轧辊堆焊埋弧堆焊修复技术

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　　摘 要：轧辊在工作中容易磨损，采用埋弧堆焊的方法，通过药芯焊丝H501匹配260焊剂对轧辊进行修复，能够完成修复任务，并优化了工作面材料的力学性能，使轧辊的使用寿命有所延长。
　　关键词：轧辊修复;堆焊;使用寿命
　　0 引言
　　轧辊是钢铁行业生产的重要设备，工作过程中长期承受剧烈的载荷容易磨损，因此轧辊的质量和使用寿命直接关系到轧制生产的生产效率、产品质量和生产成本。由于生产轧辊的原价格普遍较高，当轧辊表面局部磨损时，就不能正常使用，这时如果将轧报废，就会造成巨大的浪费。特别是大型轧辊每个都价值几十万元，若能有效修复，既为企业节约了成本，有节省了更换新轧辊的时间周期，其效益是显而易见的[1]。轧辊损坏主要是早期磨损失效，如果能在磨损早期在其表面堆焊一层耐磨材料，不仅使损坏的轧辊得以修复，还会因为堆焊的优质材料，大大延长轧辊寿命，缩短换辊维修时间。目前轧辊修复方法有：堆焊法、热喷涂法、热喷焊法等
　　[2]。这些方法中，以堆焊方法较为实用。
　　1轧辊堆焊
　　1.1.轧辊堆焊是指去除轧辊表面的磨损层后，选择合适的堆焊材料、采用科学的焊接工艺方法将其修复至最初尺寸的过程。这种修复方法的优点是不改变工件原有尺寸。但堆焊修复技术工艺复杂，焊接时容易产生裂缝、夹渣等焊接缺陷，需要操作者选择合适的材料并掌握一定的技巧才能成功，本人采用焊前预热、层间保温和焊后回火工艺过程，选择药芯焊丝H501匹配260焊剂进行埋弧自动焊成功实现轧辊的修复，焊接质量符合技术要求。
　　1.2.实验过程
　　1700轧辊的材质为45钢，根据磨损面测算堆焊层厚度约25mn，焊前对工件进行预热，预热温度250℃～320℃，焊后回火处理，回火温度600℃左右，然后冷却至室温状态，对堆焊表面进行车削和磨床加工。焊接材料选用H501药芯焊丝，这种焊丝焊接的焊缝具有较高的耐磨性和耐冲蚀性，焊剂选用焊剂260。焊机为MZ-1000型直流埋弧自动焊机，并配备有保温及控温装置，可及时控制温度。
　　1.3 工艺参数
　　每道搭接量为10mm，焊缝宽20mm，每层堆焊高度为3.0mm。堆焊8层。焊接电流450A～480A，电压为35V左右，焊接速度450mm/min，层间温度300℃。
　　2焊接结果测定
　　2.1堆焊层的硬度
　　堆焊修复完成后，按实验拟定的热处理工艺条件对轧辊进行回火处理，待冷却至室温状态，采用HR-150AL洛氏硬度仪测量堆焊层硬度，按， 经测定H501药芯焊丝完成堆焊层的硬度可达50～54HRC，远高于轧辊本身的硬度，并且不同区域硬度差别不大，说明堆焊层质量稳定、靠靠。这对薄板轧制的板坯表面质量有利，可以尽可能减少板的翘曲。
　　2.2耐磨性能
　　对H501药芯焊丝得到的堆焊层进行磨损试验，实验时间70分钟，磨损结束后经测量轧辊质量减少约为0.224g;而在相同的条件下，使用3Cr13Mo堆焊层的质量减少0.212g。
　　使用低倍放大镜觀察磨损表面，发现本实验堆焊层磨损试验的沟槽磨痕细小，堆焊层在磨粒作用下没有现实明显的塑性变形特征;而3Cr13Mo堆焊层经磨损试验后得到的磨痕粗，磨粒压入堆焊层深度深，显现一定的塑性变形特征，耐磨性较差。通过对比说明，H501堆焊层耐磨性比3Cr13Mo堆焊的耐磨性好。
　　2.3结合强度
　　堆焊层的结合强度试验，其结合强度约为760 MPa，高于经调质处理后45钢母材的断裂强度高于750MPa，观察端口发现断裂位置位于高进焊缝的母材区域，说明堆焊层的与母材的结合强度高于母材自身的强度，这能保证轧辊使用过程中不会剥离。
　　2.4耐蚀性、抗疲劳性
　　将堆焊修复的轧辊再次投入到生产中，进行实际使用条件考核，考核时间12个月，到期后仔细观察堆焊层表面的情况，没有发现典型的腐蚀坑、疲劳裂纹现象，堆焊层的耐蚀性、抗疲劳性实验，系利用实际堆焊的助卷辊在现场工况下进行的生产考核，说明堆焊层耐腐蚀性、抗疲劳裂纹性能良好。
　　3堆焊修复的注意事项
　　为了保证堆焊层的质量，提高轧辊的使用寿命，在轧辊的堆焊修复时要注意一下几点[3]：
　　一、堆焊之前要彻底清理待焊表面，以避免剥落，清理方法是用角磨机将表面硬化层打磨掉，然后用砂纸打磨，清洗干净。
　　二、选用优质的堆焊材料，可提高轧辊的使用寿命。
　　三、堆焊时要控制好过预热温度、层间温度、回火温度，合适的温度是获得优质堆焊层的关键。在消除残余应力过程中要把握好时间，并在加热时做到内外一致，温度均匀。
　　四、堆焊时尽量采用多层焊，这样相当于前层对后层预热，后层对前层热处理，能够细化晶粒减少裂纹，同时不同层间金属相互混合均匀，化学成分均匀，多层堆焊层堆积像复合辊一样，能够提高轧辊的使用寿命。堆焊层的厚度要略高于母材，这样焊后能有一个磨削加工余量，保证轧辊的尺寸。
　　4.结论
　　采用埋弧自动焊堆焊的方法修复大型轧辊，采用H501焊丝匹配260焊剂，经过250℃～320℃温度预热，焊后600℃回火处理获得的对焊焊缝，经试验检测和实际运用证明这种修复技术修复的轧辊，在耐磨性，耐冲蚀性等方面均达到实际生产的技术要求。
　　[参考文献]
　　[1]浦仕东，李洪德，高兴辉等.型材BD轧辊堆焊修复工艺的实践及运用[J].中国建材科技，2017，26（04）：103-106.
　　[2]张本彤，袁维.轧辊修复方法的研究[J].现代制造技术与装备，2018（01）：126-128.
　　[3]张志学，孟辉，王保国.对大型轧辊修复的几点思考[J].河北企业，2013（09）：94.
　　（作者单位：辽宁工程职业学院，辽宁 铁岭 112000）
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