连铸辊堆焊修复工艺文献学习体会

文献概况与工程背景

苗海良1995年发表于《焊接技术》的这篇论文，针对连铸生产中的关键部件——连铸辊的修复工艺进行了详细介绍。作者采用先进的堆焊技术和设备，配合堆焊药芯焊丝和焊剂，对连铸辊进行修复，使修复后的连铸辊使用寿命比新辊提高2~3倍，高温强度和高温耐磨性均有显著提高，具有极大的经济效益。

连铸辊是连续铸造工艺中的核心部件，直接与高温钢坯接触，承受极高的热负荷、机械载荷和热循环应力。连铸辊表面在铸造过程中不断磨损，同时受到钢水飞溅、氧化铁皮和铸渣的侵蚀。当辊面磨损超过允许限度时，必须停机更换或修复，否则将严重影响铸坯表面质量，甚至导致漏钢事故。

连铸辊修复的焊接工艺要点

连铸辊修复的核心挑战在于：修复层必须同时满足高温耐磨性、抗热疲劳性、与基体的良好结合以及低残余应力要求。连铸辊基体通常采用中碳合金钢（如45Cr、40CrNiMo等），工作温度可达600~800°C，辊面硬度要求一般在HRC40~55范围内。

工艺要素	具体要求	技术考量
焊材选择	堆焊药芯焊丝+焊剂	药芯焊丝熔敷效率高、合金收得率高
预热温度	200~300°C	降低淬硬倾向，减少冷裂纹
层间温度	≤350°C	控制热循环，避免过热
堆焊层数	2~3层	打底层保证结合，面层保证性能
焊后处理	缓冷+消应力退火	降低残余应力，防止延迟裂纹

药芯焊丝（FCAW）在连铸辊修复中的应用是本文的重要技术亮点。相比实心焊丝，药芯焊丝具有以下优势：熔敷效率提高30%~50%，合金元素收得率高（可达85%以上），焊接飞溅小，成型美观。对于连铸辊这种需要大面积堆焊的部件，药芯焊丝的效率优势尤为突出。焊剂的使用进一步改善了熔池保护效果，降低了气孔和夹渣缺陷率。

修复效果评价与寿命提升机理

修复后连铸辊使用寿命提高2~3倍这一结论，需要从材料学和焊接冶金学角度进行深入理解。连铸辊的失效模式主要包括：辊面磨损（磨粒磨损与氧化磨损）、热疲劳裂纹、辊面剥落和辊身变形。修复工艺通过以下方式实现寿命提升：

耐磨性提升：堆焊层采用高碳高铬合金成分，形成大量Cr7C3和M7C3型碳化物，硬度可达HRC55以上，显著优于基体材料。
抗热疲劳性改善：堆焊层中Mo、V等元素的加入细化了晶粒，提高了高温强度和蠕变抗力。
结合质量保障：打底层采用低碳合金钢成分，与基体成分梯度过渡，避免脆性相和裂纹的产生。
残余应力控制：合理的预热和层间温度控制，以及焊后消应力处理，有效降低了堆焊层的残余拉应力，防止热疲劳裂纹的萌生与扩展。

工程实践中的关键注意事项

在实际的连铸辊修复工程中，需要特别注意以下几点：

基体状态评估：修复前必须对辊面磨损状态、裂纹分布和基体硬度进行详细检测，必要时进行金相分析确认基体组织状态。如果基体已出现严重热疲劳裂纹或组织退化，应先进行修复性车削去除受损层，再进行堆焊。
焊接参数匹配：连铸辊修复通常采用埋弧焊（SAW）或药芯焊丝气体保护焊（FCAW-G），焊接电流、电压、速度和送丝速度的匹配至关重要。电流过大导致熔深过大，可能熔穿基体；电流过小则熔敷效率低且易产生未熔合。
多层堆焊策略：建议采用"打底层—过渡层—耐磨层"三层结构。打底层选用与基体匹配的低碳合金钢焊材，过渡层采用中碳成分，耐磨层采用高碳高铬成分，形成成分梯度，兼顾结合质量与耐磨性能。

该文献虽然篇幅简短，但提出了连铸辊修复的核心技术路线，其"药芯焊丝+焊剂"的工艺组合至今仍被广泛采用。对于钢管行业的类似修复需求——如轧辊、导卫辊、矫直辊等——该工艺思路同样适用，体现了焊接修复技术在延长关键部件寿命、降低生产成本方面的巨大价值。