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？

colesgroup

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。

1 U0 N! }. K+ y$ f- C, G    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。
9 D3 M  [% `# {8 \& P3 ?8 \
    各种堆焊技术的特点

( F9 o, |# w. b% P2 J    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。
3 ^2 Z% Z: j% P* z    表1 各种工艺特点
$ l4 y$ ~% n  y   
9 ]+ A. v, U2 [ 喷镀
气体保护焊
& |- U$ j" `- v- P 埋弧焊
电渣焊
+ D: ]. X- b) u; b
+ |+ s/ n8 \3 p* F熔敷速度/kg·h-1
＞20
＞10
6 d) K, W6 x& `: H. G" ] ＞30
  a/ _7 g. j, s$ g; o  }, j 200~400
$ w( f1 ~9 e' \7 |
堆焊厚度/mm
+ U4 ~9 l( P. q' y, G# n! Q ＞4
10~20
' l1 G' Z) ^; r ＞100
- K" ^' x5 E2 p 15~100

1 \$ f5 c* D6 k5 a1 I% W9 S6 H堆焊特点
' F. J5 p. c. }. t4 D- U 单层或多层
2 A7 E- j& Q0 s+ t; f' a  n2 h& ^' J: e 多层
5 ], i7 Q4 U8 u7 | 多层
! V9 ?( e1 H) |3 C# R3 G. K 多层
7 f# e% Z4 H+ t( ^0 n6 {% v' A
$ r) A2 Q8 {  n. r! j9 B0 \: F第一层稀释率/%
% J2 B# q5 W' G7 d 理论上为0
. A8 \; j% A7 U) J 8~50
6 {% B; d. [3 z- u& ? 8~50
8~50
9 ^) H5 c0 J! n1 T' S% L
结合形式
机械
+ \, t, Q6 e6 a  O4 t% d9 b 冶金
( u! w2 n7 |, l) v 冶金
  ^4 L2 u, ], [  N 冶金

2 y, @& w5 C1 o- m  Z
# U  e3 K$ Z3 x0 j
4 _' R1 w. N: ?, Z& u    轧辊堆焊材料

. Z3 `# r4 p5 L- \* F2 o    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：

    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。
) ^  S4 L8 `# f: ]' o
    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。

    3 马氏体钢：焊接性能好、耐磨、耐热性能也较好，但成本较贵。

  K( G% @" q2 K( u) G9 J5 S    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。

& m3 D: l( ~7 G  M+ n7 e2 N    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。

: s; x$ y1 S2 T5 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 _9 b0 c- |) C% Y: t    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。

4 h( C( z2 z! g; L7 ?    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。

colesgroup

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：

& H# b: x0 ~+ S1 C/ _    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。

    2 预热

" w% O, E. I; w. b  D8 `    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。
3 T& d$ v0 W: ~
    3 焊接

2 U; i/ P( ]' q  n* R6 a. Q$ O    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。

    4 焊后处理

    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。
! L( L! `! H6 o# ^2 U    结论

3 i* {3 q5 O2 u4 W) X    轧辊堆焊作为“复活”轧辊的一项先进技术，具有如下优点：
7 ]& o$ S( S8 [! e/ k: \
4 R+ P8 |- i* k! x5 K, E    1 堆焊后的轧辊使用寿命普遍提高一倍以上。

" h8 E' E# R, E9 T' Y    2 极大的降低了吨钢成本，提高了生产效率。

/ x* N# F/ M2 K6 j7 B: I: B    3 堆焊后的轧辊具有良好的抗裂性、耐磨性、耐冷热疲劳性。