美国林肯焊丝在板坯连铸辊复合堆焊中的应用——文献学习体会

文献概况与技术背景

本文发表于1995年《天津冶金》第1期，作者周寤生来自天津市冶金备件修复中心，属于早期国内冶金备件修复领域的技术探索性文献。彼时国内连铸技术正处于快速发展阶段，板坯连铸辊作为连铸机的核心备件，其使用寿命直接关系生产节奏与经济效益。板坯连铸辊在工作时承受高温钢坯的热辐射、冷却水的急冷急热循环、以及机械摩擦等多重载荷，辊面极易出现热裂纹、磨损失效等问题。文献选用美国林肯电气公司的焊接设备、技术及焊丝对连铸辊进行复合堆焊，堆焊辊比未堆焊辊提高寿命1～2倍，这一结论在当时具有重要的工程参考价值。

核心工艺要点解读

连铸辊复合堆焊的材料选择逻辑

板坯连铸辊的基体通常为铸钢或锻钢材质，硬度较低、耐磨性不足。复合堆焊的思路是在基体表面堆焊一层具有优异耐磨性、耐热性和抗热疲劳性能的合金层，实现"基体承载、表面防护"的复合结构。林肯焊丝作为当时国际上先进的焊材品牌，其合金成分设计注重碳化物析出强化与基体韧性的平衡，能够形成细密分布的Cr₇C₃、Mo₂C等硬质相，同时保持堆焊层与基体良好的冶金结合。

堆焊工艺参数窗口

文献虽未详细列出全部参数，但根据同类工程经验，板坯连铸辊堆焊通常采用以下工艺窗口：

复合堆焊的关键控制点

• 稀释率控制：堆焊层中基体元素的稀释会显著降低合金化效果，通常要求稀释率控制在20%～30%以下。第一道过渡层的作用正是通过逐步过渡成分，降低后续耐磨层的稀释率。
• 热裂纹敏感性：高碳高合金堆焊层凝固区间宽，极易产生结晶裂纹。工艺上需严格控制碳当量，并通过适当的焊接热输入和焊道布置来分散应力集中。
• 辊面圆度与粗糙度：堆焊后辊面需精加工至Ra 1.6～3.2 μm，圆度公差一般控制在Φ0.05 mm以内，否则影响板坯表面质量。

与工程实践的结合

从工程实践角度看，板坯连铸辊的堆焊修复是一项典型的"成本-效益"优化课题。新辊制造周期长、成本高，而通过堆焊修复可显著延长服役周期。据文献记载，堆焊辊寿命提高1～2倍，意味着在同等生产量下备件更换频次减半，综合成本可降低40%以上。

在实际操作中，我特别关注以下几点：

1. 堆焊前的表面处理：辊面原有氧化皮、油污必须彻底清除，采用砂轮打磨或喷砂处理至Sa2.5级，确保堆焊层与基体的冶金结合。
2. 堆焊后的热处理：堆焊层残余应力较大，建议进行去应力退火（550～650 ℃×2h），防止服役过程中产生延迟开裂。
3. 服役状态监测：堆焊辊上线后应定期检测辊面硬度（建议布氏硬度≥400 HB）和辊面温度分布，一旦发现局部过热或硬度下降，应及时停机检修。

学习心得与启示

这篇文献虽然年代较早，但其技术思路——利用复合堆焊技术延长关键备件寿命——至今仍具有指导意义。从材料选择到工艺参数控制，从稀释率管理到热处理制度，构成了一套完整的工程方法论。尤其值得借鉴的是，文献强调选用国际先进焊材和设备来保证堆焊质量，这提示我们在关键备件修复中，焊材质量是决定堆焊层性能的根本因素，不能因成本考虑而选用劣质焊材。

此外，文献中"寿命提高1～2倍"的结论是基于现场实际运行数据，而非实验室模拟结果，这种以工程实效为导向的研究思路值得肯定。在当前的连铸辊修复实践中，随着超音速火焰喷涂、等离子堆焊等新技术的引入，堆焊层性能已进一步提升，但基本的工艺控制理念——稀释率控制、热裂纹预防、残余应力管理——仍然是核心技术要点。