堆焊修复板坯连铸机辊道辊技术学习体会

文献概况与工程背景

本文由安阳钢铁（集团）公司三博公司单连英工程师撰写，发表于1998年《中国冶金》第8卷第3期，报道了板坯连铸机辊道辊的堆焊修复技术。辊道是连铸机的关键配套设备，辊道辊在连铸生产中用量大、消耗高，其使用寿命和质量直接影响产品质量和生产能力的提升。板坯连铸机是钢铁生产中的核心设备，辊道辊需要承受高温板坯的摩擦、冲击和热辐射，服役条件极为苛刻，辊道辊的失效不仅影响生产效率，还可能对板坯质量造成严重影响。

辊道辊失效分析与堆焊修复策略

辊道辊的失效模式主要包括：表面磨损（与板坯摩擦导致的材料损失）、热疲劳开裂（温度循环导致的表面裂纹）、局部剥落（热应力和机械应力的共同作用）等。不同失效模式对堆焊修复的要求不同，需要针对性地选择堆焊材料和工艺。

对于表面磨损，主要要求堆焊层具有高硬度和良好的耐磨性；对于热疲劳开裂，则要求堆焊层具有良好的热疲劳抗力和适当的韧性；对于局部剥落，则需要堆焊层与基体之间具有良好的结合强度。在实际修复中，通常需要综合考虑多种失效模式，选择兼顾耐磨性、热疲劳抗力和结合强度的堆焊材料。

堆焊修复工艺流程

辊道辊的堆焊修复工艺流程通常包括以下几个关键步骤：

1. 辊道辊清理与准备：去除辊道辊表面的氧化皮、油污和已失效的堆焊层，对辊道辊表面进行粗加工，去除严重磨损区域，为堆焊提供清洁的焊接基面。
2. 焊接工艺评定：根据辊道辊的材质、失效模式和服役条件，选择合适的堆焊材料和焊接工艺，进行焊接工艺评定试验，确定最佳焊接参数。
3. 堆焊作业：按照工艺评定确定的参数进行堆焊作业，严格控制热输入、层间温度和堆焊层厚度，确保堆焊层的质量。
4. 堆焊层加工：对堆焊层进行机械加工，恢复辊道辊的尺寸精度和表面粗糙度要求。
5. 质量检验：对修复后的辊道辊进行全面的性能检测，包括硬度测试、金相分析、无损检测等，确保修复质量满足使用要求。

焊接工艺参数优化

辊道辊堆焊修复的焊接工艺参数选择需要综合考虑以下因素：

• 热输入：辊道辊通常为碳钢或低合金钢材质，焊接性较好，但过大的热输入可能导致热影响区晶粒粗化和硬度下降，影响堆焊层与基体的结合质量。建议采用中等热输入，控制单层熔敷厚度在2～3 mm范围内。
• 层间温度：多层堆焊时，层间温度应控制在150～250℃之间，防止前一层堆焊层过热导致组织粗化和性能下降。
• 焊接方向：辊道辊为回转体结构，堆焊时应采用环形堆焊方式，注意焊接起弧和收弧位置的选择，避免在同一位置反复起弧收弧造成应力集中。
• 焊后处理：堆焊完成后应进行适当的去应力处理，如低温回火（300～400℃），以消除焊接残余应力，防止辊道辊在服役过程中发生变形或开裂。

与工程实践的结合思考

在实际生产中，辊道辊的堆焊修复面临着诸多挑战。首先，辊道辊的工作温度较高，板坯温度可达800～1000℃，堆焊层需要具备优异的红硬性和热稳定性，以防止在高温下软化失效。其次，辊道辊承受板坯的冲击载荷，堆焊层需要具有良好的抗冲击性能，以防止剥落和开裂。第三，辊道辊与板坯之间存在较大的摩擦，堆焊层需要具备优异的耐磨性，以延长使用寿命。

针对这些挑战，工程实践中建议采用以下策略：

• 复合堆焊层设计：采用"过渡层+耐磨层"的复合堆焊策略，过渡层选用与基体成分相近的合金钢材料，确保与基体的冶金结合；耐磨层选用高铬铸铁或含碳化钨的堆焊材料，提供优异的耐磨性。
• 堆焊层厚度优化：根据辊道辊的服役周期和预期使用寿命，合理设计堆焊层厚度。过厚的堆焊层会增加成本，过薄的堆焊层则可能无法承受预期的磨损量。通常建议堆焊层厚度控制在3～5 mm范围内。
• 定期检测与维护：建立辊道辊的定期检测制度，通过测量辊径尺寸、表面硬度、表面粗糙度等参数，评估辊道辊的磨损状态，及时安排修复，防止过度磨损导致的生产事故。

此外，对于关键辊道辊的堆焊修复，建议在修复后进行严格的无损检测，包括磁粉检测（MT）检查表面裂纹，以及超声波检测（UT）检查层间结合质量，确保修复质量满足安全使用要求。同时，修复后的辊道辊应进行试运转测试，验证其在实际工况下的性能表现，确保修复效果达到预期目标。

学习心得与启示

本文的研究成果为板坯连铸机辊道辊的堆焊修复提供了实用的技术方案。从失效分析到修复工艺，从材料选择到质量控制，形成了一套完整的技术体系，对于钢铁企业的设备维护具有直接的指导意义。

从更广泛的工程实践视角来看，辊道辊的堆焊修复技术体现了"以修代换"的维修理念，不仅降低了备件成本，还缩短了设备停机时间，提高了生产连续性。在当前钢铁行业面临降本增效压力的背景下，这种维修理念具有重要的现实意义。

对于工程技术人员而言，这一研究的核心启示在于：设备维修不仅仅是"修复损伤"，更是一个系统工程，需要综合考虑失效原因、材料选择、工艺设计、质量控制等多个环节。只有深入理解失效机理，科学选择修复方案，严格控制修复质量，才能实现设备维修的最优效果，为生产稳定运行提供坚实保障。