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轧辊堆焊分类
浏览次数: | 日期:2018/6/4 13:44:16

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。
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
喷镀
气体保护焊
埋弧焊
电渣焊
熔敷速度/kg·h-1
>20
>10
>30
200~400
堆焊厚度/mm
>4
10~20
>100
15~100
堆焊特点
单层或多层
多层
多层
多层
第一层稀释率/%
理论上为0
8~50
8~50
8~50
结合形式
机械
冶金
冶金
冶金
轧辊堆焊材料
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。
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。
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。
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。
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:
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
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 焊接
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。
结论
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。
2 极大的降低了吨钢成本,提高了生产效率。
3 堆焊后的轧辊具有良好的抗裂性、耐磨性、耐冷热疲劳性。


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