5m宽厚板轧机回转辊道辊堆焊复合制造技术的学习体会

文献概况与工程背景

眭向荣等人2008年发表于《焊接》的这篇文献，详细介绍了5m宽厚板轧机前后回转辊道辊的堆焊复合制造技术。随着钢铁工业向宽厚板轧制方向发展，回转辊道辊作为轧机前后输送系统的关键部件，其耐磨性和使用寿命直接影响轧机生产效率和设备投资回报。该研究由中冶集团建筑研究总院完成，具有深厚的工程背景和技术实力。

材料选择策略分析

文献中材料选择的思路体现了"复合制造"的先进理念：采用自行研制的YJ012-S作为打底层焊条，YJ126-S药芯焊丝作为工作层堆焊材料。这种"打底+工作层"的双层堆焊方案是堆焊复合制造的经典策略。

打底层的核心作用是解决堆焊层与母材之间的冶金匹配问题。回转辊道辊母材通常为45钢或低合金钢，与高合金耐磨堆焊层之间存在较大的碳当量差异和热膨胀系数差异。打底层通过中间成分的过渡，降低结合界面的应力集中，防止结合面开裂。工作层则直接承受磨损和热疲劳作用，需要高硬度和良好的抗热疲劳性能。

自动埋弧堆焊工艺要点

该研究采用自动埋弧堆焊（SAW）工艺，这是大型辊类部件堆焊制造的首选工艺。SAW的优势在于：热效率高、熔深大、生产效率高、焊缝成形好、质量稳定。但SAW堆焊也面临挑战：熔深大意味着稀释率高，尤其是第一道堆焊时，母材稀释可能导致堆焊层合金成分偏离设计值。

文献中特别提到了三个关键工艺控制手段：

1. 焊前处理：包括坡口加工、预热温度控制、焊材烘干等。回转辊道辊直径大、壁厚大，预热需充分且均匀，否则会产生较大的温度梯度应力。
2. 焊接过程中层间温度控制：层间温度过高会导致晶粒粗化，降低堆焊层韧性；过低则可能产生冷裂纹。需要建立严格的层间温度监控制度。
3. 焊后热处理：去应力退火是消除堆焊残余应力的必要措施。残余应力不仅影响堆焊层的服役可靠性，还可能影响辊子的几何精度。

抗热疲劳性能的重要性

回转辊道辊的工作条件具有显著的热循环特征：轧制过程中，高温轧件（可达800-1000℃）在辊面上快速通过，辊面温度急剧升高；轧件通过后，辊面迅速冷却。这种反复的热循环会导致辊面产生热疲劳裂纹。文献中提到堆焊制造后的回转辊道辊"抗热疲劳性能在实际生产线上运行考核"，说明抗热疲劳是评价该堆焊方案是否成功的关键指标。

抗热疲劳性能取决于堆焊层的几个因素：热导率（高热导率有利于散热，降低表面温度梯度）、热膨胀系数（与母材匹配可减小热应力）、硬度与韧性的平衡（过硬则脆性大，过韧则耐磨性不足）。YJ126-S药芯焊丝的设计应综合考虑了这些因素。

工程应用评价与反思

从工程应用角度看，堆焊复合制造技术相比整体制造或更换辊子具有显著的经济优势：辊子基体可重复使用，仅堆焊层需要修复，大幅降低了备件成本。5m宽厚板轧机回转辊道辊的尺寸巨大，整体更换的成本和停机时间都极为可观。堆焊修复技术将"全寿命周期成本"降至最低，是大型轧机辊类部件维护的最佳实践。

但该技术也存在局限性：堆焊层修复次数有限，多次堆焊后辊径增大，需要定期车削修磨；堆焊层的耐磨寿命仍需在实际工况中持续验证和优化。

学习心得

这篇文献给我最深的启示是，堆焊复合制造技术是大型工业装备维护的核心技术之一。"打底层+工作层"的材料选择策略、自动埋弧堆焊的工艺优势、层间温度和焊后热处理的严格控制，这些技术要点构成了堆焊复合制造的完整技术体系。中冶集团建筑研究总院作为冶金建设领域的权威机构，其研究成果具有极高的工程参考价值。对于从事大型冶金设备焊接制造的同行而言，该文提供的工艺参数和材料选择思路具有直接的指导意义，值得反复研读和深入实践。