5m宽厚板轧机回转辊道辊堆焊制造技术文献学习体会

文献概况与工程背景

本文发表于2008年《焊接》第3期，作者来自中冶集团建筑研究总院（冶金工业部建筑研究总院），属于冶金行业科研院所的工程技术研究成果。研究背景是随着我国钢铁工业的快速发展，5m宽厚板轧机大量上线，其前后回转辊道辊作为轧制生产线上的关键部件，承受着高温、重载、冲击和磨损的复合工况，对耐磨性和使用寿命提出了极高要求。

辊道辊工况分析与材料选型

使用工况特征

5m宽厚板轧机回转辊道辊的工作条件极为苛刻：

在这种工况下，辊道辊表面不仅承受巨大的接触应力（可达2-3GPa），还承受高温氧化和热循环疲劳。普通钢材辊道辊的表面硬度不足，在高温下会迅速软化，导致表面快速磨损和剥落。

堆焊材料选型

文献中选择了自行研制的YJ012-S作为打底层和YJ126-S药芯焊丝作为工作层，这一选材方案体现了"双层堆焊"的成熟设计理念：

打底层的作用至关重要：它作为母材与工作层之间的"缓冲层"，通过成分梯度过渡降低界面热膨胀系数差异，防止工作层因热应力而开裂或剥落。YJ012-S作为打底层焊条，其成分设计应介于母材和YJ126-S之间，确保良好的冶金结合和力学匹配。

自动埋弧堆焊工艺详解

工艺参数优化

文献采用自动埋弧堆焊（SAW）工艺，这是大型辊道辊堆焊的首选方法，原因是SAW具有热输入大、熔敷效率高、焊缝成形好、生产一致性高等优势。对于φ500-800mm、长2000-4000mm的辊道辊，SAW堆焊效率是手工电弧焊的3-5倍。

典型SAW堆焊工艺参数如下：

焊前与焊后控制

文献特别强调了"焊前、焊接过程中控制层间温度和焊后热处理"三个环节，这构成了完整的工艺控制链：

1. 焊前准备：辊道辊表面需进行喷砂或砂轮清理，去除氧化皮、油污和锈蚀，确保堆焊层与母材的冶金结合。对于大型辊子，还需进行焊前预热（150-200℃），降低冷裂纹敏感性。
2. 层间温度控制：这是SAW堆焊中最关键的工艺参数之一。层间温度过高会导致前层堆焊金属过度软化，硬度下降；层间温度过低则增加冷裂纹风险。文献中控制的层间温度上限为250℃，这一数值与2.25Cr-1Mo钢的冷裂敏感温度相当，体现了对焊接冶金规律的准确把握。
3. 焊后热处理：堆焊完成后进行消除应力退火（550-650℃×2-4h），消除焊接残余应力，防止服役过程中产生延迟裂纹。对于大型辊道辊，焊后热处理还需考虑辊子的整体尺寸效应——大截面工件的冷却速度慢，内部残余应力分布复杂，需要更精确的温度控制。

性能验证与工程考核

文献提到堆焊制造后的回转辊道辊"其强度、耐磨性和抗热疲劳性能在实际生产线上运行考核"，这一验证方法体现了工程技术的实践导向。具体的性能考核指标应包括：

在实际生产线上的运行考核是最终验证手段。对于宽厚板轧机辊道辊，通常以运行时间（小时）或轧制板坯数量（吨）作为寿命评价指标。文献中提到的"完全可以满足回转辊道辊的使用要求"，说明堆焊辊道辊的寿命相比未堆焊辊子有显著提升，具体提升倍数通常在2-4倍之间。

学习心得与反思

这篇文献的价值在于它将材料设计、焊接工艺和工程验证有机结合，形成了完整的"材料—工艺—性能—应用"技术链条。中冶建筑研究总院作为冶金行业权威科研院所，其研究成果具有高度的工程指导意义。

从技术发展趋势看，辊道辊的堆焊制造技术仍在持续进步。近年来，随着激光熔覆、等离子堆焊等先进表面工程技术的发展，辊道辊的堆焊层质量（致密性、结合强度、硬度均匀性）得到了进一步提升。特别是激光熔覆技术，其热输入极小（比SAW低一个数量级），可以实现更精细的组织控制，堆焊层硬度可达HRC 60-70，且对母材的热影响极小。但对于大型辊道辊（直径500mm以上、长度数米），SAW堆焊仍因其高效率和经济性而占据主导地位。

此外，文献中提到的"自行研制"焊材（YJ012-S和YJ126-S）体现了科研院所与生产单位的深度合作模式。这种产学研结合的研发模式，能够确保材料设计紧密贴合工程需求，避免"实验室优秀、现场失效"的脱节现象。在当前我国钢铁行业向高端化、智能化转型的背景下，这种合作模式对于推动焊接材料创新具有重要意义。

从工程实践角度看，辊道辊堆焊制造的成功经验可以推广到其他冶金设备易损件的修复与强化中，如轧辊、导卫、夹送辊、链式输送机等。核心方法论——双层堆焊设计、层间温度精确控制、焊后去应力热处理——是通用的技术原则，值得在同类工程实践中借鉴应用。