轧辊堆焊

lyshn4228

各位同仁：请参与讨论一下大型轧辊堆焊问题

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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。
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/ |' l4 Y+ c: ^# W) ~    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。

! x- u+ t8 F3 g$ v- d, a    各种堆焊技术的特点

' b5 q+ K; ^' }3 D) Z+ W; `- Q( c    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
   
喷镀
气体保护焊
埋弧焊
电渣焊
6 n% Q7 `" m" ~4 W, l* i8 l
熔敷速度/kg·h-1
＞20
9 X0 O5 K1 q! {, D ＞10
" i+ F5 s( Z1 p9 D" ` ＞30
200~400

8 \. g! N, c+ s& P! s# z, o7 k/ G堆焊厚度/mm
＞4
8 m/ Y* i' a* T: L 10~20
, r; ]( B" K! [* n3 A4 ^6 ]" N ＞100
/ T$ E' H( T+ N2 R7 q) y" X 15~100
3 L' b7 _$ P5 G1 X
. M" g, [7 w$ _6 U: S. v堆焊特点
! y% F* k, K! u 单层或多层
多层
多层
5 f* }2 J9 ^2 I6 v# F- X 多层
; ^- P) O9 |# W
* F3 s+ r" I0 p8 J- d7 f第一层稀释率/%
" C- \3 t9 i& Z5 ?+ `, w/ k 理论上为0
8~50
9 o. d; `6 F0 ^' ~ 8~50
8~50
, B1 l- T( x. w6 A. \
结合形式
% `: s8 @) s! O 机械
冶金
5 B% ]6 }! F6 O' A# k. n 冶金
冶金

5 U7 C  |- K0 G* w' ^. g! J9 C
" m1 i5 [* E( b* A" B- k5 M1 W/ c% I
    轧辊堆焊材料
8 J& w/ B; j( {: J+ S5 C$ d, ^
    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：
* V/ t, b8 M2 A. u$ U# 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。
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    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 z5 O& X% J$ a# v/ ~, ~2 _    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。

( x# a& |( U! d3 Z) x& ?    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。
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: m% |: N0 G5 [+ v6 u    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。
$ O) b, M7 @) M5 r$ b
! T" j! O/ \/ V8 b# m+ j( Z# b    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。
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    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
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2 O) s) N, ^% z" F6 v    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 F& T- Y: R3 S: k! u    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
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( L) B- [% o6 H7 b/ }  d" H    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。
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    3 焊接
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    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。

& o/ W- w& I. l% F/ q    4 焊后处理

. B0 b; x4 M& w6 g3 d. {: ~4 R    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。
8 v- x" X8 V* A4 ~, E/ ?    结论
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    轧辊堆焊作为“复活”轧辊的一项先进技术，具有如下优点：

. k9 q2 T: t9 ~. G6 ^2 B    1 堆焊后的轧辊使用寿命普遍提高一倍以上。
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7 n  M9 u/ z, S+ X    2 极大的降低了吨钢成本，提高了生产效率。

4 f; w( F! x+ c" O8 Y# _, h$ k    3 堆焊后的轧辊具有良好的抗裂性、耐磨性、耐冷热疲劳性。