冶金辊堆焊复合制造技术及其展望课件

1、冶金轧辊堆焊复合制造技术及其展望冶金轧辊堆焊复合制造技术及其展望中冶集团建筑研究总院焊接研究所中冶集团建筑研究总院焊接研究所中冶焊接科技有限公司中冶焊接科技有限公司蒋蒋旻旻2008.10.312008.10.31一一. .冶金轧辊堆焊复合制造技术的发展冶金轧辊堆焊复合制造技术的发展二二. .冶金轧辊堆焊复合制造技术的应用冶金轧辊堆焊复合制造技术的应用三三. .冶金轧辊堆焊复合制造工艺流程冶金轧辊堆焊复合制造工艺流程四四. .冶金轧辊堆焊复合制造技术展望冶金轧辊堆焊复合制造技术展望冶金轧辊堆焊复合制造技术及展望冶金轧辊堆焊复合制造技术及展望冶金轧辊堆焊复合制造技术的发展冶金轧辊堆焊复合制造技术的

2、发展（1 1）我国在）我国在50506060年代开始采用堆焊方法修补普通钢质轧辊。年代开始采用堆焊方法修补普通钢质轧辊。（2 2）随着堆焊材料性能以及堆焊技术的不断改善及提高，轧辊）随着堆焊材料性能以及堆焊技术的不断改善及提高，轧辊 的堆焊修复和制造已绝不仅仅限于普通钢质轧辊。的堆焊修复和制造已绝不仅仅限于普通钢质轧辊。 （3 3）堆焊材料从过去单一的实芯焊丝扩展到焊带、预合金粉、）堆焊材料从过去单一的实芯焊丝扩展到焊带、预合金粉、 药芯焊丝等多种形式。药芯焊丝等多种形式。（4 4）9090年代开始在高强度、高韧性的低合金或中碳合金钢辊芯年代开始在高强度、高韧性的低合金或中碳合金钢辊芯 表面堆

3、焊高合金耐磨工作层，替代传统的整体锻造。表面堆焊高合金耐磨工作层，替代传统的整体锻造。 轧辊堆焊复合制造的经济性比较轧辊堆焊复合制造的经济性比较项目项目未堆焊未堆焊堆焊堆焊备注备注一一次性投入资金（万元）次性投入资金（万元）14.8514.850.18750.1875（3030）辊坯为辊坯为650650型材型材轧辊，在磨损到极轧辊，在磨损到极限尺寸的轧辊上进限尺寸的轧辊上进行堆焊行堆焊堆焊堆焊一套费用（万元）一套费用（万元）1313. .365365累计累计轧制次数（次）轧制次数（次）3 39 9一一次装机平均热轧量（吨）次装机平均热轧量（吨）5 500000090009000总总轧制量（吨）

4、轧制量（吨）15150000008100081000吨钢消耗（元吨钢消耗（元/ /吨）吨）9.99.91 1. .6767冶金轧辊堆焊复合制造技术的发展冶金轧辊堆焊复合制造技术的发展 (1)(1)国内堆焊复合制造的企业数量较多：如一般钢厂自有的机械厂，国内堆焊复合制造的企业数量较多：如一般钢厂自有的机械厂，专业的轧辊复合制造厂，各厂家的技术水平、装备水平有较大差别；专业的轧辊复合制造厂，各厂家的技术水平、装备水平有较大差别； (2)(2)使得堆焊材料（堆焊金属）既要满足轧辊十分恶劣的工况条件，又使得堆焊材料（堆焊金属）既要满足轧辊十分恶劣的工况条件，又要具备良好的焊接工艺性能，加之轧辊的种类繁

5、多，性能要求差异也很大，要具备良好的焊接工艺性能，加之轧辊的种类繁多，性能要求差异也很大，使得这项研究工作和实际应用过程进展比预期的要慢。目前堆焊复合制造使得这项研究工作和实际应用过程进展比预期的要慢。目前堆焊复合制造成套技术尚无国家标准。成套技术尚无国家标准。 (3)(3)目前并非所有的冶金轧辊都是堆焊复合制造的。如成品板（带）目前并非所有的冶金轧辊都是堆焊复合制造的。如成品板（带）矫直和精整方面的深弯辊、矫直辊、精整辊以及带钢冷轧工作辊（宽带钢）矫直和精整方面的深弯辊、矫直辊、精整辊以及带钢冷轧工作辊（宽带钢）等的堆焊复合制造，依然是亟待解决的重大攻关难题。等的堆焊复合制造，依然是亟待解决

6、的重大攻关难题。冶金轧辊堆焊复合制造技术的应用冶金轧辊堆焊复合制造技术的应用连铸辊连铸辊夹送辊、助卷辊夹送辊、助卷辊开坯辊开坯辊输送辊道辊输送辊道辊支撑辊支撑辊 半钢轧辊半钢轧辊 冶金行业其他应用冶金行业其他应用连铸辊的堆焊复合制造连铸辊的堆焊复合制造（1 1）国内连铸辊堆焊复合制造材料的研制、应用以及堆焊工）国内连铸辊堆焊复合制造材料的研制、应用以及堆焊工艺优化方面，我国已达到、在某些方面甚至超过了国外艺优化方面，我国已达到、在某些方面甚至超过了国外同行水平。同行水平。（2 2）已经形成了）已经形成了0Cr13Ni4MoVN0Cr13Ni4MoVN、1Cr13Ni3MoNbV1Cr13Ni3

7、MoNbV等一系列的连等一系列的连铸辊堆焊材料的研制、制造的产品完全符合奥钢联、达铸辊堆焊材料的研制、制造的产品完全符合奥钢联、达涅利和德马克标准。涅利和德马克标准。夹送辊、助卷辊的堆焊复合制造夹送辊、助卷辊的堆焊复合制造（1 1）目前国内夹送辊大多为堆焊复合制造，对堆焊材料的要求很高（有效）目前国内夹送辊大多为堆焊复合制造，对堆焊材料的要求很高（有效堆焊厚度堆焊厚度20mm,20mm,硬度硬度HRC50HRC50以上）。以上）。（2 2）国内使用的助卷辊包括喷焊制造和堆焊复合制造两种。）国内使用的助卷辊包括喷焊制造和堆焊复合制造两种。（3 3）堆焊复合制造工艺稳定性不足，有待于进一步完善，仅

8、少数厂家可提）堆焊复合制造工艺稳定性不足，有待于进一步完善，仅少数厂家可提供全套夹送、助卷辊堆焊复合制造技术。供全套夹送、助卷辊堆焊复合制造技术。开坯辊的堆焊复合制造开坯辊的堆焊复合制造 国内开坯辊多为堆焊修复，孔型改变。例如国内开坯辊多为堆焊修复，孔型改变。例如650650或或850850开坯开坯辊，技术较为成熟，单次轧制量可以达到辊，技术较为成熟，单次轧制量可以达到10000t10000t。辊道辊的堆焊复合制造辊道辊的堆焊复合制造 对于窄带钢轧机前后的辊道辊，堆焊修复和堆焊复合制造技术对于窄带钢轧机前后的辊道辊，堆焊修复和堆焊复合制造技术较为成熟。较为成熟。 对于宽带轧机前后的辊道辊（对于

9、宽带轧机前后的辊道辊（8m8m）, ,需要设计合理的堆焊材料，需要设计合理的堆焊材料，并严格控制堆焊工艺才能实现堆焊复合制造，目前国内仅有极并严格控制堆焊工艺才能实现堆焊复合制造，目前国内仅有极少厂家可以实现。少厂家可以实现。支撑辊的堆焊复合制造支撑辊的堆焊复合制造 国内支撑辊的材质主要有国内支撑辊的材质主要有50CrMo50CrMo、60CrNiMo60CrNiMo、60CrMnMo60CrMnMo、70Cr3Mo70Cr3Mo、45Cr4NiMoV45Cr4NiMoV、Cr5Cr5等；等； 支撑辊重量从几吨几十吨不等，对于支撑辊重量从几吨几十吨不等，对于3030吨以下的窄带和中宽带的支撑吨

10、以下的窄带和中宽带的支撑辊材质与铸钢和锻钢为主，而辊材质与铸钢和锻钢为主，而3030吨以上的大型支撑辊而言主要以锻钢吨以上的大型支撑辊而言主要以锻钢辊为主，且逐步向由辊为主，且逐步向由Cr3Cr3和和Cr5Cr5方向发展。方向发展。支撑辊的堆焊复合制造支撑辊的堆焊复合制造 对于窄带钢支撑辊（小型）的堆焊复合制造或堆焊修复，目前对于窄带钢支撑辊（小型）的堆焊复合制造或堆焊修复，目前国内已经形成比较稳定的堆焊材料和成熟的堆焊工艺。国内已经形成比较稳定的堆焊材料和成熟的堆焊工艺。 对于中型（对于中型（10t10t）的支撑辊的堆焊复合制造或堆焊修复，目前国）的支撑辊的堆焊复合制造或堆焊修复，目前国内已

11、有少数厂家可以提供较稳定的堆焊材料和堆焊工艺。内已有少数厂家可以提供较稳定的堆焊材料和堆焊工艺。 对于大型的支撑辊，目前多为堆焊修复，但能提供合理堆焊材对于大型的支撑辊，目前多为堆焊修复，但能提供合理堆焊材料及其配套工艺的厂家很少，尤其是料及其配套工艺的厂家很少，尤其是Cr5Cr5锻钢支撑辊，堆焊修复锻钢支撑辊，堆焊修复难度更大，是国内外堆焊领域共同关注的热点之一。难度更大，是国内外堆焊领域共同关注的热点之一。半钢轧辊的堆焊修复半钢轧辊的堆焊修复 半钢轧辊含碳量为半钢轧辊含碳量为1.01.02.12.1，用于型钢轧机粗轧和中轧机架，用于型钢轧机粗轧和中轧机架，热轧钢连轧机组和精轧前段工作辊。热

12、轧钢连轧机组和精轧前段工作辊。 对于含碳量小于对于含碳量小于1.6%1.6%的的半钢轧辊，通过控制堆焊材料和堆焊半钢轧辊，通过控制堆焊材料和堆焊工艺，可以实现堆焊修复。工艺，可以实现堆焊修复。 对于含碳量大于对于含碳量大于1.8%1.8%的的半钢轧辊，鉴于淬硬倾向太大，修复半钢轧辊，鉴于淬硬倾向太大，修复难度高，工艺控制困难，建议不进行堆焊修复。难度高，工艺控制困难，建议不进行堆焊修复。冶金辊类堆焊复合制造工艺冶金辊类堆焊复合制造工艺 冶金轧辊冶金轧辊堆焊材料堆焊材料 冶金轧辊冶金轧辊堆焊方法堆焊方法 冶金轧辊冶金轧辊堆焊工艺堆焊工艺 冶金轧辊冶金轧辊堆焊设备堆焊设备 质量检测质量检测冶金轧辊

13、堆焊材料冶金轧辊堆焊材料 （1）铁基堆焊合金应用比例最高铁基堆焊合金应用比例最高 （2）珠光体和贝氏体堆焊合金珠光体和贝氏体堆焊合金冶金辊类打底堆焊冶金辊类打底堆焊 （3 3）马氏体堆焊合金）马氏体堆焊合金堆焊连铸辊、夹送辊、助卷辊堆焊连铸辊、夹送辊、助卷辊 （4 4）奥氏体类堆焊合金）奥氏体类堆焊合金需要较高冲击韧性的工况需要较高冲击韧性的工况 自动埋弧堆焊自动埋弧堆焊 自动明弧堆焊自动明弧堆焊 自动电渣堆焊自动电渣堆焊 自动激光堆焊自动激光堆焊 冶金轧辊堆焊方法冶金轧辊堆焊方法 自动火焰喷焊自动火焰喷焊 手工焊条电弧堆焊手工焊条电弧堆焊 手工钨极氩弧（手工钨极氩弧（TIGTIG）堆焊）堆焊

14、 高效率的自动堆焊方法是轧辊堆焊复合制造高效率的自动堆焊方法是轧辊堆焊复合制造技术的首选。技术的首选。冶金轧辊堆焊制造工艺冶金轧辊堆焊制造工艺（1 1）堆焊设备）堆焊设备 1 1）设备主体）设备主体 2 2）焊接系统）焊接系统 3 3）控制系统）控制系统 4 4）辅助系统）辅助系统（2 2）预热及焊后热处理炉）预热及焊后热处理炉 （3 3）机加工设备）机加工设备（4 4）车间吊运设备）车间吊运设备（5 5）产品的质量检测仪器）产品的质量检测仪器 冶金轧辊堆焊设备及制造条件冶金轧辊堆焊设备及制造条件 发达国家复合材质高性能轧辊的使用已经十分广泛，已经达发达国家复合材质高性能轧辊的使用已经十分广泛

15、，已经达到轧辊总量的到轧辊总量的7070以上，而且仍然在继续增加，加上保留的部分以上，而且仍然在继续增加，加上保留的部分离心浇铸复合轧辊，其复合轧辊的用量已经占到了总量的离心浇铸复合轧辊，其复合轧辊的用量已经占到了总量的9090以以上。堆焊复合制造轧辊是目前国内轧辊制造与钢铁企业使用轧辊上。堆焊复合制造轧辊是目前国内轧辊制造与钢铁企业使用轧辊的发展方向。的发展方向。 冶金轧辊的堆焊修复和复合制造已绝不仅仅限于普通钢质轧辊。冶金轧辊的堆焊修复和复合制造已绝不仅仅限于普通钢质轧辊。近些年来，随着轧辊堆焊技术的不断发展，一些特殊性能要求的轧近些年来，随着轧辊堆焊技术的不断发展，一些特殊性能要求的轧辊已开始逐步通过堆焊复合制造的方式，得到推广应用。辊已开始逐步通过堆焊复合制造的方式，得到推广应用。 冶金轧辊堆焊制造技术展望冶金轧辊堆焊制造技术展望未来轧辊堆焊技术的发展方向：未来轧辊堆焊技术的发展方向： (1) (1) 性能要求更高的冶金轧辊的堆焊复合制造，如冷轧锻钢工性能要求更高的冶金轧辊的堆焊复合制造，如冷轧锻钢工作辊（宽带钢）、热轧带钢粗轧和精轧工作辊、中厚板轧机工作作辊（宽带钢）、热轧带钢粗轧和精轧工作辊、中厚板轧机工作辊、高速线材轧机预精轧、精轧辊环等的堆焊复合制造和修复。辊、高速线材轧机预精轧、精轧辊环等的堆焊复合制造和修