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浅谈热轧辊堆焊修复工艺 裴红全，王晓芳，郝建军 （北京金太阳药芯焊丝有限公司，北京 102433 ） 摘要：本文叙述了热轧辊堆焊的重要意义，重点阐述了自制的埋 弧堆焊焊丝 YD403M 和 YD405M 堆焊效果，采用自制的埋弧堆 焊焊丝耐磨性能和抗热疲劳性能良好，完全可以解决大中型热轧 辊堆焊修复问题，降低生产成本，提高生产效率。 关键词：轧辊 堆焊修复 热处理 轧辊是轧钢生产中的重要部件之一。在轧制生产中，轧辊与 所轧金属直接接触，使金属产生塑性变形，在整个生产过程中轧 辊因磨损而消耗的部分约占轧辊总重量的 10%～20% 。因此，轧 辊的质量和使用寿命直接关系到轧机的生产效率、产品质量及生 产成本。我国对轧辊需求量很大，因此，对轧辊失效形式以及修 复技术进行研究具有重要意义。 随着焊接技术的不断发展，焊接以其特有的优点进入轧辊修 复业和制造业中，轧辊堆焊是指在去除轧辊表面的疲劳层或缺陷 后，采用合理的堆焊方法和工艺，在具有一定强度和韧性的廉价 的辊芯材料上堆焊上一层硬度高、耐磨性好、耐疲劳性强的金属 表面层。因此轧辊堆焊技术为轧钢生产中降低轧辊消耗、提高轧 辊使用寿命提供了可能。 1. 热轧辊的失效形式 1 热轧工作辊的失效主要是由于粘着磨损以及钢板表面氧化皮 等硬质点引起的磨粒磨损造成的；同时，热轧辊在使用时与高达 1200℃的钢板接触，其表面最高温度达 600～700℃，在随后的高 压水喷冷过程中，冷热疲劳开裂严重，造成表面剥落而加速磨损， 更为严重的情况下，会产生环形裂纹，导致断辊。 2.轧辊堆焊工艺 2.1 焊前准备 将报废的轧辊进行表面车削加工，去掉表面锈蚀、裂纹和疲 劳层，如有裂纹必须用碳弧气刨开破口，开至裂纹根处，然后用 奥氏体焊丝将其堆平，施焊时要求控制热输入防止再次开裂。清 理后的轧辊要求表面光亮、光滑，无表面缺陷。对于多次堆焊的 轧辊，需用超声探伤，检测内部结构，确保内部无缺陷才可进行 堆焊修复。 2.2 防裂措施 2.2.1 冶金措施 选择合适的焊接材料，尽量使堆焊层的化学成分与母材的化 学成分相近，同时硬度要符合要求。 同时严格控制氢的来源选用 低氢型的焊剂，堆焊层使用 HJ107 ，这是一种低氧化性烧结型焊 剂，不仅对焊缝合金元素的氧化烧损较低，而且焊缝氢含量也较 少。在焊剂使用前，烘干焊剂，焊剂在烘干箱内进行 300℃×2h 烘干。同时对焊丝、轧辊表面的锈蚀、油污等仔细清理，严禁水 2 分侵入焊缝。以上几种都是有效的防裂措施，可以降低堆焊层的 开裂倾向。 2.2.2 工艺措施 为了防止冷裂纹的产生，在焊接前将轧辊放入中型加热炉中 进行 450～500℃预热，保温 7～8h，以减小淬硬倾向，使马氏体 自回火，加速氢的逸出，消除部分应力。 由于堆焊轧辊是多层多道焊，后层对前层有热处理作用同时 焊缝中氢的积累也逐层增加，拘束应力也逐层增大，所以必须严 格控制道间温度，进行补充加热。如果道间温度不足，就相当于 预热温度偏低，起不到防止裂纹的作用。因此堆焊过程中采用 2 班倒不间断焊接，道间温度控制在 350℃左右，夜间轧辊回炉保 温，保温温度控制在 300℃以上。 堆焊完成后还要对堆焊层焊后热处理，对堆焊轧辊进行去应 力退火，退火温度为 500～550℃，退火的时间基本保持在每一寸 直径保温 1 小时，2～8h 后随炉冷却，可消除应力 80%～90%， 加速氢的逸出，使堆焊层的硬度较均匀一致。 3. 自制埋弧堆焊焊丝 随着近年来对钢材质量要求的提高，轧制过程的强化，难变 形金属及合金钢轧制的增加，对轧辊使用的条件要求也越来越严。 通常要求轧辊芯部具有一定的韧性，以便承受扭转和弯曲应力； 同时要求轧辊表面具有较深的耐磨层，并具有较高的耐疲劳强度。 3 上述两方面的要求在冶金轧辊生产上往往是相互矛盾的。 根据实际热轧辊的工作工况，我公司凭借多年的研发实力， 与北京工业大学专家教授合作开发了专用于热轧辊堆焊修复的系 列堆焊药芯焊丝 YD405M 及 YD403M