优点是轧辊使用前后的辊径不变。因此轧辊堆焊技术为轧辊生产中降低轧辊消耗、提高轧辊使用寿命提供了可能。

    各种堆焊技术的特点

    目前在国内外冶金行业使用的堆焊技术有喷镀、气体保护焊、埋弧焊、电渣焊，其中轧辊埋弧焊是应用最广泛的工艺，具有生产效率高、质量好、经济效益较好的优点。各种工艺特点如表1。
    表1 各种工艺特点
   
* |% p2 C# g6 C 喷镀
  \5 L7 x; f& F3 {1 z9 P 气体保护焊
5 W: n0 m, ?, ]( T  ~) {4 T 埋弧焊
电渣焊

熔敷速度/kg·h-1
$ Z, h" r1 f8 C( Q, @, G# e ＞20
＞10
＞30
! J8 ]+ b4 e( W1 W! D+ d 200~400
' `/ t5 }$ [3 s
堆焊厚度/mm
＞4
/ b) R, N$ I- v; Q# m# T) o 10~20
! A6 p7 j0 m* T' `& u ＞100
15~100

7 W) r( R3 p& T7 \: G: c堆焊特点
& |; n  o# R& ^4 l0 f) O 单层或多层
多层
2 j& H8 N" M4 t& s5 ]8 K  n 多层
多层

第一层稀释率/%
" c# I/ ]- B. E* u1 \, y) z! Y$ _ 理论上为0
) n: I0 j1 o3 f, ]: R9 G 8~50
8~50
8~50
8 @# V' Z* M2 y* C% \1 Z5 J3 d  [
结合形式
机械
' G- @0 A4 C! g" S# M! K 冶金
冶金
2 n9 B8 Y. ?" G 冶金


& J3 m3 K) g# B2 n3 ^/ p
    轧辊堆焊材料
: {/ P( V2 o( I" }9 U2 D
% o! |2 [" L* \/ ]    轧辊根据其使用要求的不同，对堆焊材料的选择也不同，按其合金类型可归纳为八类：
) I9 G7 o% X+ m& `/ k5 u
& S5 M8 i  Y. V# K& {    1 低合金钢：此类合金价格便宜，堆焊金属组织以索氏体或屈氏体为主，冲击韧性好，抗裂性好，硬度HRC30~35，易于加工。具有一定的耐磨性，但不能进一步提高轧辊使用寿命。
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    2 热作模具钢：该类材料具有良好的红硬性、高温耐磨性及较高的冲击韧性，焊后消除应力退火后，硬度一般在HRC45~50，使用寿命比原轧辊提高1~5倍。
* @/ H% W3 X, G9 P
    3 马氏体钢：焊接性能好、耐磨、耐热性能也较好，但成本较贵。
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    4 弥散硬化钢：15Cr3Mo2MnV等，焊态硬度HRC35~38，易加工。经560℃，保温15小时弥散硬化处理后，硬度可提高到HRC46~47。

    5 奥氏体加工硬化钢：此类材料焊后硬度较低，但使用过程中由于冷加工硬化而大幅度提高。该合金系多用于深孔槽轧辊的孔型堆焊。

4 B6 _" ~) Q! `7 M& A- `  F# P& X    6 合金铸铁：这类合金具有很高的硬度和耐磨性、良好的热稳定性和抗氧化性。由于含碳很高，无法拔丝故埋弧焊很难，只能铸成管子作为电极进行电渣堆焊。堆焊轧辊比同样成分铸造辊耐磨性提高1.5~2倍，而成本比复合铸铁轧辊低1倍。

    7 高碳合金钢：该类材料含炭量及合金元素较高，为防止堆焊时出现裂纹，要求较高的预热温度和层间温度，堆焊后要进行一定的热处理。

    8 马氏体时效钢：该材料为Fe-Ni-Co-Mo合金系，焊态低硬度，便于加工，经时效处理硬度大为提高。

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上面介绍了集中主要堆焊合金系统的可焊性、抗裂性、加工性及经济性，在具体选材时要根据轧辊类型、工作条件，预期寿命及设备条件等，进行综合分析、以选区合适的材料。
    轧辊堆焊工艺

    严格执行正确的轧辊堆焊工艺，是保证轧辊堆焊质量的好坏及成功与否的决定性因素。轧辊堆焊过程包括以下步骤：

4 r/ W1 U2 O- n# V" f4 G* T) Q    1 堆焊前采用机械加工方法，对堆焊孔型进行粗加工，去除轧辊表面的疲劳层及缺陷，特别是裂纹必须彻底清除，对多次堆焊的轧辊，应经超声波探伤，检查内部情况，在确认无裂纹的情况下方可进行焊接。
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    2 预热

2 o% e6 t+ [5 m    由于轧辊及堆焊材料均为含炭量和合金元素较高的材料，加之轧辊辊径大、刚性大、冷却速度快，很容易在焊接时造成脆性区，并且由于温度不均形成很大的热应力造成裂纹。为了防止裂纹的发生，堆焊前必须对轧辊进行预热，预热温度由辊身及堆焊材料成分而定。为了使轧辊表面得到均匀的硬度，预热温度应在材料的Ms点以上。为了减少热应力，加热速度也应当控制，特别是大轧辊，升温速度开始100℃采用约20℃/h，之后可为40℃/h。要求均匀加热。
) Y' l8 ]% S: f5 s/ i  ^% |3 k- Z
& Y1 |! V1 h; r9 A    3 焊接

$ u$ J3 n1 Y6 M+ @$ d$ S/ w6 e9 x    焊接是堆焊成败的关键环节，要获得理想的堆焊层必须综合考虑某些可变因素，如：焊接电压、焊接速度、轧辊转速、轧辊的保温、焊接电流、焊接材料等，对一些含碳及合金元素高的辊芯，为防止脆性区的裂纹，除一定的预热措施外，多采用低碳低合金过渡层进行预先堆焊过渡层。
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    4 焊后处理

, C5 {, j1 A, a& w( ]: t9 s8 U    这是轧辊堆焊的最后一道工序，为了减少由于表面和内部冷速不一造成体积应力而引起裂纹，要控制冷速。一般控制冷速和加热速度大致相同，冷至100℃时要保温一定时间，冷至50℃以下可不再控制冷速。为了消除焊接残余应力，必须进行回火处理，回火温度视轧辊使用条件，一般控制在450~600℃之间。回火温度高，内应力消除彻底，但硬度降低。因而回火温度的选择，既要保证轧辊表面一定的硬度，又要尽量消除内应力。回火的保温时间通常取每一寸直径保温一小时，多在4~10小时内选取，冷却大部分是随炉缓冷，降温至150℃后可空冷。
    结论

$ n8 l2 l/ w) a  p1 n    轧辊堆焊作为“复活”轧辊的一项先进技术，具有如下优点：

    1 堆焊后的轧辊使用寿命普遍提高一倍以上。
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    2 极大的降低了吨钢成本，提高了生产效率。

( S8 z. ~6 f& v    3 堆焊后的轧辊具有良好的抗裂性、耐磨性、耐冷热疲劳性。