42CrMo合金钢轧辊的堆焊

1 二冷辊的堆焊修复工艺 摘要摘要 通过对转炉二冷辊的焊接性分析 提出了对磨损的二冷辊表 面进行合金堆焊修复工艺 使修复辊表面具有更耐磨 耐高温 耐 疲劳性能 关键词关键词 二冷辊 堆焊 合金 工艺 前言前言 转炉二冷辊是板坯连铸机的夹送辊 母材质是 42CrMo 合金 钢 一组辊由三节组成 直径在 100 300 之间 表面堆焊合金层后 要 求在过红钢和受水冷的工况条件下具有较强的抗热 耐磨和抗裂性 能 辊面硬度要求为 HRC42 45 图 1 为一节水平段 285 自由辊 685 285 133 图 1 285 自由辊 1 焊接性分析 1 1 二冷辊母材及化学成份 二冷辊母材为 42CrMo 为中碳合金 钢 其化学成份见下表 42CrMo 的化学成份 质量分数 CSiMnCrMoSP 2 0 38 0 45 0 20 0 40 0 50 0 80 0 90 1 20 0 15 0 25 0 01 5 0 02 0 1 2 合金钢 42CrMo 的综合碳当量为 0 76 碳当量较高 淬硬倾 向较强 属于较难焊材料 其成分中的 Mn Mo 等元素增加了白点 的敏感性 容易产生裂纹 1 3 二冷辊母材属于低合金结构钢 焊接时容易产生延迟性冷裂纹 堆焊修复是在其表面堆焊 5 6mm 的高强度耐磨材料 焊接过程中由 于工件局部受热不均匀 如果冷却速度过快 焊缝会产生巨大的内应 力而产生冷裂纹 1 4 合金 42CrMo 属中碳材料 当 P S 含量也较高时容易形成热 裂纹 为了防止热裂纹的产生 在选用焊丝时 C P S 含量要低点 Mn 含量高点以加强脱 S 2 焊接材料的选择 2 1 焊丝的选择 对于二冷辊的特性要求 选用耐磨耐热性好的 Cr Mo Ni 马氏体 不锈钢堆焊材料 由于母材的含碳量或合金含量相对较高 为确保 母材和堆焊金属之间的良好冶金结合 在工作层材料堆焊前 先使 用低碳抗压强度较高的焊丝材料进行过渡层堆焊 我们选用 H0Cr17 药芯焊丝 2 4 为过度层焊丝 H2Cr13 药芯焊丝 2 4 作为堆焊工作 层焊丝 H2Cr13 化学成分 质量分数 CMnSiCrMoNi其它 3 0 05 0 250 6 1 50 6 1 512 0 14 0 0 5 1 0 1 2 2 焊剂的选择 选用熔炼型焊剂 HJ260 是低锰刘硅中氟焊剂 焊缝成形美观 且成本较低 产生的烟尘少 不容易受潮的优点 但用于二冷辊堆焊 高温脱渣性比烧结型焊剂差 通过与生产厂家合作 降低它的化学活 性 并加强脱氧 生产出一种改进型 HJ260 较好地改善了高温脱渣性 能 同时控制好层间温度 就能达到使用要求 3 堆焊工艺 3 1 焊前准备 3 11 车去轧辊表面疲劳层 5 6mm 并保持辊面清洁 3 12 焊丝焊前 300 烘焙 1 小时 焊剂 250 下烘焙 2 小时以去 除水分 3 13 焊前预热 焊前对工件整体预热 升温速度为 30 50 h 预热至 250 350 保温 1 2h 预热目的是降低熔池冷却速度 减少淬 硬倾向 防止马氏体形成过快而产生热裂纹 3 2 堆焊参数 焊丝直径 2 4 堆焊电流 300 350A 电压 28 32V 焊接线速度 650 750 min 焊丝伸出长度 25 30 4 堆焊层厚度 2 2 5 3 3 保温堆焊 在堆焊过程中 必须严格保持层间温度在 200 250 层间温 度的均匀将直接影响到堆焊轧辊表面的组织性能及硬度的均匀性 层间温度太高会使焊道成形不良 脱渣性能差 层间温度太低焊道 熔透性差 堆焊层易产生裂纹 3 4 焊后热处理 焊后立即进行回火热处理 温度曲线如图所示 回火热处理的目 的是消除焊接内应力 同时使堆焊层弥散强化 提高轧辊的耐高温 性能 获得良好的韧性和耐磨性 400 温度 T 2h 50 h 随炉缓冷 50 出炉 时间 h 图 2 热处理工艺曲线 4 成品的检验 4 1 对精加工后的轧辊堆焊表面进行 DT 渗透剂检验 未发现 夹渣 气孔 裂纹等焊接缺陷 4 2 对轧辊堆焊部位高温急冷试验后进行 VT 超声波探伤 未 发现裂纹和其它缺陷 5 4 3 沿轧辊轴线方向各取若干点 进行硬度测定 所有硬度值均 达到 HRC42 48 的