熱軋支撐輥的堆焊修復(fù)強(qiáng)化工藝技術(shù)

熱軋支撐輥的堆焊修復(fù)強(qiáng)化工藝技術(shù)摘要：介紹了梅山熱軋支撐輥的堆焊修復(fù)工藝。熱軋支撐輥的堆焊難點(diǎn)主要是堆焊層開裂，通過(guò)工藝調(diào)整，可解決堆焊層開裂問(wèn)題。熱軋支撐輥堆焊修復(fù)后的使用效果接近新輥，而堆焊成本僅為國(guó)產(chǎn)新輥的1/3,經(jīng)濟(jì)效益可觀。一、 概述梅山1422熱軋帶鋼生產(chǎn)線有在線支撐輥20支，全部為鑄鋼輥，其中有日本和英國(guó)等的進(jìn)口輥，也有國(guó)產(chǎn)輥。支撐輥的損壞形式除了正常磨損外，還有疲勞裂紋、輥面剝落等，有些支撐輥因工作層存在鑄造缺陷，而不得不將缺陷厚度范圍內(nèi)的工作層全部車削去除。支撐輥的工作層尺寸低于下限值時(shí)，其服役周期便結(jié)束，如作廢輥處理，則浪費(fèi)晾人。如何充分發(fā)揮舊輥的“綠色”再利用潛力，達(dá)到降本增效的目的，這是冶金企業(yè)非常關(guān)心、重視的課題。為此，我們?cè)诔晒φ莆斩押感迯?fù)粗軋工作輥的技術(shù)基礎(chǔ)上，探索、開發(fā)了熱軋支撐輥的堆焊修復(fù)、強(qiáng)化工藝技術(shù)。二、 熱軋支撐輥的工況、材質(zhì)及匹配的堆焊材料分析支撐輥與工作輥直接接觸，其主要承受高壓力、一定的熱應(yīng)力、疲勞應(yīng)力及磨損的綜合作用，因此，其輥面材質(zhì)應(yīng)具有一定的強(qiáng)度、高的疲勞強(qiáng)度、熱沖擊性能、抗磨損性能。梅山熱軋支撐輥典型規(guī)格為：巾1390mm(輥面直徑)X1429mm(輥面長(zhǎng)度)X3924mm(總長(zhǎng))，重量25444kg/支。幾種梅山熱軋支撐輥的化學(xué)成分見(jiàn)表1。熱軋支撐輥對(duì)堆焊材料的性能要求：較高的硬度60?70HSD,保證其剛度和耐磨性。高強(qiáng)度，避免斷輥。高疲勞強(qiáng)度，防止網(wǎng)狀裂紋和剝落。良好的熱沖擊性，防止輥而局部受熱產(chǎn)生軟點(diǎn)。良好的焊接性。據(jù)此，我們選擇低碳低合金104焊絲配431焊劑作打底層，選擇耐磨性較高的Stoody224H焊絲配107焊劑作工作層，堆焊硬面層硬度達(dá)67?74HSD，堆焊層成分見(jiàn)表2。

衆(zhòng)2堆埠屋熔敷金厲成分｛履址分?jǐn)?shù)）CSiMnCrMnw￡p□121卅2.D1.2—<11.(113<O.O2M1:作瞑實(shí)測(cè)応035O.-851.626.50.0L.U<k0!7n.oik三、主要堆焊裝備埋弧堆焊電源的型號(hào)為ZXG—1000R，自動(dòng)焊劑烘箱的型號(hào)為NZHG6—500內(nèi)熱式鼓風(fēng)型。采用自行設(shè)計(jì)并多次改進(jìn)的多功能輥體堆焊裝置，這是一種適合支撐輥、工作輥等大型輥體堆焊的特種設(shè)備（見(jiàn)圖1）,主要由動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、支承架、爐體、爐頂工作平臺(tái)等部分組成。大型輥體安裝與其軸頸匹配?IfffHC衛(wèi)眼I冬訪低堆卅盟銳i.eE同訊?,躱世譽(yù)3.術(shù)壯箝」溝私5.勸恥怪人，Midi7.i'i：JYh?.I冷下話9.小臺(tái)車10.牟il”猜I島也垢申■牛13..Til14.鳥下邪I父那讀劭16.掉劍獅版LT.酣副母（淀壯拘悅炸按川車E9.+'■￡用扯唯冊(cè)川20.焊劃料斗的保護(hù)托圈工裝后，擱置在支承架上，通過(guò)動(dòng)力裝置使其轉(zhuǎn)動(dòng)，輥身置于爐膛內(nèi)，部分輥頸和與之配合的保護(hù)托圈置于爐外，預(yù)熱、堆焊和熱處理過(guò)程中，輥體始終轉(zhuǎn)動(dòng)。爐體主要由前上部、前下部、后上部、后下部、爐蓋和兩端開孔的圓柱形爐膛等組成，能自由拆分，結(jié)構(gòu)緊湊。爐膛內(nèi)分區(qū)均勻布置LCD履帶式遠(yuǎn)紅外加熱板，總加熱功率為300kw，各加熱區(qū)通過(guò)智能溫控系統(tǒng)獨(dú)立控溫，且通過(guò)電源調(diào)頻改變功率輸出，可控性好。爐頂工作平臺(tái)上有狹長(zhǎng)的活動(dòng)爐頂，移開爐頂，形成堆焊槽，堆焊機(jī)頭可伸入堆焊槽內(nèi)對(duì)輥體表面堆焊。由于堆焊槽部位溫度高、堆焊平臺(tái)與輥體表面距離較大，故焊接機(jī)頭進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)（見(jiàn)圖2），保證了焊接穩(wěn)定性及可操作性。圖2改進(jìn)型的坤接機(jī)頭「電軌絞按頭2送娥就枸鼻導(dǎo)時(shí)管＜

匚窩溢理爼線接頭&大導(dǎo)電嘴化連按甥桂&小帶電囁JU??劑漏轄四、堆焊熱軋支撐輥的工藝流程及措施在堆焊熱軋支撐輥時(shí)，我們采用了創(chuàng)新的短流程堆焊修復(fù)工藝。所謂短流程是指修復(fù)周期短、堆焊工序少而簡(jiǎn)單，以及沒(méi)有太多的中間環(huán)節(jié)，修復(fù)效率高。創(chuàng)新的短流程堆焊修復(fù)工藝眾所周知，大型軋鋼廠都有配套的磨輥裝配車間，用于車削、磨削、裝配、更換軋輥。利用磨輥裝配車間的起重、裝配、車削等設(shè)備，在車間內(nèi)設(shè)立一個(gè)小型的堆焊工位，將軋輥的堆焊修復(fù)過(guò)程安排在軋鋼廠的磨輥裝配車間，這樣就避免了傳統(tǒng)修復(fù)時(shí)委托堆焊工廠所產(chǎn)生的中間周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)多的缺陷，大大縮短了堆焊修復(fù)進(jìn)程，用戶也能很好地跟蹤軋輥的堆焊情況。軋輥從進(jìn)廠服役，然后多次堆焊修復(fù)循環(huán)利用，直到最終報(bào)廢，全部過(guò)程都在軋鋼廠，很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)軋輥的終身跟蹤管理，這是實(shí)現(xiàn)短流程堆焊修復(fù)方法的第一步驟。圖3是軋輥短流程堆焊修復(fù)方法應(yīng)用時(shí)，堆焊工位在軋鋼廠的平面布置圖。l__ ..堆焊工位関3堆駕二位在軋樹廠的*血布置圈實(shí)現(xiàn)短流程堆焊修復(fù)扎軋焊的第二步驟是：應(yīng)用堆焊、熱處理提一體化的多功能輥體堆焊裝置。該堆焊裝置的工作原理是綜合大型堆焊機(jī)床、大型熱處理爐的基本結(jié)構(gòu)，具有預(yù)熱、堆焊、層間保溫、熱處理等多種功能，優(yōu)化了設(shè)備資源配置，使大型輥體堆焊過(guò)程中的預(yù)熱、堆焊、熱處理三個(gè)工序集中于同一裝置操作，工序少而簡(jiǎn)單，縮短了堆焊生產(chǎn)流程，提高了堆焊修復(fù)效率。熱軋支撐輥的堆焊工藝流程堆焊前原始記錄一清除熱疲勞層一焊接材料準(zhǔn)備，應(yīng)用多功能輥體堆焊裝置先后對(duì)支撐輥預(yù)熱一堆焊打底層一堆焊合金工作層一中間去應(yīng)力熱處理，再堆焊合金工作層一最終去應(yīng)力熱處理f緩冷后出爐f初檢；車削加工f終檢f待用。具體工藝措施如下：堆焊前準(zhǔn)備堆焊前，對(duì)熱軋支撐輥進(jìn)行原始尺寸、表面形貌記錄，主要目的是用于堆焊前后的對(duì)比，并使堆焊有針對(duì)性；車削、清除熱疲勞層，探傷檢測(cè)、確保疲勞龜裂徹底除凈，并在此基礎(chǔ)上再車削、下切5mm左右，進(jìn)一步清除微觀的疲勞損傷層，再對(duì)車削后的輥面尺寸記錄，確定堆焊層厚度、材料消耗、后續(xù)堆焊工藝流程。然后，熱軋支撐輥兩端軸頸安裝匹配的軸頸保護(hù)托圈工裝后，擱置在多功能輥體堆焊裝置的支承架上，熱軋支撐輥的局部軸頸位于堆焊裝置爐膛內(nèi)，對(duì)此處的局部軸頸刷涂抗高溫氧化涂料。保持輥體和托圈工裝一起連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。堆焊裝置爐膛內(nèi)的LCD履帶式遠(yuǎn)紅外加熱板通電，對(duì)輥體預(yù)熱至200°C，保溫6h,用A307焊條在輥面的兩側(cè)邊緣焊接80?100mm寬的引弧板托圈，保證輥面的堆焊成形，并有效地防止焊劑流淌。然后，使輥體溫度以低于50C/h的速度緩慢升溫至450C，保溫12h。焊劑HJ107在烘箱預(yù)熱至300C、保溫2h以上，待用。堆焊輥體預(yù)熱充分后，將堆焊裝置的下部爐體、活動(dòng)爐頂移開，改進(jìn)后的焊接機(jī)頭伸入堆焊槽，對(duì)輥面堆焊。堆焊時(shí)采用環(huán)焊縫螺旋堆焊法，主要堆焊工藝參數(shù)見(jiàn)表3。表3熱軋盍撐輕鶴面的主姜堆焊工藝泰數(shù)■./藥芯焊笙悍制A'/A加mm1環(huán)蚪轡搟搖率- *-r-. n■1'■（紛.■|]代號(hào)輕mmIW斗1IJ4SI3O-36420-4800^-0.454HO224H4HJ1D730-36450-5000.4-Q.4541^-50打底過(guò)渡層至少3層、總厚度一般不小于8mm，當(dāng)輥體車削疲勞層多，導(dǎo)致初始直徑較小時(shí)，打底過(guò)渡層的總厚度可提高，既降低了堆焊成本，又減少了過(guò)厚合金工作層的應(yīng)力，以避免開裂危險(xiǎn)。堆焊工作層時(shí)，由于厚度一般較厚，所以特別要注意層間的溫度控制、設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，以及適當(dāng)?shù)闹虚g去應(yīng)力熱處理。堆焊過(guò)程中，對(duì)局部焊瘤、凹陷、漏弧斑、微裂紋等缺陷應(yīng)及時(shí)清除、補(bǔ)焊，當(dāng)然，這在多功能輥體堆焊裝置上是很容易實(shí)現(xiàn)的。去應(yīng)力熱處理根據(jù)車削情況，熱軋支撐輥的輥面的單邊堆焊厚度約50?125mm不等，堆焊層厚度一般較厚，為減少堆焊應(yīng)力，防止堆焊開裂，應(yīng)注意保溫、去應(yīng)力熱處理。去應(yīng)力熱處理分中間去應(yīng)力熱處理、最終去應(yīng)力熱處理兩個(gè)過(guò)程。堆焊時(shí)，多功能堆焊裝置的爐膛內(nèi)，上部爐體的LCD履帶式遠(yuǎn)紅外加熱板始終帶電加熱，保證層間溫度，每堆焊約30mm的堆焊層，需進(jìn)行一次中間去應(yīng)力熱處理。中間去應(yīng)力熱處理時(shí)，移開焊接機(jī)頭，將多動(dòng)能堆焊裝置組合成封閉的圓柱形爐膛，爐膛內(nèi)的所有LCD履帶式遠(yuǎn)紅外加熱板通電，對(duì)輥體加熱，使輥體溫度以低于50°C/h的速度緩慢升溫至560°C、保溫20h,然后隨爐冷卻，通過(guò)智能溫控系統(tǒng)使降溫速度＜40C/h，冷至低于100C后，自然冷卻。最終去應(yīng)力熱處理后，記錄堆焊后的槽形輥面尺寸和表面形貌，拆除軸頸保護(hù)托圈工裝，在不損壞軸頸的前提下，清除抗高溫氧化涂料，將堆焊后的熱軋支撐輥車削加工至尺寸要求和表面粗糙度要求。五、 熱軋支撐輥的堆焊質(zhì)量控制及效果堆焊熱軋支撐輥的主要難點(diǎn)是堆焊層開裂。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期工藝試驗(yàn)和堆焊實(shí)踐，我們總結(jié)了堆焊層開裂的主要因素：疲勞裂紋車削不盡由于車削輥面疲勞層的刀紋一般較粗，因而小的疲勞紋不易被發(fā)現(xiàn)，這便為堆焊層開裂提供了裂紋源，即使焊后不馬上裂，使用時(shí)也會(huì)開裂或大塊掉肉、剝落。預(yù)熱和層間溫度控制預(yù)熱不夠、輥面層間溫度偏低、堆焊裝置的加熱失控等因素很容易造成開裂。熱處理工藝熱處理溫度偏低、保溫時(shí)間不足、加熱或冷卻速度過(guò)快等因素可造成堆焊層應(yīng)力消除不盡或增加新的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致堆焊層開裂。因此，我們采取以下措施來(lái)控制、避免堆焊層開裂：焊前嚴(yán)格探傷，確保疲勞裂紋徹底車削干凈；嚴(yán)格控制預(yù)熱和層間溫度，經(jīng)常檢查電加熱設(shè)備、加強(qiáng)爐膛的密封保溫；控制合適的熱處理工藝，特別是冷卻時(shí)，不僅隨爐冷卻，而且采用“智能控溫、電加熱輔助爐冷“工藝，嚴(yán)格控制300C前的冷卻速度。實(shí)踐表明：應(yīng)用國(guó)內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平的多功能輥體堆焊裝置，采用科學(xué)、合理的堆焊修復(fù)工藝，成功解決了國(guó)內(nèi)普遍存在的支撐輥堆焊層開裂難控制的問(wèn)題。熱軋支撐輥經(jīng)成功堆焊，堆焊層的表面平均硬度為74HSD,高低落差不超過(guò)5,著色和超聲波探傷檢測(cè)，堆焊層沒(méi)有裂紋和超過(guò)①2mm當(dāng)量平底孔的缺陷，性能技術(shù)指標(biāo)符合熱軋支撐輥的質(zhì)量要求。多年來(lái)，我們完成了梅山公司每年的熱軋支撐輥堆焊修復(fù)工作，堆焊修復(fù)后的熱軋支撐輥使用效果接近新輥，而修復(fù)成本約20萬(wàn)元/支。遠(yuǎn)低于國(guó)產(chǎn)新輥60萬(wàn)元/支、進(jìn)口新輥80萬(wàn)元/支的投資。顯著降低了輥耗，達(dá)到了降本增效的預(yù)期目標(biāo)，效果令人滿