轧辊表层堆焊应用

轧辊表层堆焊应用

【摘要】针对唐山国丰钢铁有限公司第二轧钢厂Φ550车间热轧窄带钢时，Φ550mm开坯轧辊使用寿命短、轧槽磨损

严重等问题，对开坯新辊轧槽实施了表层堆焊，增强了轧辊硬度和耐磨性能，延长了换辊周期及轧辊的使用寿命，提高了产品质量并使轧机的作业率提高了6%。

【关键词】新辊表层堆焊开坯轧机耐磨性

1.前言

唐山国丰钢铁有限公司第二轧钢厂Φ550车间，主要生产145mm—262mm系列热轧窄带钢，并在Φ550mm×1三辊轧机上进行开坯。由于开坯轧机轧辊有较深的切槽，且承受很大负荷，所以选择了抗热裂性和韧性较好的铸钢辊，但铸钢轧辊的硬度较低耐磨性差，轧辊的磨损随着轧制吨位的增加而加大，在轧辊的一个换辊周期内，轧槽的磨损量达3mm—6mm，使轧辊表面因磨损和热裂而严重恶化，影响了产品质量，增加了换辊次数。后来改用了硬度较高、抗表面粗糙度和耐磨性良好的半钢轧辊，但因半钢轧辊在铸造时，材质差别太大，不同的材质因浇注、凝固和相变温度的不同以及膨胀和收缩特性的差别，造成过大的残余应力，使轧辊外层到辊芯内部产生很深的裂纹，轧制时极易造成断辊事故。最后只好改用了合金轧辊，可合金轧辊对温度要求高，抗冷热疲劳性能差，且价格昂贵，使吨钢轧制成本加大。技术人员经过大量的分析、计算、研究决定，对价格较低的铸钢新轧辊轧槽进行表层堆焊，使轧辊的一次设备投入成本得以降低，轧槽耐磨性也大大提高。使用后成效显著既降低了轧制成本又解决了轧槽的剧烈磨损后中间板坯通条差问题。使生产率和产品质量都得到了提高，产品合格率达到99.99%，成材率达到98.3%，轧机的生产利用率和产量大大提高了，取得了显著的经济效益。

2.表层堆焊轧辊的工艺简介

新辊在堆焊前，先对轧辊表层做无损探伤，如果轧辊有裂纹或其他缺陷，及时进行处理。按配辊图在新辊上车削堆焊预备槽，槽断面形状以本道次孔型为准，留出堆焊层及加工余量。然后用耐腐蚀的镍电焊条堆焊上“奶油状”的底层，它可局部地稀释轧槽表面处的碳，然后用喷丸法消除应力，并对辊身进行加热，最后用含5%Cr、2%Mo、4%W及其他元素精确配比的实心焊条进行堆焊形成过渡层，堆焊区域的硬度达到HRC55—HRC60。在焊接过渡层时，尽量使材料全部都变成液相，使其晶格结构与钢辊的的晶格结构相一致相协调，防止在轧制时，堆焊部分剥落。焊接层在轧槽侧壁焊接厚度为6mm，圆角及底部处焊接厚度为8mm，因圆角和槽底磨损较大，所以焊接厚度相应大了2mm。焊接结束后，应立即进行退火处理，将轧辊加热至600—650o C，进行保温，然后随炉冷却至100o C出炉，以消除应力。由于堆焊的材料是经过精确配比而且轧槽堆焊厚度不大，所以堆焊后在提高轧槽强度和硬度的同时，仍然保持铸钢轧辊良好的韧性。

3.表层堆焊轧辊在开坯轧机上的实际应用

Φ550车间轧机排列布置为Φ550mm×1开坯机+2立+8平精轧机。开坯后中间坯厚为30mm--34mm之间。开坯的轧制道次为7道，所以Φ550mm开坯轧机轧制负荷较大。在使用铸钢轧辊轧制时，由于轧辊硬度只在HRC32--HRC38之间，过钢量达4000吨轧槽侧壁磨损就达2mm--3mm，槽底达4mm--6mm；过钢量达5000吨时已经无法调整，而末道孔型轧出的钢料厚度却已达到了34mm--38mm，而且宽度极不均匀，整条钢的通条差有时相差6mm，很难保证后道工序所要求的钢料尺寸，产品质量也难以保证，因此不得不停机频繁换辊，使轧机的平均作业率仅为70%--80%，严重影响轧机产量，且废品率达到近8%。使用铸钢轧辊轧槽表层堆焊的轧辊后，轧槽的耐磨性、抗热裂纹性能明显提高。堆焊采用轧辊的轧辊直径为Φ550mm 新辊，这样连接杆与水平线的夹角趋近于零，使减速机、牙包箱传递到轧辊的扭矩非常均匀，轧制速度和轧制力以及钢料的咬入也都处于最佳状态，设备运行平稳，轧机在这种状态下工作效率大大提高，轧

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制节奏加快。而且新轧辊直径由未采用堆焊前的585mm改为550mm减少了11.5％的轧辊重量，降低了一次设备投入。轧槽材质硬度达HRC55-60，耐磨性大大提高。在一个换辊周期内，轧制带钢达15000吨，是轧辊轧槽没有堆焊前的3倍多。而且耐冷热疲劳性还优于合金轧辊，合金轧辊当温度过高时，合金的硬度和耐磨性能急剧下降，若长时间冷却不足，又会造成轧辊表面恶化甚至产生明显裂纹，影响轧辊使用寿命。而使用铸钢轧辊轧槽表层堆焊的轧辊，轧槽堆焊材料性能均匀稳定，轧辊使用一个周期后，轧槽表面较光滑无明显深沟凸起，无明显刮痕，无明显的连续热裂纹，更无堆焊层剥落、掉块现象的发生，开坯轧机末道钢料的料型尺寸精确，且整根钢的通条差在 1.5mm以内，为后道工序的正常生产提供了保证。使轧机的平均作业率达到了90%以上。另外，在轧辊使用寿命方面，以前使用的铸钢轧辊虽有50mm的使用层，但由于轧辊的材质较软，磨损大，轧制时产生的纵向裂纹较深，轧辊车削三次也就报废了。而使用表层堆焊轧辊，最多可以使用11个轮次，大大降低了轧辊使用吨钢成本，使轧辊的使用寿命提高了3倍多。

4.效益计算

4.1 直接效益：

按轧辊每吨7900元，单根重3.4吨，每套辊重车使用3轮，废辊按单根2.55吨，每吨1150元，每套轧辊轧制15000吨/套。

未堆焊：轧辊价值总额3.4×3×7900 =80580元

废辊1150×2.55×3 =8798元

总成本80580-8798=71782元

吨钢成本71782/15000=4.79元/吨

堆焊后：按平均重车使用10轮，堆焊成本每根12700元，轧制12000吨/轮

每套轧辊减少设备重量11.5%，3.4×0.115×3=1.173吨

轧辊总耗（3.4×3-1.173）×7900+12700×3×10=452313.3元

废辊1150×2.55×3=8798元

总成本452313.3-8798=443515元

轧制总吨数12000×10=120000吨

吨钢成本443515/120000=3.696元/吨

吨钢节省4.79-3.696=1.094元，按年产50万吨计算，可增加直接效益：54.7万元。

4.2 间接效益

采用表层堆焊轧辊后，每月换辊次数由原来的10次减少到现在的4次，全月换辊时间由原来的40小时减少到16小时，增加钢产量2380吨，年增产量28560吨，取得间接经济效益达360万元。

5.结语

实践证明，本厂使用铸钢轧辊轧槽表层堆焊进行带钢轧制，取得了如下效果：

(1) 显著提高产品质量。带钢的合格率达到99.99%，成材率达到98.3%以上；

(2) 由于减少了换辊的次数和停机时间，使轧机作业率和产量提高6％；

(3) 经济效益明显：由于降低直接成本和由于产量提高增加直接与间接效益超过每年400万元（尚未计入由于质量提高所增加的效益）。

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