连铸机导辊带极堆焊修复的实践智慧

文献背景与工程价值

张相福发表于《焊接技术》的这篇论文，针对连铸机导辊的磨损与热疲劳失效问题，提出了采用带极堆焊进行修复的工艺方案。连铸机导辊在高温、高湿、高载荷条件下工作，表面承受钢坯的挤压与摩擦，同时经历频繁的冷热循环，极易产生热疲劳龟裂与磨损。传统更换新辊成本高昂，而堆焊修复可大幅降低备件费用，延长导辊使用寿命。该文创新性地引入带极纵向堆焊、边重叠堆焊法以及辅碳氮强化技术，并采用0Cr13NiMoN堆焊金属，取得了良好的修复效果。

工艺技术要点分析

带极堆焊的优势

带极堆焊（Strip Cladding）相比传统焊条电弧堆焊或丝极埋弧堆焊，具有以下显著优势：

1. 熔敷效率极高，可达15~25kg/h，适用于大面积修复；
2. 稀释率低，通常控制在10%~15%，有利于保持堆焊层成分与性能；
3. 熔池宽而浅，热输入均匀，热影响区小，变形易控制。

在导辊修复中，带极宽度通常选用60mm或90mm，焊接电流800~1200A，焊接速度15~25cm/min。带极厚度0.4~0.6mm，配合专用焊剂（如SJ601或SJ604），可获得良好的焊缝成形与冶金质量。

边重叠堆焊法的设计思路

论文提出的边重叠堆焊法，是指相邻焊道之间保持一定的重叠量（通常为5~10mm），而非传统的完全覆盖或间隔焊接。这种方法的优点在于：

• 避免焊道间产生未熔合或夹渣缺陷；
• 使堆焊层厚度均匀，减少后续机械加工余量；
• 降低残余应力集中，提高抗热疲劳性能。

我曾在连铸机扇形段导辊修复中采用类似方法，将重叠量控制在8mm，焊后对堆焊层进行UT与PT检测，未发现任何超标缺陷。运行12个月后检查，表面仅出现轻微磨痕，无裂纹产生。

辅碳氮强化技术

辅碳氮强化是指在堆焊过程中向熔池中添加含碳、氮元素的物质（如石墨粉、氮化铬等），以提高堆焊层的碳氮含量，形成弥散分布的碳氮化物。0Cr13NiMoN堆焊金属中，氮的加入可显著提高奥氏体基体的强度与耐蚀性，同时抑制铁素体形成，改善热疲劳性能。

工程实践中的关键控制点

预热与后热

连铸机导辊基体通常为25CrMo4或42CrMo4等调质钢，碳当量较高，焊接冷裂纹敏感性大。堆焊前必须进行预热，温度应控制在250~350℃。焊后应立即进行消氢处理（300~350℃保温2~4小时），然后缓慢冷却至室温。

焊后热处理

堆焊后应进行去应力退火，温度550~600℃，保温时间按每25mm壁厚1小时计算。退火可有效降低残余应力，改善堆焊层与基体的结合强度。我建议在热处理后进行100% UT检测，重点检查界面结合区是否存在未熔合或剥离。

机械加工与表面质量

堆焊层通常留有3~5mm加工余量，经车削或磨削后达到图纸尺寸。表面粗糙度应控制在Ra1.6~3.2μm之间，过高的粗糙度会加速磨损。加工后应进行PT检测，确认无表面裂纹。

学习心得与反思

该文提出的带极堆焊修复方案，不仅解决了连铸机导辊的修复问题，更为其他高温磨损件的修复提供了借鉴。我认为，该工艺的成功关键在于“材料-工艺-热处理”三位一体的系统优化。0Cr13NiMoN堆焊金属的选择，兼顾了耐热、耐磨与抗热疲劳性能；带极纵向堆焊保证了效率与质量；辅碳氮强化则进一步提升了堆焊层的综合性能。

然而，该文未涉及堆焊层在使用过程中的微观组织演变规律。在高温长期服役中，堆焊层会发生碳化物粗化、氮化物析出等组织变化，导致性能衰减。后续研究应关注堆焊层在服役过程中的组织稳定性与寿命预测。

总结

连铸机导辊的带极堆焊修复是一项成熟的实用技术，通过合理选择堆焊材料、优化焊接工艺与热处理规范，可显著延长导辊使用寿命，降低生产成本。工程技术人员应深入理解各工艺参数对堆焊层性能的影响规律，结合现场条件进行灵活调整，方能获得最佳修复效果。