热轧板卷取机夹送辊堆焊修复的学习体会

文献背景与工况分析

眭向荣等人于2008年在《机械工程材料》发表的这篇论文，针对热轧板带厂夹送辊的堆焊修复工艺进行了研究和实践。夹送辊是热轧生产线的关键部件，在轧制过程中与高温钢板直接接触，承受剧烈的机械磨损、热磨损和氧化磨损。夹送辊的磨损直接影响产品表面质量和生产节奏，其修复工艺的优劣直接关系到生产线的经济性和可靠性。

两种药芯焊丝的对比研究

研究选择了YJ254-S和YJ245-S两种药芯焊丝，采用自动埋弧堆焊工艺对夹送辊进行堆焊修复。两种焊丝均为高合金铸铁型药芯焊丝，但成分设计有所不同。

组织与性能分析

堆焊层微观组织

高碳高铬铸铁型药芯焊丝的堆焊层组织通常由基体组织和碳化物相组成。基体组织包括马氏体、奥氏体、珠光体等，碳化物相主要包括Cr7C3、M7C3、Fe3C等。YJ245-S与YJ254-S的性能差异可能来源于以下方面：

1. 碳化物形态与分布：YJ245-S的碳化物可能更加细小弥散，均匀分布在基体中，提供更均匀的耐磨性。
2. 基体组织差异：YJ245-S的基体组织可能含有更高比例的硬脆相（如马氏体），提高整体硬度。
3. 合金成分微调：两种焊丝的Cr、C、Mo、V等合金元素含量可能存在差异，影响碳化物的类型和基体的强化效果。
4. 热裂纹敏感性：高碳高铬铸铁型堆焊层的热裂纹敏感性较高，YJ245-S可能在抗热裂性能上优于YJ254-S。

耐磨机理

夹送辊的磨损属于复合型磨损，包括磨粒磨损（钢板表面氧化铁皮对辊面的切削）、热磨损（高温下材料软化）和氧化磨损（高温氧化加速材料损失）。高碳高铬铸铁型堆焊层的耐磨机理主要包括：

• 硬质相强化：Cr7C3和M7C3等高硬度碳化物抵抗磨粒切削。
• 基体强化：马氏体基体提供较高的基体硬度，减少粘着磨损。
• 自润滑效应：部分铸铁型堆焊层中的石墨相可能起到自润滑作用，减少粘着磨损。

工艺实施要点

焊前准备

夹送辊的堆焊修复前，需进行以下准备工作：

1. 表面清理：彻底清除辊面上的氧化皮、旧堆焊层和油污，露出金属光泽。
2. 缺陷修复：对辊面上的裂纹、凹坑等缺陷进行修复，必要时进行预热处理。
3. 预热：对于高碳高铬铸铁型堆焊层，预热温度通常控制在250～350℃，以降低热裂纹敏感性。
4. 堆焊层设计：根据辊面磨损情况，确定堆焊层厚度（通常3～6mm）和堆焊道数。

焊接过程控制

自动埋弧堆焊的工艺参数需精确控制，主要包括：

焊后处理

堆焊完成后，建议进行以下焊后处理：

• 缓冷：将堆焊件放入保温箱中缓慢冷却，减少残余应力。
• 去应力退火：必要时进行550～650℃的去应力退火处理，消除堆焊残余应力。
• 表面处理：对堆焊层表面进行研磨或车削加工，达到要求的表面粗糙度和尺寸精度。

工程应用效果与经济性分析

YJ245-S焊丝堆焊后的夹送辊使用寿命为YJ254-S的1.2～1.5倍，这一提升在实际生产中具有显著的经济效益。以一条年产百万吨级的热轧生产线为例，夹送辊的更换频率直接影响生产线的停机时间和维修成本。YJ245-S焊丝的应用可以减少约20%～33%的更换次数，按每次更换的综合成本（包括停机损失、焊材费用、人工费用等）计算，年节约成本可达数十万元。

与管道焊接的关联启示

虽然夹送辊堆焊修复属于冶金行业，但其技术原理和工艺经验对管道焊接修复同样具有借鉴意义：

1. 药芯焊丝的应用：药芯焊丝埋弧堆焊在管道阀门密封面、耐磨内衬的修复中同样适用，其熔敷效率高、成形质量好。
2. 组织-性能关系：理解堆焊层的微观组织与耐磨性能之间的关系，有助于合理选择焊材和制定工艺。
3. 工艺优化方法：通过对比试验确定最优焊材和工艺参数的方法，同样适用于管道堆焊修复的工艺开发。

学习总结

该文献通过对比两种药芯焊丝在夹送辊堆焊修复中的应用效果，为冶金行业提供了实用的焊材选择依据。YJ245-S焊丝优于YJ254-S的结论，提示我们在实际应用中应注重焊材的微观组织设计和成分优化。对于管道焊接修复技术人员而言，该研究的方法论——通过系统对比试验确定最优工艺方案——具有普遍适用性，值得借鉴和学习。