热轧支承辊堆焊技术研究的学习体会

文献概况与工程背景

本文发表于《电焊机》2009年第39卷第7期，由攀枝花钢铁研究院林剑东完成，针对热轧板厂70Cr3NiMo表面淬火锻钢支承辊堆焊修复后使用寿命低的问题，自主研制了PRJ225药芯焊丝，匹配107焊剂，采用合适的堆焊工艺对支承辊进行堆焊修复。该研究不仅解决了攀枝花钢铁集团的实际生产难题，更填补了国内热轧支承辊堆焊材料技术的一项空白，具有重要的工程应用价值和行业示范意义。

热轧支承辊作为热轧机组的核心部件，承受着巨大的轧制力、摩擦力和热应力，其使用寿命直接关系到轧机的生产效率和经济效益。传统上，支承辊堆焊修复普遍采用H25Cr3Mo2MnVA焊丝配合SJ301焊剂的方案，但该方案在实际应用中存在堆焊层硬度不足、耐磨性欠佳、易产生裂纹等突出问题，导致修复后的支承辊使用寿命较短，频繁更换严重影响生产连续性。

材料与工艺匹配分析

PRJ225药芯焊丝的研制体现了材料设计与工艺匹配的系统工程思维。药芯焊丝的内部填充合金粉末通过电弧冶金反应，在熔敷层中形成高硬度的碳化物和金属间化合物，从而显著提高堆焊层的耐磨性和抗疲劳性能。

工艺匹配方面，堆焊层与基体70Cr3NiMo锻钢之间的冶金相容性是关键考量因素。70Cr3NiMo属于高合金马氏体钢，淬透性好、强度高，但对焊接裂纹敏感。PRJ225焊丝的合金成分设计充分考虑了与基体的匹配性，通过控制熔敷层的碳当量和合金元素比例，有效降低了热裂纹和冷裂纹的敏感性。

堆焊工艺参数的优化同样至关重要。堆焊电流、电压、焊接速度、层间温度、预热温度等参数的合理选择，直接影响堆焊层的组织均匀性和残余应力状态。笔者在长期工程实践中体会到，对于支承辊这类厚壁高合金锻件，预热温度通常需要控制在200~300℃范围内，层间温度不宜过高，以避免过大的热影响区组织和残余应力。

工业试验结果分析

工业试验结果表明，采用PRJ225焊丝+107焊剂方案修复的支承辊，平均过钢量达到65万t以上，最高过钢量达到了112.6万t，超过了目前国内其他钢铁公司热轧支承辊堆焊修复后的过钢量，居国内领先水平。这一成果令人振奋，充分证明了自主研制焊材的技术成熟度和工程可靠性。

从失效分析的角度看，支承辊堆焊层的失效模式主要包括：堆焊层磨损失效（表面磨损导致辊径减小）、堆焊层开裂（由于残余应力和热应力作用）、堆焊层剥落（由于结合强度不足）以及接触疲劳失效（由于交变接触应力作用）。PRJ225焊丝堆焊层在硬度、耐磨性和裂纹扩展速率方面的综合优势，有效抑制了上述失效模式的发生，从而显著延长了支承辊的使用寿命。

过钢量从平均65万t到最高112.6万t的巨大跨度，说明堆焊质量的一致性和稳定性仍有提升空间。在实际生产中，操作人员的技能水平、焊接设备的稳定性、焊材的批次质量一致性以及现场环境条件等因素，都会对堆焊质量产生影响。建立完善的焊接工艺规程和过程监控体系，是实现堆焊质量稳定性的必要保障。

工程实践启示与技术反思

本文的研究成果对钢管管件修复领域同样具有重要的借鉴意义。在钢管修复中，高合金钢管的堆焊修复面临着与支承辊类似的挑战：基体合金含量高、焊接性差、残余应力大、堆焊层与基体匹配性要求严格。PRJ225焊丝的材料设计思路——通过电弧冶金反应在熔敷层中引入高硬度相、优化合金成分匹配性——完全可以迁移应用到高合金钢管的堆焊修复中。

从PDCA循环的角度审视，本文的研究过程体现了完整的"计划-执行-检查-处理"闭环：针对支承辊堆焊修复寿命低的问题（Plan），研制PRJ225焊丝并制定堆焊工艺（Do），通过工业试验验证修复效果（Check），最终实现国内领先的过钢量水平（Act）。这一方法论对于解决工程中的复杂技术问题具有普遍的指导意义。

学习心得与总结

研读本文后，笔者深刻体会到材料自主研制在关键装备修复中的战略价值。PRJ225药芯焊丝的成功开发，不仅解决了攀枝花钢铁集团的生产难题，更为国内热轧支承辊堆焊修复技术树立了新的标杆。在钢管管件修复领域，我们同样需要重视专用焊材的研发与工艺优化，摆脱对进口焊材的依赖，建立具有自主知识产权的材料体系。同时，工业试验中过钢量的较大波动提醒我们，焊接质量的稳定性控制是工程应用的关键环节，需要从焊材质量一致性、工艺参数标准化和操作技能规范化等多个维度进行系统提升。