卓金管件有限公司冷连轧轧机支撑辊堆焊工艺及使用方案——文献学习体会
一、文献概况与工程背景
本文发表于2021年《金属世界》第3期，作者来自河北钢铁集团邯钢公司，以邯钢2180 mm冷连轧机组支撑辊为研究对象，系统探讨了冷轧支撑辊的堆焊修复工艺、过程控制关键点、检测制度和服役跟踪方案。冷轧支撑辊的工作条件极为苛刻——承受巨大的轧制力、与轧件间接接触、要求极高的表面硬度和硬度均匀性——因此其修复技术一直是行业难点。本文填补了国内冷轧支撑辊堆焊修复应用实例较少的空白，具有重要的工程推广价值。
二、冷轧支撑辊的特殊技术要求
2.1 工作工况分析
冷轧支撑辊位于轧机机架的上部或下部，通过工作辊与轧件间接接触。其工作特点包括：
- 承受巨大的轧制力，接触应力可达数GPa量级；
- 辊面与轧件之间为间接接触，磨损机制以滚动接触疲劳和磨粒磨损为主；
- 要求辊面硬度极高（通常≥60 HSD）且硬度均匀性优良；
- 辊身精度要求高，圆度、圆柱度偏差需控制在微米级；
- 使用环境为常温，但对辊面的平整度和光洁度要求极高。
2.2 堆焊修复的关键挑战
| 挑战项目 | 具体要求 | 技术难点 |
|---|---|---|
| 硬度要求 | ≥68 HSD | 需选用高碳高铬合金焊材 |
| 硬度均匀性 | ≤2 HSD | 需精确控制焊接热输入和冷却速率 |
| 表面精度 | 圆度≤5μm | 堆焊后需精磨加工 |
| 使用寿命 | 与整体锻钢辊相当 | 堆焊层与基体的结合强度需可靠 |
| 成本 | 约为锻钢辊的50% | 需平衡性能与经济性 |
三、堆焊工艺过程控制关键点
3.1 焊材选择与堆焊方案
冷轧支撑辊堆焊修复通常采用多层堆焊方案：
- 第一层（过渡层）：采用与基体成分接近的低合金焊材，确保与锻钢基体的冶金结合和化学成分过渡；
- 中间层（过渡层）：逐步提高合金含量，实现从基体到堆焊层的平滑过渡；
- 面层（功能层）：采用高碳高铬耐磨合金焊材，提供所需的表面硬度和耐磨性。
3.2 过程控制要点
- 预热温度：锻钢基体预热至200~250℃，防止冷裂纹产生；
- 层间温度：控制在150~200℃，避免过热导致晶粒粗化；
- 焊接热输入：严格控制在0.8~1.5 kJ/mm范围内，防止稀释率过高和热裂纹；
- 焊道布置：采用多道窄焊道方式，减小单道热输入，提高硬度均匀性；
- 焊后处理：堆焊完成后进行去应力退火，消除残余拉应力。
3.3 检测制度建立
文献中建立了一套完整的堆焊支撑辊检测制度：
- 外观检测：检查堆焊层表面是否有裂纹、气孔、夹渣等缺陷；
- 硬度检测：沿辊身和辊面圆周方向多点测量，确保硬度≥68 HSD且均匀性≤2 HSD；
- 金相检测：观察堆焊层组织、熔合质量、是否有未熔合或微裂纹；
- 尺寸检测：堆焊层厚度、辊身圆度、圆柱度等几何参数；
- 无损检测：必要时采用磁粉检测（MT）或渗透检测（PT）检查表面裂纹。
四、服役跟踪与经济效益
文献跟踪了堆焊支撑辊的综合服役使用情况，发现堆焊修复后的支撑辊在辊面硬度、硬度均匀性、修磨量等方面均达到了整体锻钢支撑辊的水平。关键数据表明，堆焊支撑辊的修磨量（平均毫米过钢量）与整体锻钢辊相当，说明堆焊层的耐磨性能满足生产需求。
从经济效益角度分析，堆焊支撑辊的成本约为整体锻钢支撑辊的50%。如果F1至F5全部五个机架均使用堆焊支撑辊，轧辊成本可显著降低。考虑到冷轧支撑辊的更换频率和用量，推广使用后经济效益十分可观。这一数据为冷轧支撑辊的堆焊修复技术提供了有力的经济性论证。
五、学习心得与推广建议
本文的最大价值在于其工程实践导向——不仅解决了技术问题，还建立了完整的检测制度和服役跟踪方案，形成了可复制、可推广的技术方案。对于国内其他冷轧轧机用户而言，本文提供的堆焊工艺参数和检测标准具有很高的参考价值。
从焊接冶金角度看，冷轧支撑辊堆焊修复的核心难点在于硬度与韧性之间的平衡。过高的硬度会导致堆焊层脆性增大，在接触疲劳载荷下容易产生微裂纹；过低的硬度则无法满足耐磨要求。本文通过多层堆焊和精确的工艺控制实现了这一平衡，体现了"以工艺促性能"的技术理念。
对于从事轧辊修复的同行，本文提示了一个重要的管理思路：堆焊修复不仅是焊接技术问题，更是一个系统工程，需要焊材选择、工艺控制、检测验证和服役跟踪的闭环管理，才能真正保证修复质量和使用效果。