陶质焊剂埋弧堆焊修复冷轧支撑辊学习体会

文献概况与技术背景

本文发表于1997年《焊接》，作者来自太原钢铁公司。文献采用埋弧自动焊（SAW），配用H08A焊丝和自制陶质焊剂，对φ1250mm冷轧支撑辊进行修复，详细介绍了焊剂研制及轧辊修复全过程。

冷轧支撑辊是冷轧机中的关键部件，承受巨大的轧制力（通常达数千吨）和高速旋转，表面需具备高硬度、高耐磨性和高抗疲劳性能。支撑辊一旦磨损或表面损伤，将直接影响冷轧带钢的表面质量和尺寸精度，严重时导致轧制事故。φ1250mm属于大型支撑辊，其修复技术难度高、质量要求严。

关键技术要点解读

陶质焊剂的研制与应用

文献中"自制陶质焊剂"是核心技术亮点。陶质焊剂（Ceramic Flux）是一种以无机矿物为基体的焊剂，与传统的熔渣型焊剂（如SJ101、SJ301等）有本质区别：

对比项	熔渣型焊剂	陶质焊剂
主要成分	金属氧化物（MnO、SiO2、CaF2等）	陶瓷矿物（Al2O3、SiO2、ZrO2等）
熔化行为	形成液态熔渣	部分熔化，形成陶瓷质保护层
脱氧能力	强（通过Mn、Si脱氧）	弱（主要靠焊丝脱氧）
合金化作用	强（焊剂中可添加合金元素）	弱（主要靠焊丝合金化）
适用场景	一般结构钢焊接	特殊合金堆焊、铸铁焊接

陶质焊剂在冷轧支撑辊堆焊中的优势：

低合金化：不会向熔敷金属引入过多合金元素，保证堆焊层成分可控。
低氢：陶质焊剂中不含氟化钙（CaF2），氢含量极低，减少氢致裂纹风险。
陶瓷质保护：在熔池表面形成陶瓷质保护层，隔绝大气，防止氮化。
低稀释率：陶质焊剂不形成液态熔渣，稀释作用小，有利于保证堆焊层性能。

冷轧支撑辊的堆焊修复工艺

φ1250mm冷轧支撑辊的堆焊修复属于大型回转体堆焊，工艺特点如下：

1. 基体准备

表面打磨去除氧化皮和旧堆焊层。
缺陷检测：采用磁粉检测（MT）或渗透检测（PT）检查表面裂纹和缺陷。
预热：整体预热至300~400°C，消除基体内部应力。

2. 焊接工艺

焊接方法：埋弧自动焊（SAW），单丝或双丝。
焊丝：H08A（低碳结构钢焊丝，含碳量0.08%，含锰量0.7%~1.0%）。
焊剂：自制陶质焊剂。
焊接参数：

参数	推荐值
焊接电流	500~700A
电弧电压	30~35V
焊接速度	300~500mm/min
预热温度	300~400°C
层间温度	250~350°C
堆焊层数	3~5层

3. 焊后处理

整体回火：500~550°C，保温2~4小时，消除残余应力。
硬度检测：沿辊面圆周和轴向检测硬度分布均匀性。
尺寸检测：测量辊面圆度、圆柱度和表面粗糙度。

堆焊层性能要求

冷轧支撑辊堆焊层需满足以下性能要求：

性能指标	要求
表面硬度	HRC 58~62
硬度均匀性	偏差不超过±2HRC
冲击韧性	AKV≥30J（25°C）
表面粗糙度	Ra≤0.8μm
圆度	≤0.02mm
使用寿命	≥20000吨轧制量

工程实践中的质量控制要点

常见缺陷与对策

缺陷类型	产生原因	对策
表面裂纹	残余应力过大、氢含量超标	降低焊接速度、增加预热温度、焊后回火
硬度不均	稀释率波动、层间温度失控	严格控制层间温度、优化焊接参数
表面气孔	焊剂受潮、保护不良	焊剂烘干、改善保护气氛
结合不良	基体表面处理不当	加强基体打磨、增加过渡层
变形	热输入过大、冷却不均	分段焊接、对称施焊、控制热输入

与钢管生产轧辊修复的对比

冷轧支撑辊的堆焊修复技术与钢管生产中的轧辊修复技术有诸多共通之处，但也有显著差异：

对比项	冷轧支撑辊	钢管生产轧辊
辊径	φ1250mm	φ200~600mm
工作载荷	极高（数千吨）	中等（数百吨）
表面硬度要求	HRC 58~62	HRC 48~55
堆焊层厚度	1~3mm	0.5~2mm
焊后热处理	整体回火	局部回火或振动时效
修复周期	长（数天）	短（数小时）

学习心得与启示

该文献的最大贡献在于成功研制了适用于大型轧辊堆焊的陶质焊剂，并实现了φ1250mm冷轧支撑辊的规模化修复。陶质焊剂的低氢、低合金化特性使其特别适用于对堆焊层成分和性能要求严格的工况。对于钢管行业而言，虽然轧辊尺寸较小，但陶质焊剂的应用思路同样值得借鉴——特别是在需要严格控制堆焊层合金成分、避免焊剂合金化干扰的场合。此外，文献中"自制焊剂"的做法体现了工程技术人员自主创新的精神，在焊材供应受限或特殊工况下，自主研制焊剂是一种有效的技术途径。