槽钢轧辊的堆焊修复和热处理技术学习体会

文献概况与选题背景

本文发表于《金属热处理》2004年第29卷第9期，由马鞍山钢铁股份有限公司第二机械设备制造公司的倪振航、唐新、夏杨三位工程师撰写。马鞍山钢铁公司作为国内大型钢铁联合企业，其热轧槽钢生产线对轧辊的使用强度极高。槽钢轧辊在工作过程中承受巨大的轧制力、摩擦力和热疲劳循环载荷，辊面容易出现磨损、划伤、辊皮剥落等损伤，严重制约生产效率和产品质量。堆焊修复技术作为一种经济有效的辊面恢复手段，在钢铁企业设备维护中占据重要地位。

从工程实践角度看，轧辊堆焊修复不仅是简单的表面增材，更是一个涉及材料选择、焊接工艺设计、热处理制度匹配的系统工程。辊面硬度与韧性的平衡、堆焊层与基体的结合强度、残余应力控制等，均直接影响修复后轧辊的使用寿命和安全性能。

核心技术要点解读

堆焊材料选择原则

槽钢轧辊通常采用高碳高铬铸铁或合金铸钢制造，辊面硬度要求一般在45～55 HRC之间，同时需要具备一定的抗热疲劳性能。堆焊修复时，材料选择需遵循以下原则：

热处理制度的关键作用

堆焊修复后的热处理是整个工艺中最为关键的环节之一。堆焊过程中产生的残余应力如果不加以消除，在后续轧制服役中极易引发堆焊层开裂或剥落。热处理制度通常包括：

1. 去应力退火：温度控制在580～650°C，保温2～4小时，炉冷至400°C以下出炉空冷，主要目的是消除堆焊残余应力。
2. 正火处理：对于需要提高整体韧性的辊件，可在去应力后进行正火处理，温度820～860°C，保温后空冷。
3. 调质处理：对韧性要求较高的辊型，可采用淬火加高温回火的调质方案，获得良好的综合力学性能。

需要特别注意的是，槽钢轧辊的辊身与辊颈部分通常材质不同，辊颈多为锻钢材质，而辊身为铸钢或铸铁材质。热处理制度必须兼顾两者的组织转变特性，避免辊颈部分出现过大的硬度变化或变形。

工艺窗口与操作要点

堆焊操作时，焊接热输入的控制至关重要。过大的热输入会导致基体过热，形成粗大的晶粒组织，降低基体强度；过小的热输入则可能导致熔合不良和冷裂纹。实际生产中，建议采用以下工艺参数：

• 预热温度：150～200°C（铸铁辊面可适当提高到250°C）
• 层间温度：控制在150～250°C
• 焊接电流：根据焊条直径选取，一般控制在推荐范围的60%～80%
• 多层多道焊：每层厚度控制在3～5mm，避免单道过厚

与工程实践的结合

在实际的轧辊修复工作中，我深刻体会到堆焊修复的质量不仅取决于堆焊材料本身，更取决于修复前的准备工作。辊面损伤部位的清理质量直接决定了堆焊层的结合强度。对于辊面剥落部位，必须彻底清除疏松组织和氧化皮，必要时进行坡口加工，确保堆焊层有足够的熔合深度。

此外，修复后的辊面精加工同样不可忽视。堆焊层表面通常存在波纹和凸起，需要通过精车或磨削加工至规定的表面粗糙度（一般Ra≤3.2μm），以保证轧制时钢带的表面质量。辊面尺寸偏差应控制在±0.05mm以内，圆度和圆柱度也应满足设备精度要求。

关键思考与启示

本文虽篇幅不长，但反映了钢铁企业设备维护中一个普遍存在的技术难题。从我的实践经历来看，轧辊堆焊修复的成功率往往取决于三个核心要素：材料选择的合理性、焊接工艺的稳定性和热处理制度的精确性。任何一个环节出现偏差，都可能导致修复失败。

值得深思的是，随着钢铁行业对生产效率要求的不断提高，轧辊修复的周期越来越短，如何在保证修复质量的前提下缩短修复周期，是一个值得持续探索的方向。这要求技术人员不仅要掌握传统的堆焊和热处理知识，还需要关注新型焊材的开发和快速冷却技术等新工艺的应用。