φ650轧机轧辊烧结焊剂堆焊修复技术实践

文献概况与工业背景

该论文由大连第二钢厂朱艳完成，发表于1997年《机械设计与制造》期刊。轧辊是轧钢生产中最关键的工艺备件之一，其表面质量直接决定钢材产品的尺寸精度和表面质量。在连续轧制生产过程中，轧辊表面会因高温氧化、磨粒磨损、粘着磨损等综合作用而逐渐退化，必须定期进行修复或更换。堆焊修复作为一种经济有效的轧辊再制造技术，在冶金行业中得到了广泛应用。该研究针对φ650轧机轧辊，采用烧结焊剂进行堆焊修复，探索了适用于该规格轧辊的堆焊工艺方案。

轧辊磨损机理与修复需求

轧辊表面退化形式

轧辊在轧钢过程中表面退化主要表现为以下几种形式：磨粒磨损——轧件表面的氧化铁皮和杂质颗粒在高压下嵌入并刮擦轧辊表面；粘着磨损——高温下轧件与轧辊表面发生局部粘着和撕裂；氧化磨损——高温氧化导致表面形成疏松的氧化层，在轧制过程中被剥离；以及热疲劳裂纹——反复热循环导致表面萌生微裂纹并扩展。

修复工艺要求

轧辊堆焊修复需满足以下技术要求：堆焊层与基体的冶金结合强度足够高，能承受轧制过程中的巨大接触应力；堆焊层具有优良的耐磨性和抗氧化性，延长轧辊使用寿命；堆焊层硬度适中且均匀，保证轧制力稳定；堆焊层表面质量良好，无气孔、裂纹等缺陷；修复后需经退火处理和精加工，恢复轧辊尺寸精度。

烧结焊剂堆焊工艺特点

烧结焊剂的优势

烧结焊剂与熔炼焊剂相比具有以下优势：成分设计灵活，可根据轧辊材质和使用工况调整合金成分；成本低廉，适合大规模工业应用；造渣性能良好，有利于保护熔池和去除有害元素；脱氧能力强，可减少堆焊层中的氧化物夹杂。烧结焊剂的典型成分包含：MnO、SiO₂、CaF₂、CaO、Al₂O₃以及合金添加剂（如Cr、Mo、V等）。

堆焊工艺参数

φ650轧机轧辊堆焊修复的典型工艺参数包括：焊接电流（根据焊丝直径选择，通常200~400 A）、电弧电压（24~32 V）、焊接速度（200~500 mm/min）、焊丝直径（φ3.2~φ5.0 mm）、以及层间温度控制。对于轧辊堆焊，通常采用多层多道焊方式，底层焊道采用较大的热输入以确保与基体的良好结合，后续层采用较小的热输入以获得更好的组织和性能。

焊后处理

堆焊完成后，轧辊需进行退火处理，通常采用650~700°C的中温退火，保温2~4小时后空冷。退火的目的是消除堆焊过程中的残余应力，改善堆焊层的组织和性能，降低硬度以提高切削加工性。退火后，轧辊需重新进行精车加工，恢复轧槽的几何尺寸和表面粗糙度。

质量控制与性能验证

无损检测

堆焊修复后的轧辊应进行全面的无损检测：超声波检测（UT）用于检测堆焊层与基体之间的结合缺陷和内部裂纹；磁粉检测（MT）用于检测表面和近表面裂纹；必要时可采用渗透检测（PT）补充检测。对于关键部位，建议进行全表面检测。

性能测试

修复后的性能测试包括：硬度测试（堆焊层硬度应达到设计值，且分布均匀）、金相分析（确认组织为预期组织类型，无异常组织）、以及必要的力学性能测试（如弯曲试验验证结合强度）。对于重要轧辊，还应进行模拟轧制试验验证修复效果。

使用寿命跟踪

在实际生产应用中，应对修复后的轧辊进行使用寿命跟踪记录，包括：修复次数、每次修复后的轧制量、轧辊表面质量变化、以及最终报废时的磨损状态。这些数据对于优化堆焊工艺参数和焊材选择具有重要的参考价值。

工程实践总结

经济性分析

与更换新轧辊相比，堆焊修复的经济优势显著。一台φ650轧机轧辊的采购成本通常在数万元级别，而堆焊修复的成本仅为新辊的10%~30%。通过合理的堆焊修复工艺，轧辊可修复多次使用，大幅降低生产成本。同时，堆焊修复缩短了轧辊更换周期，提高了轧机作业率。

工艺持续优化

在实际生产实践中，堆焊修复工艺应持续优化：根据轧辊材质和使用工况调整焊剂成分；根据实际磨损数据优化堆焊层厚度和硬度分布；根据季节和环境条件调整焊接工艺参数；以及建立完善的修复工艺档案，为后续修复提供数据支撑。

学习心得

这篇文献虽然篇幅不长，但反映了冶金行业轧辊修复这一实际工程问题的典型解决方案。烧结焊剂堆焊修复技术以其成本低、工艺成熟、适应性强等特点，成为轧辊再制造的主流技术之一。对于从事轧钢生产的技术人员而言，掌握轧辊堆焊修复技术不仅是一项重要的维修技能，更是降低生产成本、提高设备利用率的关键手段。在实际应用中，应注重工艺参数的系统优化和质量控制的严格执行，同时建立完善的修复档案和寿命跟踪体系，实现轧辊修复技术的持续改进。该文献所体现的工程实践导向思维，对于从事现场技术工作的同行具有重要的借鉴意义。