热轧卷取机夹送辊表面堆焊修复技术

热轧卷取机夹送辊表面堆焊修复技术

公维秋牟志鹏

日照钢铁有限公司山东276806

摘要：本文主要就热轧卷取机夹送辊表面堆焊修复技术进行分析，探究热轧卷取区域夹送辊磨损机理。进而使用较为适宜的堆焊施工材料，编制出一套较为完善的堆焊修复工艺技术。以此来最大限度的提升夹送辊的在线使用时间。就在线的实验证明，各类不同种类的焊材以及焊接工艺会直接影响到其实际的使用年限。

关键词：夹送辊；表面堆焊；焊接材料；焊接工艺

引言

热轧带钢卷取机夹送辊及助卷辊是用来生产热轧带钢的重要机械设备。其会起到一个导向以及轧制的效用，夹送辊及助卷辊辊面的品质会直接决定钢板的实际质量，且夹送辊工作温度会控制在600摄氏度，且其上下温度的浮动数值不超过100摄氏度，其需要承受比较大的压力数值，需要夹送辊辊面自身带有极强的耐热疲劳性能以及耐磨性能等，尽可能的延长夹送辊辊的使用年限，选用科学经济性的方式来将一些特殊材料堆焊在其上，构建一种复合型材料的工程结构，完善热轧卷取机夹送辊表面堆焊修复技术。

1焊材的选择

夹送辊的使用状态和板材种类、辊面硬度有着极为紧密的联结关系，需要尽可能的提升辊面硬度数值，以此来降低粘钢的发生频率。在对焊层中，其耐磨性以及耐热性比较好，其堆焊层内的金属元素也十分的丰富。目前，我国大部分的钢厂都会使用熔敷金属成分相似焊接材料进行施工，让这类焊接材料当做夹送辊表面堆焊材料。在堆焊之后，夹送辊表面的使用寿命会有所提升，可以有效的提升其实际的预期效果，但是受到其使用材料的性能各不相同，且工艺技术的使用方面也存在着极为明显的差异，这就让一些夹送辊辊面堆焊层出现砂眼以及硬度不均匀等的缺陷问题。为了能深入的了解到热轧卷取区域夹送辊的在线使用情况，本文以我国某一公司的轧制钢种种类以及使用工况等各类因素进行探究，通过对各类不同种的焊丝开展试验工作，评定各个批次当场的施工原材料，分析焊丝的实际成分，并对其硬度进行精准的测量，设定好硬度的参数数值。

2设定修复方案

2.1夹送辊的构造及失效机理

夹送辊是CSP生产线后部卷取机械的重要组成部件之一，其作用为在开始卷取时咬入带钢，使带钢头部向下弯曲并沿导板方向顺利地进入卷桶，并建立卷取操作所需的张力。上夹送辊为空心辊焊接结构，下辊为实心。上、下夹送辊均为硬质耐磨表面，冷却方式均为外水冷却方式。热连轧夹送辊承受500℃以上钢带高速冲撞和甩尾打击，而且辊子与钢带之间相对速度差时有发生，因此夹送辊损坏失效行为主要为磨损、粘钢和局部小块剥落。其中粘钢是由于相对速度差引起的粘着磨损。

2.2夹送辊的修复路线及修复工艺

根据焊接材料及工艺方法，最终确定工艺路线为：夹送辊粗加工—辊面着色探伤—端面挡边—预热—管状焊丝堆焊—焊后热处理—辊面粗加工—辊面着色探伤—辊面精加工—辊面着色探伤—辊面打磨—辊面硬度检验—超声波探伤—动平衡试验—合装—装机使用。由于堆焊层厚度高，堆焊层数多，同时由于堆焊工艺、药芯焊丝或焊剂本身缺陷，经常出现网状裂纹。针对不同的焊接材料，制定一对一的修复工艺，在试验过程中严格按照工艺文件执行。以其中224焊丝为例，工艺方案如下。

（1）辊面粗加工

根据图纸堆焊层技术要求确定车削尺寸，要求车削尺寸较堆焊层厚度小4～5mm，并对辊身进行着色探伤和硬度检测，确保辊面硬度在35HRC以下，辊身无裂纹等缺陷。

（2）辊子端面挡边

对辊子端面进行挡边，确保堆焊过程中焊接到边部。

（3）工件预热

以80℃/h的速度升温至300℃，保温10h后开始堆焊作业。

（4）焊接参数

为了避免硬质合金层直接与母材堆焊时出现裂纹问题，先进行打底层的堆焊，且堆焊工作应连续进行，要求焊缝排布均匀，焊接规范稳定。打底层和硬质合金层堆焊采用不同的焊接参数。

（5）缺陷的处理

①裂纹缺陷

在实际的焊接过程中，一旦其产生了裂纹缺陷等的问题，就必须要停止做功，不可继续进行堆焊的处理，同时还应当使用角磨机对其进行打磨，使用着色探伤法来精确的观察其是否存在缺陷问题，在确保其不存在缺陷问题之后，进行堆焊。如果其裂纹问题比较严重，那么就需要在退火之后进行裂纹的处理，并再次开展预热以及堆焊的施工，探究裂纹实际产生的主要原因，以其原因为基准，设置出具有针对性的解决方案。焊接过程中出现裂纹缺陷时，停止堆焊，用角磨机进行打磨后，着色探伤至无缺陷后再次进行堆焊；裂纹严重时，应退火后对裂纹进行车削处理，重新进行预热及堆焊作业。裂纹产生原因主要为焊丝成分、焊接温度、焊接参数等，针对不同问题制定相应的解决措施。

②沙眼、气孔等缺陷。

每堆焊一层，检查表面状态，存在气孔、沙眼等缺陷时，用角磨机对缺陷部位进行打磨，直至目测无缺陷后，再采用堆焊机头进行补焊处理。

2.3成分、硬度的检测

精加工后对辊面的硬度进行检测，沿辊身轴线方向每100mm检测6个点，并且将辊面旋转180°的对称位置同样进行硬度的检测，要求硬度分布均匀。为了对不同焊丝堆焊的辊子上线使用情况进行对比分析，精加工后，采用红外光谱仪对合金成分进行检测•修复与再制造•成分检测结果表明，采用224焊丝堆焊后的试块及夹送辊的成分均与焊丝的标准成分相匹配，且成分检测结果偏差在3%以内，说明堆焊过程中合金元素成分基本无烧损现象，焊接参数设计合理。

3上线试验情况

辊子堆焊完成后，安装在二热轧2#卷取机进行上线试验，每次修磨后对尺寸、成分及硬度进行检测，在上线过程中进行跟踪并做好记录。上线试验结果表明，采用224焊丝堆焊的夹送辊，上线使用过程中未出现粘钢、辊面麻点（凹坑）问题，且每次上线后的修磨尺寸在1.5～2mm，辊面较其他成分堆焊的夹送辊耐磨性好。

4实际堆焊制造工艺分析

为了保证上下夹送辊辊面的有效工作层，堆焊层的有效厚度应达到15mm以上，因此，夹送辊堆焊修复前必须先加工。另外，为保证堆焊质量，需对夹送辊进行超声和着色探伤，如发现裂纹等缺陷，必须全部去除，再次探伤合格后方可焊接。预热温度的高低由辊坯材料和堆焊层材料的合金体系来综合确定，一般碳含量和合金元素总含量越高，则预热温度也越高。预热保温时间则和辊坯的大小和直径有关，辊坯直径越大，保温时间越长，以保证轧辊内外均温。堆焊开始后，焊道层间温度一般应保持在比预热温度略低的水平上，但不得低于50℃。

结语

通过反复的试验，上线使用效果表明，442-1焊丝堆焊的夹送辊上线使用过程中出现了裂纹问题；552焊丝堆焊的夹送辊上线使用过程中出现了粘钢的问题，分析原因主要为焊丝中的Cr含量较高（通常控制在7%以内较合理）；442-2及225B焊丝堆焊的夹送辊上线使用时辊面锈蚀严重，且严重的锈迹印在带钢表面影响带钢表面质量。对比结果表明，采用224焊丝堆焊的夹送辊上线使用效果较好。通过选用合适的焊丝、控制堆焊过程中的工艺参数、制定合理的热处理工艺，能够有效地改善夹送辊使用过程中出现的粘钢、辊面磨损严重以及辊面麻点（凹坑）等问题，确保了卷取过程中的带钢表面质量。

参考文献

[1]刘飞;肖衡元;黄志刚;张志忠;刘瑶.宽厚板双边剪夹送辊同步控制研究及优化[J];轧钢;2012年02期

[2]段胜林.夹送辊的设计计算[J];有色金属加工;2012年03期

[3]王世明.对宣钢小型轧钢厂热带车间夹送辊常见故障分析及技术改进[J];科技信息;2012年20期

[4]孙亚波;张康武;岳国富;丁开荣;刘云飞;邓良丰.稳定夹送辊理论设计方法[J];重型机械;2012年06期