热连轧输送辊道辊的堆焊修复——文献学习体会

文献概况与工程背景

本文发表于2005年《焊接技术》第34卷第1期，作者来自包钢钢威液压件有限责任公司和中冶集团建筑研究总院焊接研究所。文献通过药芯焊丝埋弧堆焊方法成功修复了热连轧输送辊道辊，详细阐述了该辊的堆焊修复工艺。

热连轧输送辊道辊是热轧生产线的关键部件，负责在轧制过程中输送高温钢坯。辊道辊工作时承受高温（通常800～1200 ℃）、重载（单辊承载数十吨）、以及钢坯的机械摩擦，极易出现辊面磨损、热裂纹、表面氧化等失效形式。一旦辊道辊失效，将导致生产线停机，造成巨大的经济损失。

辊道辊失效分析与修复方案

典型失效模式

修复工艺选择

文献选用药芯焊丝埋弧堆焊（FCAW）进行修复，该工艺具有以下优势：

• 熔敷效率高：埋弧焊熔敷率可达20～30 kg/h，远高于手工电弧焊
• 焊接质量稳定：自动焊接参数可控，焊缝质量一致性高
• 适合大面积堆焊：辊道辊辊面面积大，埋弧焊效率高
• 成本低：药芯焊丝成本低于实芯焊丝，综合经济效益好

堆焊修复工艺详解

修复工艺流程

1. 辊面评估：检测辊面磨损量、裂纹深度、硬度分布，确定修复范围。
2. 表面处理：采用砂轮打磨或喷砂去除氧化皮、油污、旧堆焊层，露出新鲜金属表面。
3. 预堆焊（过渡层）：采用低合金钢焊丝堆焊一层过渡层（厚度2～3 mm），降低稀释率。
4. 主体堆焊：采用耐磨药芯焊丝堆焊主体层（厚度5～10 mm），恢复辊径尺寸。
5. 精加工：车削至设计辊径，控制圆度和粗糙度。
6. 去应力处理：进行去应力退火（550～650 ℃×2h），消除残余应力。
7. 质量检测：进行硬度测试、UT检测、尺寸检测。

关键工艺参数

堆焊层性能要求

• 硬度：≥500 HB（耐磨要求）
• 冲击韧性：≥27 J（防止脆性断裂）
• 与基体结合强度：≥300 MPa
• 辊面圆度：≤Φ0.10 mm
• 表面粗糙度：Ra 3.2～6.3 μm

工程实践与质量控制

质量控制关键点

1. 焊丝质量：药芯焊丝必须经过严格的化学成分和力学性能检验，确保符合标准要求。
2. 焊接参数稳定性：自动埋弧焊设备应定期校准，确保电流、电压、送丝速度稳定。
3. 层间清理：每层堆焊后应清除焊渣、飞溅，防止夹渣缺陷。
4. 热输入控制：线能量应控制在30～60 kJ/cm，过高导致晶粒粗化，过低则熔合不良。
5. 去应力处理：堆焊后必须进行去应力退火，防止服役过程中产生延迟开裂。

修复效果评估

文献报道的修复效果表明，经堆焊修复的辊道辊可恢复至新辊状态，使用寿命可达新辊的70%～80%。相比更换新辊，堆焊修复成本可降低60%以上，且修复周期短（通常2～3天），显著提高了生产线利用率。

学习心得与启示

这篇文献展示了堆焊修复技术在重型机械备件修复中的典型应用。辊道辊的堆焊修复是一项综合性工程，涉及材料选择、工艺设计、质量控制、成本优化等多个方面。

从工程实践角度，我总结出以下经验：

1. 修复前评估至关重要：必须对辊道辊的磨损状态、裂纹深度、硬度分布进行全面评估，制定合理的修复方案。
2. 过渡层设计不可省略：在低合金钢基体上直接堆焊高合金耐磨层，稀释率高且易产生裂纹，过渡层是保证堆焊质量的关键。
3. 去应力处理必须严格执行：堆焊残余应力可达300～500 MPa，若不经去应力处理，服役过程中极易产生延迟开裂。
4. 修复后的检测不可简化：必须进行硬度、UT、尺寸等全面检测，确保修复质量。

该文献的技术路线——采用药芯焊丝埋弧堆焊修复重型机械备件——在当前仍具有广泛的适用性。随着药芯焊丝技术的进步，耐磨堆焊层的性能已显著提升，修复成本进一步降低，堆焊修复在重型机械备件再制造领域的应用前景将更加广阔。