双辊可逆式轧机轧辊堆焊技术学习体会

文献概况

本文出自《上海金属》2001年第23卷第1期，作者干美君来自宁波市冶金研究所，介绍了φ360mm×760mm可逆式热轧机轧辊耐磨层的堆焊工艺，包括堆焊材料选择、焊剂确定、焊接参数优化及堆焊质量检验等方面。文献报道的堆焊层硬度达到HRC47，可使轧辊寿命提高一倍以上。

轧辊堆焊技术背景

轧辊是热轧机的核心工作部件，在轧制过程中承受巨大的轧制力、摩擦力、热应力和化学侵蚀。轧辊表面磨损是限制轧辊使用寿命的主要因素，通常采用堆焊耐磨层的方法来延长轧辊寿命。对于可逆式热轧机，轧辊在工作过程中承受交变载荷，对堆焊层的耐磨性、韧性和抗热疲劳性能有较高要求。

轧辊堆焊的技术要求

堆焊材料与焊剂选择

文献虽未详细列出所有材料牌号，但结合轧辊堆焊的工程实践，可以梳理出典型材料体系。

堆焊材料选择

对于热轧机轧辊，堆焊材料通常分为以下几类：

对于可逆式热轧机轧辊，考虑到交变载荷和热冲击的影响，堆焊层不宜过硬（避免脆性剥落），也不宜过软（耐磨性不足）。HRC47的硬度是一个较好的平衡点，既保证了足够的耐磨性，又具有足够的韧性来承受交变应力。

焊剂选择

文献采用埋弧焊（SAW）方式进行堆焊，焊剂的选择至关重要。对于轧辊堆焊，焊剂应具备以下特性：

• 良好的脱氧能力，减少气孔和夹杂；
• 适当的造渣性，形成致密熔渣保护熔池；
• 低氢特性，减少冷裂纹倾向；
• 良好的润湿性，形成均匀焊道。

常用焊剂类型包括：

焊接参数优化

埋弧堆焊的焊接参数对堆焊层质量有直接影响。以下是典型参数范围：

多层堆焊工艺

轧辊堆焊通常采用多层堆焊工艺，典型方案如下：

1. 打底道：采用较大电流、较低速度，确保与轧辊基体良好熔合。熔合比控制在30-50%。
2. 填充道：采用中等电流和速度，控制熔合比在15-30%。
3. 盖面道：采用较小电流、较高速度，控制熔合比在10-20%。盖面道决定堆焊层的最终成分和性能。

堆焊质量检验

文献提到了堆焊质量的检验，结合工程实践，完整的检验方案应包括：

工程实践中的关键问题

在实际生产中，轧辊堆焊面临的主要技术挑战包括：

1. 稀释率控制：轧辊基体通常为高铬铸铁或合金钢，与堆焊材料的成分差异大。稀释率过高会导致堆焊层硬度下降，耐磨性降低。需通过优化焊接参数和堆焊道次来控制稀释率。
2. 热裂纹防止：高铬铸铁类堆焊材料在凝固过程中容易产生热裂纹。可通过以下措施防止：

• 控制堆焊层的碳当量，降低凝固裂纹敏感性；
• 采用多层多道焊，控制每道厚度；
• 焊后及时进行去应力处理；
• 选用具有良好抗热裂性能的焊丝。

1. 残余应力控制：堆焊过程产生的残余应力可能导致轧辊变形或堆焊层开裂。可通过以下措施控制：

• 适当的预热温度（100-200℃）；
• 控制层间温度不超过200℃；
• 采用分段堆焊，减少集中热输入；
• 焊后进行去应力热处理（550-650℃×2-4h）。

1. 表面质量：轧辊堆焊层的表面质量直接影响轧制板形。堆焊后需进行精加工（磨削或车削），确保表面粗糙度满足轧制要求（通常Ra0.8-1.6μm）。

学习心得与启示

这篇文献虽然年代较早，但其技术思路——通过堆焊耐磨层延长轧辊寿命——仍然是轧辊再制造的核心方法。文献报道的HRC47硬度和寿命提高一倍以上的效果，在工程实践中是完全可以实现的。

从技术发展趋势看，轧辊堆焊技术正在向以下方向发展：

• 激光熔覆技术：激光熔覆具有热输入低、稀释率小、成形精度高等优势，可实现更薄的耐磨层和更精确的成分控制。
• 等离子弧堆焊：等离子弧堆焊的熔池更集中，稀释率更低，适合薄层堆焊。
• 智能焊接技术：通过机器人焊接实现焊接参数的精确控制和工艺过程的自动化，提高堆焊质量的一致性和稳定性。
• 新型堆焊材料：纳米增强堆焊材料、梯度功能材料等新型材料正在研发中，有望进一步提升轧辊的耐磨性和抗热疲劳性能。

在实际工程管理中，轧辊堆焊应建立完善的工艺档案和质量追溯体系，对每根轧辊的堆焊材料、焊接参数、检验结果进行详细记录，为后续的质量分析和工艺优化提供数据支持。