改善轧辊堆焊的工艺.doc

改善轧辊堆焊的工艺 李德红 丁东文 袁敏 摘要针对药芯坪丝堆焊的札棍裂纹多，软硬不均的缺陷(使用中R弧磨损严重)，对札棍堆焊工艺存在的问题进行了分析，并找出产生问题的原因，提出了改善优化措施.关健词扎辐，堆焊工艺，裂纹，堆焊层，硬度1 前言 轧辊是轧钢工序的主要消耗件，轧辊质量的好坏、使用寿命长短影响到轧机的作业率、钢材的质量等，最终将直接影响到钢材的成本。轧辊的工作表面直接接触轧材，由于受到工作压力、冲击、磨损、热作用等，经过一段工作时间以后，轧面会发生损坏，因此需要用表面堆焊技术对其进行修复，而近年来使用药芯焊丝堆焊轧辊可以满足不同工况的作业要求，得到冶金行业广泛的淮崇，但药芯焊丝轧辊中产生裂纹严重、堆焊层质量不稳定，使用中易产生偏磨(特别是槽形辊的R弧处)，针对出现这些问题，我们对堆焊工艺进行了分析研究，并进行了改善优化。经过一段时间的使用跟踪调查，堆焊的轧辊质量得到明显改善。公司主要产品：复合耐磨钢板2 轧辊堆焊工艺简介 轧辊堆焊工艺流程:检查(一):表面清除及机加工轧辊预热堆焊退火处理机加工检查(二)成品。 2.1检查(一):轧辊经过一定吨位的轧制后，磨损量可达到5-10毫米，疲劳裂纹可达3-20毫米深，检查的目的是确认轧辊表面缺陷程度。 2.2表面清除及机加工:轧辊堆焊前必须车削加工，除去表面的全部缺陷，并留有一定堆焊材的预留量。 2.3轧辊预热:根据轧辊的材质和表面堆焊用的材料及辊身直径选定预热工艺，目的是改善开始堆焊层与母材的熔合，减少焊不透的缺陷，防止产生应力裂纹。 2.4堆焊 2.4. 1堆焊设备 焊机系统:MZ-1000R型埋弧自动焊机，电源:ZXG-1000型直流弧焊电源， 2.4. 2焊接材料 焊丝:Cr-W-V系的GS 123-S一药芯焊丝。 焊剂:HJ260D焊剂。 2.4.3焊接工艺规范 在实际堆焊作业中，为了降低堆焊金属的稀释率，堆焊第一层时应选用较小的焊接规范参数，而在第二层、第三层时为了提高堆焊效率，焊接规范参数可适当增大. 2.5退火处理:退火的目的是消除轧辊在堆焊中产生的焊接应力，同时使堆焊层弥散硬化，从而使轧辊获得良好的红硬性和耐磨性. 2.6机加工:退火后工件按孔型图进行机加工。 2.7检查(二):检查加工完的轧辊是否有裂纹、夹渣等缺陷，硬度是否达到要求。3堆焊轧辊存在的问题 3.1裂纹(R弧角裂纹严重) 3.1. 1我厂粗轧辊的材质是7OMn2Mo，本身含碳量较高，其焊接性不好，易产生热裂纹，配焊的药芯焊丝Gs123-s-1属Cr-W-V的中碳焊丝，受含碳量和合金元素的影响，液一固相区间较大，偏析严重，易有较大的裂纹倾向。公司主要产品：复合耐磨钢板 3.1. 2熔池在结晶时，由于拄状晶体的不断长大和推移，会把杂质赶向熔池中心，使熔池中心的杂质比其他部位多，产生区域偏析，特别对于窄而深的焊缝，杂质聚集在焊逢的中心，极易造成热裂纹，而宽而浅的焊缝，杂质聚集在焊缝上部，具有较高的抗热裂能力。另外，焊接材料的合金成份越多，则区域偏析越严重，熔池的冷却速度越慢，各种元素越集中，区域偏析也越严重，由于在堆焊U型槽的R弧角时，焊道成形率降低，易形成窄而深的焊缝，同时熔池的冷却速度变缓，热裂纹的倾向加剧。 3.2堆焊层软硬不均 3.2. 1堆焊过程中由于堆焊电流、弧压等规范匹配不当，使电弧嫩烧不稳定，烧损合金药粉的金属填充成分。 3.2.2轧辊堆焊是多道多层焊，堆焊厚度一般在5-20mm。堆焊材料堆在焊后一道时对前一道，后一层对前一层的硬度有很大的影响。对于Gs123-s-1系属Cr-W-V焊丝，受热影响区的作用有二次硬化的效应，堆焊时由于受到后一焊道的热影响区作用，前一焊道硬度有所提高，可以推之前一焊层在后一焊层的热影响区影响下硬度也有所提高，但焊道或焊层受到多次热影响作用硬度反而会下降。焊层数与硬度影响关系见下表(在同种工艺规范下实验，硬度HRC) 由此可见;对于一颗轧辊的同一孔槽和不同孔槽，由于疲劳损程度的不同，机工车削量也不同，造成堆焊层的厚度不同，导致焊态下各处的硬度不均匀. 3.2. 3焊态下，堆焊金属由于物理化学上的不均匀存在焊接应力，必须进行焊后退火，目的是改善焊层组织消除应力，同时使W, V等碳化物形成元素高度弥散出特殊的碳化物，产生二次硬化效果，从而提高硬度和耐磨性。我们的工艺如下图: 退火的温度和时间关系与二次硬化和走向软化相关，温度低时间长，温度高时间短，我们采用焊后立即退火处理，使早焊完槽与刚焊完的槽同时退火运行，由于刚焊完的槽与早焊完槽温差100左右，产生起始温度差，从而在实际上造成了温度和时间的退火比例差，导致孔型的硬度不均. 升温速率与降温速率偏差大，造成应力产生.4轧辊堆焊工艺的优化措施 通过研究分析，发现堆焊工艺存在的问题，影响轧辊的堆焊质量，如果不对其进行改善，必然会影响使用单位轧材的作业率，针对产生的原因，采取了相应的改善措施。 4.1在堆焊U型槽的底面时，在R弧角处不能出现深沟，在堆焊时选用小电流施焊，以防止弧的角处产生深而窄的焊缝引起偏析。公司主要产品：耐磨复合钢板 4.2电流与弧压相匹配，以脱渣性好，电弧燃烧稳定，旱道成形率高为标准。 4.3尽力保证堆焊层数三层，堆焊层预留量以,6-lOmm为准。 4.4合理退火工艺，堆焊后的轧辊放置退火炉内1小时后以达到辊身温度平衡，在退火运行。 4.5退火时的升温速率定为0.5/min，以达到与降温速率相近.回火工艺如下:5结论: 5.1通过操作工艺的改善，R