中厚板轧机大型轧辊的堆焊修复

AngangSteelIndustrialGroupMetallurgicalMachineryCo.,Ltd19882009,鞍钢实业集团冶金机械有限公司,中厚板轧机大型轧辊的堆焊修复,前言,作为中厚板热轧生产线中关键部件的大型热轧开坯辊和大型热轧支撑辊，由于其体积大、制造工艺复杂、制造周期长、费用高等原因一直在生产成本中占较大比例。利用轧辊堆焊技术制造的复合型轧辊是在原末径报废辊的基础上堆焊耐磨合金使轧辊的基体和工作层分别满足轧制时的各项性能要求，从而提高轧辊的使用寿命、降低轧辊制造费用的一种方法。,大型热轧辊的工况条件分析,我国目前中厚板生产线广泛采用“2+4”和“4+4”的轧机布置形式，其开坯辊和支撑辊的辊径多在11401600mm，重量在3060吨。热轧开坯辊和支撑辊的工况存在一定的差异，开坯辊主要用于板坯的宽展，轧辊直接接触高温板坯，受冷却水和水蒸汽的冲蚀，受轧制力、冲击力较大，其主要的失效形式为磨损、热疲劳裂纹。热轧支撑辊为工作辊提供支撑，始终与工作辊滚动接触，长期的滚动接触使辊面产生加工硬化而形成疲劳裂纹，其主要的失效形式为磨损和辊身剥落掉块。,堆焊合金的选择,根据热轧辊的工况及失效形式应选择耐冷热疲劳和耐磨损性能好并具有一定红硬性的合金系统作为堆焊合金来满足其使用要求。近几十年来硬面堆焊材料有了很大的发展，出现了一系列的硬面堆焊材料，这其中以强度高、韧性好、热稳定性好的CrMoV和CrMoVW低碳马氏体堆焊材料作为热轧辊的堆焊合金最为合理。,堆焊合金的选择,大量研究和实践表明，材料的耐磨性与硬度都成间接的线性关系，但过多的提高硬度势必会降低材料的韧性，对热疲劳性能不利，同时降低含碳量使得轧辊具有较好的咬入性，可以减少因咬入打滑对轧辊造成的损伤，因此将堆焊合金的含碳量控制在0.2-0.4%之间以控制组织和硬度。此外该合金系统中大量的合金元素在轧辊高温回火的过程中均能弥散析出碳化物，这些合金碳化物在马氏体基体上均匀分布比单一的马氏体组织具有更高的耐磨性，能进一步增加轧辊耐磨性、红硬性和抗热疲劳性能。,堆焊工艺的确定,中厚板轧辊广泛采用60CrMnMo、70Cr3Mo等高碳合金钢，其材质的碳当量较高，淬硬倾向和焊接裂纹敏感性较大，焊接性很差；同时，堆焊合金的合金总量较高、与基体金属无论在化学成分还是在力学性能上均有较大差别，其实质就是异种金属间的焊接，堆焊难度较大：加之中厚板轧辊尺寸较大，堆焊时产生的焊接应力较高。因此，要避免堆焊过程中产生裂纹，使堆焊层性能达到甚至超过原轧辊本体材料的性能，就需要有一整套合理、科学的堆焊修复工艺确保堆焊修复工作的顺利实施。,堆焊工艺的确定,这其中包含：1预热及层间温度的控制。2过度层材料的合理选择。3相应焊剂的使用。4堆焊参数的调整。5焊后热处理温度的制定。6焊前、焊后对轧辊的检测等等。这些环节相互链接、缺一不可。,堆焊修复的使用效果,我厂通过选用CrMoV和CrMoVW堆焊焊丝配合我厂自行研制的烧结焊剂和完善的堆焊工艺，成功的堆焊修复了多种规格的中板开坯辊和支撑辊，堆焊修复后的开坯辊和支撑辊无论在硬度还是在机械性能上都达到或超过了新品辊的性能要求，经上机使用堆焊修复辊抗热疲劳性良好，没有出现明显的热疲劳裂纹;耐磨性能显著提高。,堆焊修复的使用效果,以我厂修复的鞍钢中板厂开坯辊和支撑辊为例，平均过钢量分别达到7771.8吨/毫米和56147吨/毫米，使用寿命提高到新辊的1.6倍，明显提高了轧机作业率，降低了辊耗和成本。几年来我厂成功修复了鞍钢中板厂