热轧滚道辊的堆焊制造和修复技术

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图 2 热处理工艺曲线图 2.6 热处理后检查、机加工及成品检验
对经过焊后回火热处理后的堆焊滚道辊进行粗加工, 然后 进行半成品检验, 包括: 超声波探伤、硬度检查、外观检查、几何 形状及粗加工 尺 寸 检 查 等 。 堆 焊 层 的 着 色 探 伤( PT) 或 磁 粉 探 伤( MT) 检查在滚道辊最终机械加工完成后进行。
3 结语
通过以上工艺方法, 柳钢机制公司成功堆焊制造了柳钢热 轧炉 前 辊 、滚 道 辊 和 堆 焊 修 复 了 转 炉 板 坯 二 冷 辊 等 , 都 达 到 了 较高的技术要求, 效果理想。 参考文献: [ 1] 李萁福, 王移山, 薛春月.不锈钢及耐蚀耐热合金焊接 100 问[M].
北京: 化学工业出版社, 2000. [ 2] 王 娟.表面堆焊与热喷涂技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004.
S urfa cing Ma nufa cturing of Hot Rolling Tra ce Rolle r a nd Re pa ir Te chnology
LIANG Guo- chang, YUE Zhen- ming ( Guangxi Liuzhou Iron and Steel Group Machinery Manufacturing Company, Liuzhou 545002, China)
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Abs tract: A new roll surfacing manufacture or repair technology was introduced through selecting the surfacing material for the hot rolling trace roller and explaining the surfacing process, these achieve a higher technical requirements, the results are satisfactory. Key words : Rolling trace roller; Surfacing materials; Preheating; Surfacing; Tempering
由于堆焊层数有 5 层, 如果一次连续堆焊完成, 将使得堆 焊金属产生非常大的焊接累积应力, 该累积应力的存在, 将大 大增加堆焊辊子产生裂纹的倾向, 因此在每堆焊 1~2 层后, 须 进行中间去应力热处理, 以消除焊接累积应力。在实践中, 我们 白天堆焊 1~2 层后, 利用加热保温装置, 在晚上时间进行低温 回火消除应力, 不但提高了时间的利用率, 而且效果较佳。 2.5 焊后回火热处理
Equipment Manufactring Technology No.4, 2008
热轧滚道辊的堆焊制造和修复技术
梁国倡, 岳振明 ( 广西柳州钢铁集团机械制造公司 广西 柳州 545002)
摘要: 通过热轧滚道辊堆焊材料的选择、堆焊工艺过程的说明来介绍一种新的轧辊堆焊制造或修复技术。 关键词: 滚道辊 ; 堆焊材料; 预热 ; 堆焊 ; 回火 ; 机加工; 检验
在专用轧辊堆焊设备上, 进行两机头单丝圆周方向连续螺 旋埋弧堆焊, 堆焊过程最好连续进行, 如确需停焊时, 用预热温 度保温; 为防止在辊身两端出现“缺肉”现象, 在辊身的两端, 均 需多焊一圈, 再进行螺旋线堆焊; 为使各堆焊层平整, 应使各堆 焊层间的焊道位置错开 1/2 焊道宽度。 2.4 中间去应力热处理
收稿日期: 2008- 01- 04 作者简介: 梁国倡( 1966—) , 男, 广西桂平人, 工程师 , 主要从事轧辊堆焊、喷焊修复技术研究及产品开发工作; 岳振明, 男, 广西人,
工程师, 公司副经理, 长期从事机械加工、制造技术工作。
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金 属 在 堆 焊 过 程 中 发 生 相 变 导 致 裂 纹 产 生 。预 热 温 度 的 确 定 需 依据母材以及堆焊材料的碳含量和合金含量而定, 据经验公式 计算:
( 2) 具有较好的韧性、耐磨性和抗热疲劳性; ( 3) 辊身工作层具有均匀的金相组织和合适的高硬度。 基于以上特性要求, 以往采用整体合金锻钢或合金铸钢制 造, 但成本太高, 而且表面组织成分不易控制, 效果不佳。现采 用以鉻钼钢或 35# 锻钢作母材, 在表面堆焊合金层的方法来制 造或修复滚道辊, 制造成本较低, 寿命也有所提高, 取得了较好 的效果。
0.5 1.0 0.3 2.0
2 ~0.3 ~0.7 ~2.0 ~6.5 - - - ~1.5 ~2.0 ~0.6 ~3.5 面层
0.1 0.2 1.5 1.0 3 ~0.2 ~0.7 ~2.5 ~2.5
---
0.4 ~0.6
---
- - - - - - 过渡
4 0.08 0.2 0.8 0.5 0.4 0.2 - - - - - - - - - 打底 ~0.12 ~0.6 ~1.2 ~1.0 ~1.2 ~0.4
施焊前, 焊丝和焊剂分别按其要求进行烘焙, 以去除水份。 使用具有下降特性的直流电源, 配备电加热保温装置和焊剂自 动送给回收系统, 要有加热保温装置。为防止在辊身两端出现 焊穿和流淌现象, 在辊身的两端, 均应加焊挡弧圈。 2.2 焊前预热
预热的主要目的是降低堆焊过程中堆焊金属及热影响区 的冷却速度, 降低淬硬倾向并减少焊接应力, 防止母材和堆焊
如 母 材 为 35# 锻 钢 , 我 们 选 用 的 埋 弧 焊 丝 材 料 型 号 LSD106, !3.2mm 焊丝作为打底过渡层焊丝, 成分结构符 合 上
成品包 装入库
成品检测
中间消 除应力
焊后机加工
回火后检查
图 1 滚道辊堆焊工艺流程图 2.1 辊坯焊前准备
在对新辊堆焊或旧辊修复前都要对辊面进行车削加工, 以保证堆焊层厚度要求。对已车削辊面进行探伤检测, 检查 是否有裂纹等缺陷存在, 若有则继续车削, 以消除隐患;对于 局部缺陷, 可用手提磨或电钻清除, 然后用打底材料焊补填 平;如果超声探伤出辊坯有严重内伤, 或辊颈有严重缺陷, 则 终止使用该辊。
T( ℃) =5/9〔1020- 630%( C) - 72%( Mn) - 63%( Si) - 36%( V) - 36%( Cr) - 31%( Ni) - 18%( Cu) - 18%( Mo) - 9%( W) +27%( Co) +54%( Al) - 32〕
堆焊过程中应控制预热及 层 间 温 度 高 于 Ms 点 , 避 免 堆 焊 金属发生马氏体相变及淬回火效应, 使整个堆焊层焊完之后在 热处理中同时进行马氏体转变, 只有这样才能保证堆焊层的组 织、硬度均匀性。预热升温速度 ≤50℃/h; 预热保温时间根据滚 道辊外径尺寸大小来确定, 原则是确保辊坯从外到里热透。在 实践中, 我们对鉻钼钢辊预热到 300~350℃。 2.3 保温堆焊 2.3.1 焊接 !3.2mm 药芯焊丝参数
2 堆焊工艺方案
采用下述工艺流程对热轧滚道辊进行堆焊制造( 如图 1) :
辊坯焊 前准备
辊坯焊 前预热
保温堆 焊作业
焊后回火
1.1 焊丝的选择
对于不同特性要求, 可选用马氏体不锈钢或耐磨耐热性好
的 Cr- Mo- V( 或 Cr- Mo- W- V- Nb) 低 碳 工 具 钢 材 料 进 行 堆 焊 ,
表 1 堆焊材料合金成分范围( 质量分数, %)
序号 C Si Mn Cr Ni Mo W V Nb 备注
0.15 0.5 0.5 11.5 0.4 0.5 1.00 0.1 0.1 1 ~0.30 ~1.20 ~1.80 ~14.50 ~0.8 ~2.5 ~2.00 ~0.3 ~0.3 面层
0.1 0.2 1.0 4.5
1 堆焊材料的选择
表 中 第 4 种 , 选 型 号 LSD403, "3.2mm 焊 丝 作 为 工 作 层 焊 丝 , 成分结构符合上表中第 1 种。 1.2 焊剂的选择
选用国产熔炼型焊剂 HJ260, 高温脱渣性虽比烧结型焊剂 稍差, 但具有 价 格 低 、产 生 的 烟 尘 少 、不 容 易 受 潮 的 优 点 , 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 适 当 控 制 好 焊接温度, 就能基本满足使用要求。
电 流 : 400~450A; 电 压 : 30~32V; 速 度 : 400~500mm/min ( 轧辊堆焊层线速度) ; 焊道覆盖率:40%~50%; 焊接极性: 直流 反 接 ; 焊 弧 导 前 距 离 : 取 决 于 轧 辊 直 径 , 一 般 在 15~25mm; 焊 丝伸出长度: 22~30mm; 焊道层间温度: 200~250℃。 2.3.2 堆焊作业
焊后热处理的主要目的是为改善焊后组织和消除焊接应 力 。堆 焊 修 复 滚 道 辊 的 焊 后 热 处 理 应 在 专 用 的 热 处 理 电 炉 中 进 行, 要求炉内温度均匀性好, 温度测定准确, 控温过程精确。
《装备制造技术》2008 年第 4 期
滚道辊堆焊完毕后, 应立即吊装热处理电炉进行回火处 理。送炉过程中, 可用厚石棉垫包裹以防止轧辊温度快速下 降, 同时炉膛不能冷炉, 初始温度应在滚道辊预热温度或层间 温度要求的范围内。升温过程中, 为保证温度均匀, 速度要缓; 降温过程中, 为防止产生新的应力, 也应缓慢冷却。为充分发 挥材料的性能, 选择 450~550℃进行中温回火, 以充分 消 除 焊 接应力。回火后, 待滚道辊逐渐冷却至 50℃以后, 才可以出炉, 并要求在静止空气中自然冷却至室温。热处理工艺曲线如图 2 所示:
由于热轧滚道辊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, 即保证二者具有强韧性俱
佳的结合性能, 同时使母材与堆焊层之间形成硬度的梯度过
渡, 以减少应力集中而产生裂纹, 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。表 1 为参考堆
焊焊丝材料合金成分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
中图分类号: TG333.17
文献标识码: A
文章编号: 1672- 545X( 2008) 04- 0096- 02
柳钢热轧板带机已向大型化、高速化、自动化方向发展, 每 年对热轧滚道辊的需求量很大, 而且对滚道辊轧制特性的技术 要求也越来越高。具体是:
( 1) 具 有 较 高 的 抗 压 强 度 和 刚 性 , 足 以 承 受 高 重 力 和 冲 击 负荷;
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