大型热轧支撑辊堆焊技术.pdf

大型热轧支撑辊堆焊修复技术前言众所周知，随着现代化热轧板带轧机向大型化、高速化、自动化方向发展，相应对热轧支撑辊的要求也越来越高。对于热轧板带轧机使用的大型支撑辊，应能满足如下轧制的特性要求[1]：(1)具有较高的抗压强度和良好的刚性，足以承受高轧制力和峰值负荷；(2)具有良好的韧性，以避免断辊、辊身裂纹和表面剥落；(3)辊身工作层有良好的耐磨损性能和抗疲劳性能，以降低辊耗；(4)辊身工作层具有均匀的组织和硬度，使得全辊面具有均匀的耐磨损性；(5)具有良好的耐蚀性，以抵抗热轧过程中高温与润滑或冷却媒介的腐蚀。基于以上特性要求，由于合金锻钢支撑辊辊身表面硬度可以达到70HSD左右，以及兼有良好的耐磨性和高的机械性能，合金锻钢支撑辊的断裂韧性又优于铸钢支撑辊，因此合金锻钢支撑辊已成为目前热轧板带轧机支撑辊的主要首选。具有大型热轧支撑辊的热轧板带轧机主要有：宽带钢热连轧机、薄板坯（连铸）连轧机、中厚板轧机、宽厚板轧机等，其热轧支撑辊是各生产线上的重要备品备件之一，每个大型轧钢厂每年都要消耗大量该类轧辊，由于消耗量大，轧辊价格昂贵，越来越引起技术人员的重视。轧辊质量的优劣，不仅直接影响其使用寿命，而且对钢材的质量、生产率和生产成本都有很大影响。而采用堆焊方法修复的复合轧辊，不但修复成本低，而且能提高轧辊使用寿命，降低轧辊耗量，合理使用并节约合金元素，同时能够提高轧机的效益和产品的质量，是一种有效的技术经济措施。因此，对热轧板带轧机支撑辊进行堆焊修复，进一步提高其性能和使用寿命显得十分重要[2~3]。1堆焊技术要求对于大型热轧支撑辊，堆焊修复的一般技术要求有：(1)堆焊层应满足特定的化学成分的要求；(2)堆焊层应具有适宜的金相组织（包括基体组织和碳化物）；(3)堆焊层要具有较高的抗剥落性能、良好的耐磨损性能和抗疲劳性能；(4)堆焊层应有足够的厚度（最高可达70~80mm）；(5)堆焊层应有良好的可加工性能；(6)连续埋弧堆焊作业中，焊材工艺性能优良，焊渣具有良好的脱渣性（指不粘渣、自动脱渣）；(7)具有较高的（堆焊）生产效率，同时要求使用后能多次堆焊修复；(8)堆焊层经热处理后的硬度及硬度均匀性满足支撑辊技术要求；(9)堆焊层中不得有裂纹、气孔、夹渣等焊接缺陷。(10)堆焊修复后的大型支撑辊，其上机使用寿命不得低于原辊。2堆焊专用设备和辅助装置由于大型热轧支撑辊堆焊修复量大，一次堆焊4~7吨焊丝，连续堆焊时间长，这样就对堆焊设备及相应装备提出了较高的性能要求。堆焊修复大型热轧支撑辊，堆焊专用设备和辅助装置应具备以下设备能力要求：2.1大型轧辊堆焊专用设备要求(1)工件转动及支撑系统确保支撑辊实现轴向不窜动的稳定匀速旋转运动，并且转速要无级连续可调；(2)采用单丝多机头（条件允许，至少4个机头）同时施焊，各机头轴向移动应单独控制，并在堆焊作业时，做到同步、稳定、可靠。机头移动采用交流变频调速，调速范围满足堆焊支撑辊连续螺旋参数要求；(3)机头的垂直升降，调整过程须平稳，提升高度范围满足堆焊支撑辊参数要求；(4)由于连续堆焊作业时间长，要求整个堆焊系统各个部分都要保持稳定、可靠，不出任何故障。2.2大型轧辊堆焊辅助装置要求辅助系统中必须有带自动测温、控温系统的电加热（或燃气加热）保温罩装置，目的是为了确保支撑辊堆焊作业过程中的层间温度技术要求，这一点对于大型支撑辊的堆焊修复尤其重要。另外为了满足长时间的连续埋弧堆焊作业需求，焊剂自动送给装置也必须配备。3堆焊修复工艺3.1堆焊材料的选择3.1.1焊丝的选择针对大型热轧支撑辊的不同材质（50CrMo、70Cr3Mo、3%CrMoV）以及轧制的特性要求，可选用马氏体系不锈钢或耐磨性、强韧性和热稳定性好的Cr-Mo-V（或Cr-Mo-W-V-Nb）低碳热工具钢成分的埋弧堆焊用药芯焊丝材料进行堆焊修复。下表为推荐的堆焊焊丝材料合金成分范围（参考）。表堆焊材料合金成分范围（质量分数，%）由于大型热轧支撑辊母材的含碳量或合金含量过高，为确保母材和堆焊金属之间的良好冶金结合，即保证二者具有强韧性俱佳的结合性能，推荐在工作层材料堆焊前，先使用低碳抗压强度较高的焊丝材料进行过渡层堆焊。为进一步降低母材和堆焊层界面的脆化以避免支撑辊使用过程中产生局部剥落，在过渡层材料堆焊前，可先实施打底层材料的堆焊。为满足大型热轧支撑辊的轧制特性要求以及堆焊技术要求，辊身工作层堆焊金属基体组织设计为强度高、相对韧性好的单一低碳回火马氏体，同时在基体上分布着均匀细小的弥散合金碳化物。由于针对原辊使用中发生的辊面局部剥落情况，经微观断口组织分析，造成的原因大多为片状或长条状的非金属夹杂物，因此，这里特别强调，要对焊丝材料的纯度提出较高的要求，即尽可能降低S、P、H以及有害的非金属夹杂物（硫化物、硅酸盐、氧化物等）含量。焊丝规格为：