槽钢轧辊的堆焊修复与热处理——文献学习体会

文献概况与工程背景

倪振航等（2004年发表于《金属热处理》第29卷第9期）针对热轧槽钢生产线中轧辊的磨损修复问题，系统研究了堆焊修复与后续热处理工艺。槽钢轧辊作为热轧生产线的关键部件，其工作表面长期承受高温、高压、摩擦和冲击的复合工况，磨损形式以粘着磨损、磨粒磨损和热疲劳裂纹为主。轧辊一旦磨损超差，不仅影响槽钢产品的尺寸精度和表面质量，还会导致能耗上升和产品质量下降，严重时甚至引发安全事故。

对于钢管和管件生产企业而言，虽然槽钢轧辊不是直接生产对象，但轧辊修复技术中的堆焊选材、工艺参数优化、热处理规范等核心知识，对钢管生产中的穿孔辊、定径辊、矫直辊等部件的修复同样具有参考价值。

堆焊修复技术要点

堆焊材料的选择原则

轧辊堆焊材料的选择需要综合考虑以下因素：

热轧槽钢轧辊的修复通常采用多层堆焊方案：第一层为过渡层（熔敷金属成分介于母材与堆焊层之间），第二层及以上为工作层（高硬度耐磨合金）。过渡层的作用是降低熔合区的硬度梯度，减少热应力集中，同时改善堆焊层与母材的冶金结合。

焊接工艺参数控制

堆焊修复的工艺参数直接影响堆焊层的质量和使用寿命。关键参数包括：

• 焊接电流：通常采用较大电流以保证熔敷效率和熔合深度，但过大的电流会导致母材稀释率过高，降低堆焊层硬度。
• 电弧电压：影响焊缝宽度和熔敷形状，电压过高会导致焊缝过宽、余高不足。
• 焊接速度：速度过快则熔深不足、熔合不良；速度过慢则热输入过大，可能导致堆焊层过热脆化。
• 层间温度：多层堆焊时，层间温度应控制在150~250°C范围内，既保证前层充分冷却，又避免后层焊接时产生冷裂纹。

热处理工艺的关键作用

堆焊修复后的热处理是保证堆焊层最终性能的关键环节。轧辊修复后的热处理通常包括以下工序：

1. 去应力退火：消除堆焊过程中产生的残余应力，防止轧辊在使用中发生变形或开裂。典型工艺为在600~650°C保温2~4小时后随炉冷却。
2. 调质处理：对堆焊层进行淬火+高温回火，获得回火索氏体组织，兼顾硬度与韧性。淬火介质通常选用油或聚合物淬火液，回火温度根据目标硬度确定。
3. 表面淬火：对堆焊层进行感应淬火或火焰淬火，进一步提高表面硬度和耐磨性。淬火深度通常为2~5mm，回火后表面硬度可达50~58 HRC。

热处理的难点在于：堆焊层与母材的热物理性能差异会导致热处理过程中产生差异化的相变行为，从而在界面处产生新的应力集中。因此，热处理工艺必须根据堆焊层的厚度、成分和母材状态进行针对性设计。

与钢管生产设备的关联

虽然本文研究对象为槽钢轧辊，但其中的修复理念和技术方法对钢管生产设备的维护具有直接的借鉴意义：

• 穿孔机顶头修复：穿孔机顶头在高温高压下工作，表面磨损和热疲劳裂纹是常见失效形式。采用类似的多层堆焊+热处理方案进行修复，可以显著延长使用寿命。
• 定径辊修复：定径辊表面精度要求高，修复后的堆焊层需要进行精密车削加工，对堆焊层的加工性能提出较高要求。
• 矫直辊修复：矫直辊承受周期性交变载荷，堆焊层的疲劳性能是关键考量因素，需要特别关注堆焊层的韧性指标。

工程实践中的常见问题与对策

在实际轧辊修复作业中，经常遇到以下问题：

学习心得

本文虽然篇幅不长，但涵盖了堆焊修复工艺的全流程，从材料选择到焊接工艺再到热处理，形成了一个完整的技术闭环。这种系统化的修复思路对于钢管生产设备的维护管理具有方法论层面的指导意义。

特别值得强调的是，堆焊修复不是简单的"堆上去就完事"，后续的机加工和热处理同样至关重要。堆焊层在焊接状态下往往存在粗大的铸态组织、残余应力和微观缺陷，只有通过合理的热处理才能使其获得理想的组织和性能。在实际工作中，不少企业忽视了热处理环节，导致修复后的部件使用寿命远未达到预期，这就是典型的"重焊接、轻热处理"的误区。

从更宏观的角度看，轧辊修复技术的进步也反映了制造业从"以新代旧"向"修复再利用"的转型趋势。在钢管和管件生产企业中，推广设备修复技术不仅具有显著的经济效益，也符合绿色制造和可持续发展的理念。