650轧机轧辊埋弧焊修复工艺

650轧机轧辊埋弧焊修复工艺
石秋红;张勤
【摘要】初轧厂650轧机轧辊与高温下的轧材表面接触时,在工作压力、冲击、磨损和热循环的综合作用下会产生辊面龟裂和孔型磨损,为避免轧材尺寸和表面质量受到影响,需及时更换轧辊.采用埋孤焊堆焊修复工艺修复更换下来的轧辊,修复的轧辊必须满足使用要求,即辊面具有较高硬度和高温耐磨性,因此焊接材料的选用及合理焊接工艺的制定非常重要.%In a rough rolling mill,when the 650 roller contacts with the surface of the rolled material at a high temperature,the roller surface may crack and roller pass may wear due to the combined action of working pressure,impact,wear and thermal cycle.Thus,the roller should be replaced timely.The repair technologies of submerged-arc welding and surfacing are widely used to repair the replaced roller.The repaired roller must satisfy the use requirements,namely the roller surface must have high hardness and high temperature wear resistance,so it is very important to select welding materials and develop a reasonable welding technology.
【期刊名称】《电焊机》
【年(卷),期】2018(048)001
【总页数】2页(P99-100)
【关键词】650轧机;轧辊;埋弧焊;修复工艺
【作者】石秋红;张勤
【作者单位】广西工业职业技术学院,广西南宁530003;广西工业职业技术学院,广西南宁530003
【正文语种】中文
【中图分类】TG445
0 前言
某初轧厂650轧机为3架横列式轧机，第一架轧机和第二架轧机为3辊轧机，机
前设有翻钢滑板，机后设有升降台；第三架为二辊轧机。

650轧机所用主要锭型
为710 kg锭、850轧机开坯240 mm×260 mm、电渣坯255 mm×255 mm、锻坯255 mm×255mm、连铸坯240mm×240mm和320mm×280mm。

在生
产轧制过程中，由第一架轧机向第二架轧机精轧提供 170方、160方、150方、140方、120方等坯料，依次经过第二架轧机的扁孔型、立压孔型以及椭圆孔型，最后由第三架轧机的圆钢成品孔型后轧制成φ80～160 mm圆钢。

其中轧机轧辊
承担着缩减坯料断面的任务，而且坯料经加热炉后钢坯温度高达1 000℃，在坯料轧制过程中，轧辊表面温度将近600℃，轧制温度高，轧辊工作条件恶劣。

当轧
辊孔型磨损到一定程度影响轧材表面质量后，需更换轧辊。

对于换下来的轧辊，目前最常用的较为先进的工艺方法是孔型堆焊修复工艺，对已磨损的轧辊孔型表面进行堆焊修复，再经退火处理和重新加工后使用。

焊接材料的选择和焊接工艺决定轧辊的强度、表面硬度、抗裂性能和高温耐磨性能[1]。

因此制定合理的轧辊孔型修
复焊接工艺尤为重要。

1 焊前准备
1.1 轧辊表面清理
采用车削工艺去除轧辊表面疲劳层和缺陷，直至无锈斑、表面光亮以及探伤剂检验
无裂纹。

对于经过多次修复的轧辊，累计车削量达轧辊尺寸的1/3时应做报废处
理[2]。

1.2 焊接设备及焊接材料
轧辊的堆焊使用MZ-1-1000型变速式电弧电压反馈调节系统埋弧自动焊机，配用直流电源，具有陡降的电源外特性。

该埋弧焊机的焊丝送给速度能随电弧电压的变化而变化，对于堆焊修复时发生电源电压的波动能较快速地恢复到正常状态。

该初轧厂的轧辊母材为低合金高强度钢，牌号70Mn，其化学成分及力学性能见
表1，选用低锰高硅焊剂HJ260配合不锈钢焊丝H2Cr13，如表2所示，焊丝规
格φ4.0 mm。

焊剂中的 Mn、Si、Ca、Al与焊丝中的Cr、Ni、Mo等元素可满
足轧辊孔型表面堆焊层金属的硬度要求、抗裂性要求和高温耐磨性要求[3]。

表1 轧辊母材70Mn化学成分及力学性能
表2 焊丝与焊剂的主要化学成分%
2 焊接工艺要点
2.1 埋弧焊焊接工艺参数
为减少熔化母材对堆焊金属的稀释，堆焊第一层选用较小的焊接规范，第二层、第三层可适当增大焊接规范。

具体工艺参数：焊接电流400～450 A，电弧电压
28～32 V，焊接速度400 mm/min，横向螺旋堆焊焊道搭接量为焊道宽的1/3～
1/2。

2.2 焊前预热
为防止因堆焊层金属结晶偏析而产生热裂纹，需要降低轧辊堆焊层金属的冷却速度。

轧辊焊前在加热炉中缓慢加热至500℃并保温5 h，以减小淬硬倾向，加速氢逸出，并消除部分内应力[4]。

2.3 轧辊孔型圆角的焊接工艺
650轧机示意如图1所示，主要生产规格为φ80～160 mm的圆钢。

轧辊有一系
列深浅不等的轧槽，当堆焊轧槽圆弧处时，由于焊道的焊缝成形系数低，容易形成窄而深的焊缝。

熔池凝固结晶过程中的杂质在窄而深的焊缝中易形成区域偏析，特别是含有较多合金元素的焊接材料加剧了区域偏析程度，极易出现热裂纹。

因此堆焊轧槽圆弧处时应降低焊接电流，避免产生窄而深的焊缝。

2.3 堆焊过程保温及焊后热处理
轧辊修复是多层多道焊，焊层在多次热影响作用下会降低焊层硬度，增大拘束应力，需在堆焊机床上设置电加热保温装置，保持层间温度在300℃以上。

堆焊工作必
须连续进行直至完工，不能中途停止。

为消除焊接残余应力，焊后以0.5℃/min
的速率加热至550～600℃，保温7 h后，以0.4℃/min速率缓慢冷却到轧辊温度低于100℃可出炉空冷[5]。

图1 650轧机轧辊示意
3 机加工与检验
堆焊后的轧辊按孔型图加工至所需尺寸，经超声波探伤检查无超出规定的焊接缺陷，硬度测试合格可投复使用。

4 结论
严格按照此焊接工艺修复的轧辊，在该初轧厂使用过程中不仅能满足生产的质量要求，而且堆焊材料的高硬度和高耐磨性使轧辊的使用寿命提高近一倍；降低了轧辊消耗费用，经济效益显著。

轧辊堆焊修复能够使辊芯重复使用，节约了金属合金材料，充分合理地利用资源，具有较好的社会效益。

参考文献：
[1] 张潆月，包晔峰，蒋永锋，等.轧辊堆焊的现状和发展趋势[J].电焊机，2010，40（10）：17-20.
[2] 胡健，顾双全，付鹏.轧辊堆焊修复工艺的实践[C].2012全国轧辊使用与制造技术交流会论文集，2012：46-47.
[3] 朱艳.φ650轧机轧辊使用烧结焊剂的堆焊修复[J].机械设计与制造，1997（3）：37-38.
[4] 谭文振，高明杰.φ650/φ630 mm型钢轧机轧辊堆焊技术优化及应用[J].轧钢，2006，23（3）：28-30.
[5] 任大春.普通轧辊孔型的堆焊和经济性分析[J].特钢技术，2009，15（58）：
51-52.。