PDF《大型热轧支撑辊堆焊修复制造技术》

(2) 采用单丝多机头(条件允许,至少

4 个机 头)同时施焊,各机头轴向移动应单独控制,并在 堆焊作业时,做到同步、稳定、可靠.机头移动采 用交流变频调速,调速范围满足堆焊支撑辊连续螺 旋参数要求;

(3) 机头的垂直升降,调整过程须平稳,提升 高度范围满足堆焊支撑辊参数要求;

(4) 由于连续堆焊作业时间长,要求整个堆焊 系统各个部分都要保持稳定、 可靠, 不出任何故障. 2.2 大型轧辊堆焊辅助装置要求 辅助系统中必须有带自动测温、控温系统的电 加热(或燃气加热)保温罩装置,目的是为了确保 支撑辊堆焊作业过程中的层间温度技术要求,这一 点对于大型支撑辊的堆焊修复尤其重要.另外为了 满足长时间的连续埋弧堆焊作业需求,焊剂自动送 给装置也必须配备.

3 堆焊修复工艺 3.1 堆焊材料的选择 3.1.1 焊丝的选择 针对大型热轧支撑辊的不同材质(50CrMo、 70Cr3Mo、3%CrMoV)以及轧制的特性要求,可 选用马氏体系不锈钢或耐磨性、强韧性和热稳定性 好的 Cr-Mo-V(或Cr-Mo-W-V-Nb)低碳热工具钢 成分的埋弧堆焊用药芯焊丝材料进行堆焊修复.表1为推荐的堆焊焊丝材料合金成分范围(参考) . 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

1 0.15~ 0.35 0.50~ 1.20 0.50~ 1.80 11.50~ 14.50 0.40~ 0.80 0.50~ 2.50 1.00~ 2.00 0.10~ 0.30 0.10~ 0.30 支撑辊 工作层

2 0.10~ 0.30 0.20 ~0.70 1.00~ 2.00 4.50~ 6.50 -- 0.50~ 1.50 1.00~ 2.00 0.30~ 0.60 2.00~ 3.50 支撑辊 工作层

3 0.10~ 0.20 0.20~ 0.70 1.50~ 2.50 1.00~ 2.50 -- 0.40~ 0.60 -- -- -- 支撑辊 过渡层

4 0.08~ 0.12 0.20~ 0.60 0.80~ 1.20 0.50~ 1.00 0.40~ 1.20 0.20~ 0.40 -- -- -- 支撑辊 打底层 由于大型热轧支撑辊母材的含碳量或合金含 量过高,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,推荐 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.为进一步降低母材和堆 焊层界面的脆化以避免支撑辊使用过程中产生局 部剥落,在过渡层材料堆焊前,可先实施打底层材 料的堆焊. 为满足大型热轧支撑辊的轧制特性要求以及 堆焊技术要求,辊身工作层堆焊金属基体组织设计 为强度高、相对韧性好的单一低碳回火马氏体,同 时在基体上分布着均匀细小的弥散合金碳化物. 由于针对原辊使用中发生的辊面局部剥落情 况,经微观断口组织分析,造成的原因大多为片状 或长条状的非金属夹杂物,因此,这里特别强调, 要对焊丝材料的纯度提出较高的要求,即尽可能降 低S、P、H 以及有害的非金属夹杂物(硫化物、 硅酸盐、氧化物等)含量. 焊丝规格为:Φ4.0mm 或Φ5.0mm. 3.1.2 焊剂 选用国产经专门研制生产的碱性烧结焊剂.碱 性烧结焊剂的渣系为:MgO-Al2O3-CaF2-SiO2,碱度BIIW约为:1.8,化学活性系数Af为:0.15. 选用原因: (1) 提高焊剂碱度可以降低焊缝金属的含氧量 和含硫量,提高其韧性和抗裂能力;

(2) 为解决高温脱渣问题,应降低焊剂的化学 活性(熔炼焊剂HJ260 的化学活性系数Af≈0.46) 并加强脱氧. 应用实践表明:选用的国产碱性烧结焊剂比 HJ

260、HJ

108、SJ301 等焊剂具有更优良的工艺 性能,尤其是具有优良的高温脱渣性能,完全能满 足大型热轧支撑辊的堆焊要求. 3.2 堆焊修复工艺方案 采用下述工艺流程对大型热轧支撑辊进行堆 焊修复: 堆焊用 辊坯整备 辊坯焊 前预热 保温堆 焊作业 热处理 后检查 焊后 机加工 成品 检测 成品涂 油、包装 焊后 热处理 中间 热处理 图1大型热轧支撑辊堆焊修复工艺流程图 3.2.1 堆焊用辊坯整备 堆焊修复前,对旧辊辊坯进行疲劳层车削、超 声和磁粉(或渗透)探伤、局部缺陷焊补、保证堆 焊工作层厚度车削的整备工作. (1) 辊颈探伤 在辊面加工前,对辊颈进行超声波和渗透探 伤,若发现有严重缺陷(特别是辊身与辊颈过渡区 内) ,则终止对该辊的后道加工. (2) 辊面车削加工 将辊面疲劳层完全去除,并车削至保证堆焊层 厚度要求. (3) 局部缺陷焊补 对于局部缺陷,首先要确保缺陷完全清除,车 削较深之处,可采用打底和过渡层焊材进行焊补, 使之平整. (4) 辊面探伤 对已车削辊面进行检测,检查疲劳层是否车削 净及辊身是否存在裂纹等缺陷,若仍有缺陷,则需 继续车削,消除隐患.如果超声探伤出辊坯有严重 内伤,则不允许再进行该辊坯的堆焊修复工作. 3.2.2 焊前准备工作 辊坯预热前,要在辊身的两端装上挡环.挡环 为焊接式(一次性) ,用薄钢板(厚度≥6mm)制成,并环向对接点焊在辊身两端.挡环的作用是托 住焊剂,防止在堆焊时发生熔渣流淌,从而保证在 辊身两端得到良好的堆焊层形状. 3.2.3 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,参考经验公式: ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( Al Co W Mo Cu Ni Cr V Si Mn C F T %