连铸辊埋弧堆焊焊接修复工艺.doc

连铸辊的埋弧自动焊堆焊修复工艺 ?? 发布日期：2011-10-13 ??来源：现代焊接2011年106期 ??作者：刘社琴 ??浏览次数：1271 摘 要：本文分析了连铸辊损坏的原因，阐述了采用埋弧自动堆焊工艺方法使用药芯焊丝堆焊连铸辊的工艺措施，修复后的连铸辊能够满足现场工况条件的使用要求，达到了新连铸辊的质量和使用寿命，资源得到了有效的再生利用，从而降低了生产成本，具有很好的经济效益和社会效益。 ???? 我公司修复了一批连铸辊，其直径为φ160~340mm不等，辊身长度L= 373~626mm不等，母材材质为42CrMo，堆焊后辊子表面硬度为HRc43~47，其结构见图1。连铸辊是连铸设备的关键备件之一，在热疲劳、氧化、腐蚀、磨损的工况条件下服役，经过使用一段时间后，会出现表面龟裂、裂纹、磨损、弯曲、剥离掉肉、氧化与腐蚀鳞皱等缺陷，而这些缺陷直接影响到板坯质量而不能使用需要修复，因些有必要分析连铸辊使用过程中的损坏原因，并制订适宜的连铸辊的修复工艺。? ? 1?? 连铸辊产生损坏的原因分析 ?????连铸辊在生产过程中产生损坏的原因主要有以下四个方面：1）连铸辊在与高温铸坯接触的同时，受到高压冷却水的快速冷却，承受着反复高温急冷、急热，这样的冷热循环造成严重的冷热疲劳作用；同时连铸辊还受到板坯鼓肚力和静压力的交变机械应力作用；当连铸过程中出现滞坯和漏钢时，连铸辊还受到非平衡热和非平衡应力的作用；这些因素的共同作用下，连铸辊辊面出现不同程度的网状热裂纹和弯曲变形。2）辊面与高温铸坯接触，受到高温氧化、冷却水和连铸生产用的保护渣中的氟离子的腐蚀作用，引起连铸辊辊面氧化、腐蚀鳞皱脱落，使辊子外径减薄, 导致辊面磨损，甚至导致辊子报废。3）原材料质量的好坏是造成连铸辊损坏的原因之一，原材料中非金属夹杂物含量较多，锻造不当，保留了铸态形貌、枝晶间的低熔点夹杂物、化学成分偏析铸态缺陷，调质处理温度过高或保温时间较长，形成魏氏组织，降低低了连铸辊的力学性能。4）堆焊材料的质量直接影响着连铸辊的工作质量，连铸辊若采用以碳作为固溶强化元素来提高堆焊层的硬度，由于碳在高温下（400~900℃）极易与Cr形成Cr23C6金属间化合物，造成堆焊层尤其是搭接过渡区出现贫铬现象，而连铸辊长期处在高温潮湿的环境下工作, 易造成堆焊层晶间贫铬开裂损坏。 2??? 连铸辊的埋弧焊堆焊修复工艺 ??????考虑连铸辊处于重载、高温急冷、急热、潮湿腐蚀的工况状态，根据本单位现有条件，选择了埋弧焊自动焊的工艺方法进行堆焊。 ??????埋弧焊自动焊连铸辊的堆焊修复过程分三个部分，即焊前准备、堆焊、焊后处理及无损检验，其堆焊修复的工艺流程如下： ??????旧辊车削——探伤——预热——辊面堆焊——焊后处理——焊后粗车 ——探伤——精加工——检验入库 2.1 焊前准备 2.1.1????旧辊表面清理 ???????为了保证辊子堆焊层的质量，提高辊子堆焊效率，在堆焊前必须对辊子表面进行清理，除去辊身上的油污和铁锈等杂物。 2.1.2??? 旧辊堆焊前粗车车削 ???????辊子使用后由于严重的热磨损、热疲劳，致使辊子表面凹凸不平并有网状龟裂，堆焊前粗车车削就是将各种裂纹和砂眼彻底清理干净，对于环裂纹深处，采用局部车削的方法将裂纹清除，对个别的深孔沙眼，就需用电钻将沙眼钻深、扩大，再用手工电弧焊补焊。车削量的选择应根据废旧辊子表面的缺陷深度等具体情况来确定，一般旧辊堆焊前疲劳层至少车削至D-10mm（D为辊身直径）。 2.1.3??? 探伤 ??????? 辊子粗加工后要进行探伤，是为了检查辊子有无严重内部缺陷，或者是检查裂纹是否车净，粗车车削后进行探伤是为了最后确认要堆焊的辊子是否合格。 2.1.4??? 辊子预热 ??????? 预热是防止堆焊层出现裂纹最有效的措施，当辊子碳当量大于0.55或者辊子直径大于φ300mm时，辊子堆焊前必须进行预热，预热目的是减少堆焊层金属的冷却速度，使基本金属在马氏体相变临界点以上温度，可以进行比较充分的分解，也就能避免堆焊层金属马氏体相变，防止堆焊焊缝区附近的裂纹产生，另外预热可以减少堆焊层液态金属的结晶偏析，增加结晶的间隔时间，以减少热应力的产生，避免堆焊层金属产生结晶裂纹。 ??????? 预热温度应保持在堆焊材料的马氏体相变Ms点以上，该种连铸辊的预热温度为150~250℃，为了保证整个连铸辊的内外温度均匀，加热时把连铸辊放在埋弧焊机床上用三爪卡盘夹紧, 带动连铸辊缓慢均匀地转动，并用加热器喷管对连铸辊进行缓慢地加热，直至温度升到预热温度。在天冷时，辊子在堆焊过程中未进行堆焊工作的一端容易使预热温度迅速降低，为保证必要的预热温度，在未堆焊的一端要继续加热，使其保持预热温度，同时焊剂要在400℃时烘干，并保温2h。 2