軋輥堆焊埋弧堆焊修復(fù)技術(shù)

劉子建

摘 要：軋輥在工作中容易磨損，采用埋弧堆焊的方法，通過(guò)藥芯焊絲H501匹配260焊劑對(duì)軋輥進(jìn)行修復(fù)，能夠完成修復(fù)任務(wù)，并優(yōu)化了工作面材料的力學(xué)性能，使軋輥的使用壽命有所延長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：軋輥修復(fù);堆焊;使用壽命

0 引言

軋輥是鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備，工作過(guò)程中長(zhǎng)期承受劇烈的載荷容易磨損，因此軋輥的質(zhì)量和使用壽命直接關(guān)系到軋制生產(chǎn)的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。由于生產(chǎn)軋輥的原價(jià)格普遍較高，當(dāng)軋輥表面局部磨損時(shí)，就不能正常使用，這時(shí)如果將軋報(bào)廢，就會(huì)造成巨大的浪費(fèi)。特別是大型軋輥每個(gè)都價(jià)值幾十萬(wàn)元，若能有效修復(fù)，既為企業(yè)節(jié)約了成本，有節(jié)省了更換新軋輥的時(shí)間周期，其效益是顯而易見(jiàn)的[1]。軋輥損壞主要是早期磨損失效，如果能在磨損早期在其表面堆焊一層耐磨材料，不僅使損壞的軋輥得以修復(fù)，還會(huì)因?yàn)槎押傅膬?yōu)質(zhì)材料，大大延長(zhǎng)軋輥壽命，縮短換輥維修時(shí)間。目前軋輥修復(fù)方法有：堆焊法、熱噴涂法、熱噴焊法等

[2]。這些方法中，以堆焊方法較為實(shí)用。

1軋輥堆焊

1.1.軋輥堆焊是指去除軋輥表面的磨損層后，選擇合適的堆焊材料、采用科學(xué)的焊接工藝方法將其修復(fù)至最初尺寸的過(guò)程。這種修復(fù)方法的優(yōu)點(diǎn)是不改變工件原有尺寸。但堆焊修復(fù)技術(shù)工藝復(fù)雜，焊接時(shí)容易產(chǎn)生裂縫、夾渣等焊接缺陷，需要操作者選擇合適的材料并掌握一定的技巧才能成功，本人采用焊前預(yù)熱、層間保溫和焊后回火工藝過(guò)程，選擇藥芯焊絲H501匹配260焊劑進(jìn)行埋弧自動(dòng)焊成功實(shí)現(xiàn)軋輥的修復(fù)，焊接質(zhì)量符合技術(shù)要求。

1.2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1700軋輥的材質(zhì)為45鋼，根據(jù)磨損面測(cè)算堆焊層厚度約25mn，焊前對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度250℃～320℃，焊后回火處理，回火溫度600℃左右，然后冷卻至室溫狀態(tài)，對(duì)堆焊表面進(jìn)行車削和磨床加工。焊接材料選用H501藥芯焊絲，這種焊絲焊接的焊縫具有較高的耐磨性和耐沖蝕性，焊劑選用焊劑260。焊機(jī)為MZ-1000型直流埋弧自動(dòng)焊機(jī)，并配備有保溫及控溫裝置，可及時(shí)控制溫度。

1.3 工藝參數(shù)

每道搭接量為10mm，焊縫寬20mm，每層堆焊高度為3.0mm。堆焊8層。焊接電流450A～480A，電壓為35V左右，焊接速度450mm/min，層間溫度300℃。

2焊接結(jié)果測(cè)定

2.1堆焊層的硬度

堆焊修復(fù)完成后，按實(shí)驗(yàn)擬定的熱處理工藝條件對(duì)軋輥進(jìn)行回火處理，待冷卻至室溫狀態(tài)，采用HR-150AL洛氏硬度儀測(cè)量堆焊層硬度，按， 經(jīng)測(cè)定H501藥芯焊絲完成堆焊層的硬度可達(dá)50～54HRC，遠(yuǎn)高于軋輥本身的硬度，并且不同區(qū)域硬度差別不大，說(shuō)明堆焊層質(zhì)量穩(wěn)定、靠靠。這對(duì)薄板軋制的板坯表面質(zhì)量有利，可以盡可能減少板的翹曲。

2.2耐磨性能

對(duì)H501藥芯焊絲得到的堆焊層進(jìn)行磨損試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間70分鐘，磨損結(jié)束后經(jīng)測(cè)量軋輥質(zhì)量減少約為0.224g;而在相同的條件下，使用3Cr13Mo堆焊層的質(zhì)量減少0.212g。

使用低倍放大鏡觀察磨損表面，發(fā)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)堆焊層磨損試驗(yàn)的溝槽磨痕細(xì)小，堆焊層在磨粒作用下沒(méi)有現(xiàn)實(shí)明顯的塑性變形特征;而3Cr13Mo堆焊層經(jīng)磨損試驗(yàn)后得到的磨痕粗，磨粒壓入堆焊層深度深，顯現(xiàn)一定的塑性變形特征，耐磨性較差。通過(guò)對(duì)比說(shuō)明，H501堆焊層耐磨性比3Cr13Mo堆焊的耐磨性好。

2.3結(jié)合強(qiáng)度

堆焊層的結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)，其結(jié)合強(qiáng)度約為760 MPa，高于經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后45鋼母材的斷裂強(qiáng)度高于750MPa，觀察端口發(fā)現(xiàn)斷裂位置位于高進(jìn)焊縫的母材區(qū)域，說(shuō)明堆焊層的與母材的結(jié)合強(qiáng)度高于母材自身的強(qiáng)度，這能保證軋輥使用過(guò)程中不會(huì)剝離。

2.4耐蝕性、抗疲勞性

將堆焊修復(fù)的軋輥再次投入到生產(chǎn)中，進(jìn)行實(shí)際使用條件考核，考核時(shí)間12個(gè)月，到期后仔細(xì)觀察堆焊層表面的情況，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)典型的腐蝕坑、疲勞裂紋現(xiàn)象，堆焊層的耐蝕性、抗疲勞性實(shí)驗(yàn)，系利用實(shí)際堆焊的助卷輥在現(xiàn)場(chǎng)工況下進(jìn)行的生產(chǎn)考核，說(shuō)明堆焊層耐腐蝕性、抗疲勞裂紋性能良好。

3堆焊修復(fù)的注意事項(xiàng)

為了保證堆焊層的質(zhì)量，提高軋輥的使用壽命，在軋輥的堆焊修復(fù)時(shí)要注意一下幾點(diǎn)[3]：

一、堆焊之前要徹底清理待焊表面，以避免剝落，清理方法是用角磨機(jī)將表面硬化層打磨掉，然后用砂紙打磨，清洗干凈。

二、選用優(yōu)質(zhì)的堆焊材料，可提高軋輥的使用壽命。

三、堆焊時(shí)要控制好過(guò)預(yù)熱溫度、層間溫度、回火溫度，合適的溫度是獲得優(yōu)質(zhì)堆焊層的關(guān)鍵。在消除殘余應(yīng)力過(guò)程中要把握好時(shí)間，并在加熱時(shí)做到內(nèi)外一致，溫度均勻。

四、堆焊時(shí)盡量采用多層焊，這樣相當(dāng)于前層對(duì)后層預(yù)熱，后層對(duì)前層熱處理，能夠細(xì)化晶粒減少裂紋，同時(shí)不同層間金屬相互混合均勻，化學(xué)成分均勻，多層堆焊層堆積像復(fù)合輥一樣，能夠提高軋輥的使用壽命。堆焊層的厚度要略高于母材，這樣焊后能有一個(gè)磨削加工余量，保證軋輥的尺寸。

4.結(jié)論

采用埋弧自動(dòng)焊堆焊的方法修復(fù)大型軋輥，采用H501焊絲匹配260焊劑，經(jīng)過(guò)250℃～320℃溫度預(yù)熱，焊后600℃回火處理獲得的對(duì)焊焊縫，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)和實(shí)際運(yùn)用證明這種修復(fù)技術(shù)修復(fù)的軋輥，在耐磨性，耐沖蝕性等方面均達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)的技術(shù)要求。

[參考文獻(xiàn)]

[1]浦仕東，李洪德，高興輝等.型材BD軋輥堆焊修復(fù)工藝的實(shí)踐及運(yùn)用[J].中國(guó)建材科技，2017，26（04）：103-106.

[2]張本彤，袁維.軋輥修復(fù)方法的研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018（01）：126-128.

[3]張志學(xué)，孟輝，王保國(guó).對(duì)大型軋輥修復(fù)的幾點(diǎn)思考[J].河北企業(yè)，2013（09）：94.

（作者單位：遼寧工程職業(yè)學(xué)院，遼寧 鐵嶺 112000）