卓金管件有限公司5m宽厚板轧机回转辊道辊堆焊制造技术学习体会
文献概况与背景分析
本文出自中冶集团建筑研究总院，发表于2008年《焊接》期刊，聚焦于5m宽厚板轧机前后回转辊道辊的堆焊复合制造技术。随着国内大型钢铁企业宽厚板生产线的密集投产，轧机回转辊道辊作为关键传动部件，承受着巨大的机械载荷、热冲击与磨损，其制造与修复技术直接决定了产线效率与设备寿命。文献选择了自行研制的YJ012-S焊条作为打底层，YJ126-S药芯焊丝作为工作层，采用自动埋弧堆焊工艺，通过焊前预热、层间温度控制和焊后热处理等综合手段实现堆焊复合制造。
堆焊材料与工艺参数分析
回转辊道辊的服役环境极为恶劣：一方面需承受宽厚板在轧制过程中的巨大推力，另一方面需抵抗高温钢坯辐射热与氧化铁皮冲刷。因此，堆焊材料的选择必须兼顾结合强度、耐磨性与抗热疲劳性能。
| 参数项目 | 打底层（YJ012-S） | 工作层（YJ126-S） |
|---|---|---|
| 材料类型 | 碱性药皮焊条 | 药芯焊丝 |
| 主要功能 | 过渡层，保证与母材冶金结合 | 工作层，提供耐磨与抗热疲劳性能 |
| 堆焊方法 | 手工电弧焊（SMAW） | 自动埋弧堆焊（SAW） |
| 关键控制 | 预热温度、层间温度 | 电流、电压、堆焊速度 |
从工艺设计角度，打底层采用手工电弧焊具有灵活性强、适应性好的优点，尤其适合在大型辊体上实现均匀的过渡层覆盖。工作层采用自动埋弧堆焊则能确保堆焊层的均匀性与致密性，减少气孔、夹渣等缺陷，这对回转辊道辊的长期服役可靠性至关重要。
工艺控制要点与缺陷预防
文献特别强调了焊前预热、层间温度控制和焊后热处理三大手段。在工程实践中，回转辊道辊通常为大型碳钢锻件，其淬硬倾向明显，若不进行充分预热，极易在焊缝及热影响区产生冷裂纹。根据类似工程案例，母材预热温度一般控制在150～250℃范围内，层间温度不超过300℃，焊后需进行650～700℃的消除应力退火处理。
| 工艺控制环节 | 控制目标 | 典型参数范围 | 未达标风险 |
|---|---|---|---|
| 焊前预热 | 降低淬硬倾向，减少冷裂纹 | 150～250℃ | 冷裂纹、淬硬组织 |
| 层间温度 | 控制热输入，避免过热 | ≤300℃ | 晶粒粗化、韧性下降 |
| 焊后热处理 | 消除残余应力 | 650～700℃×2h | 变形、应力腐蚀开裂 |
从FMEA（失效模式与影响分析）的角度来看，堆焊层开裂、剥离和磨损失效是回转辊道辊最常见的三种失效模式。其中，堆焊层与母材结合不良导致的剥离是最严重的失效形式，一旦发生将导致产线非计划停机。文献中通过打底层过渡、严格控制层间温度和焊后热处理等综合措施，有效降低了这些失效风险。
与工程实践的结合
在实际宽厚板轧线中，回转辊道辊的更换周期通常与堆焊层厚度直接相关。文献指出，堆焊制造后的回转辊道辊在实际生产线上运行考核，其强度、耐磨性和抗热疲劳性能完全可以满足使用要求。这意味着通过合理的堆焊工艺设计，回转辊道辊的服役寿命可以显著延长，从而降低备件成本与停机时间。
在工程应用中，还需关注堆焊层的厚度均匀性。自动埋弧堆焊虽然效率高，但对于大直径辊体，需要多道多层堆焊，每层之间的过渡必须平滑，否则局部厚度不均会导致应力集中，加速早期失效。建议在堆焊前对辊体进行MT（磁粉检测）和PT（渗透检测），确保基体表面无裂纹、夹渣等缺陷，为高质量堆焊奠定基础。
学习心得与启示
这篇文献虽然发表于2008年，但其技术思路至今仍具有重要的参考价值。宽厚板轧机回转辊道辊的堆焊制造本质上是一个"以堆焊层替代易损表面"的工程策略，其核心在于通过合理的材料选择与工艺控制，实现功能层与基体的可靠结合。从PDCA循环来看，Plan阶段需明确服役工况与材料匹配，Do阶段需严格执行工艺参数，Check阶段需进行无损检测与性能验证，Act阶段需根据现场反馈持续优化。这种系统化的工程思维，对于钢管、管件等长周期服役部件的堆焊修复同样适用。