φ650轧机轧辊使用烧结焊剂的堆焊修复——文献学习体会

文献概况与轧辊修复的工程意义

本文发表于《机械设计与制造》1997年第3期，作者朱艳来自大连第二钢厂。研究内容为φ650轧机轧辊的堆焊修复，采用烧结焊剂（Sintered Flux）进行埋弧堆焊，焊后经退火处理和重车加工，恢复轧辊使用性能。

轧辊是轧钢生产的核心工艺备件，其轧槽表面直接承受轧件的高温、高压、高速摩擦和冷却水冲刷。轧辊磨损后，若不修复而直接报废更换，成本极高（一根φ650轧辊的制造成本可达数十万元）。堆焊修复是轧辊再制造的主要手段，其经济性通常比新制轧辊节省60%～80%。

烧结焊剂的技术特点与选型

烧结焊剂与熔炼焊剂的对比

烧结焊剂在轧辊堆焊中的优势在于：可通过调整烧结配方中的合金元素（如Cr、Mo、V、B）和造渣成分（如CaF₂、MnO、SiO₂），精确控制堆焊层的化学成分和性能，同时保持较低的采购成本。

轧辊堆焊材料体系

轧辊堆焊材料的选择取决于轧机类型和轧制工艺：

对于φ650轧机（通常为热轧型钢或热轧板带），堆焊层硬度一般要求达到HV 450～600，同时保持良好的冲击韧性（AKV≥30 J）。

堆焊修复工艺流程

修复前准备

1. 缺陷评估：对磨损轧辊进行UT检测，确认内部无裂纹、白点等缺陷。
2. 表面清理：将磨损轧槽表面车削至金属光泽，去除氧化皮和油污。
3. 预热：整体预热至200～300°C（根据母材碳当量确定），防止冷裂纹。

堆焊焊接

• 焊接方法：埋弧自动焊（SAW），采用烧结焊剂。
• 焊接参数：电流400～550 A，电压28～35 V，速度400～700 mm/min。
• 堆焊层数：通常2～4层，总堆焊厚度3～8 mm。
• 层间温度：控制在150～250°C。
• 焊道布置：采用多道多层交叉堆焊，确保熔合良好。

焊后处理

• 退火处理：550～650°C×2～4 h，空冷。目的是消除残余应力，防止堆焊层开裂。
• 重车加工：将堆焊层车削至设计尺寸，表面粗糙度Ra≤1.6 μm。
• 硬度检测：堆焊层硬度应均匀，波动范围不超过±50 HV。

质量控制与常见缺陷

FMEA分析——轧辊堆焊常见缺陷

关键质量指标

• 熔合率：≥95%（通过金相宏观检测确认）。
• 裂纹率：0%（100% MT或PT检测）。
• 硬度均匀性：沿轧槽宽度方向硬度差≤80 HV。
• 尺寸精度：车削后直径偏差≤0.1 mm。

经济效益分析

轧辊堆焊修复的经济性是其广泛应用的核心驱动力：

需要注意的是，堆焊修复的轧辊使用寿命通常略低于新制轧辊（约80%～90%），但考虑到成本节省幅度，综合性价比仍然显著优于新制。

学习心得与启示

本文虽然发表于1997年，但轧辊堆焊修复的基本原理和工艺流程至今未发生根本性变化。烧结焊剂在轧辊堆焊中的应用，体现了"以较低成本实现表面强化"的经典工程思维。

笔者在工程实践中深刻体会到，轧辊堆焊修复的成功不仅取决于焊接工艺本身，更取决于修复前的缺陷评估和修复后的加工精度控制。许多堆焊修复失败的案例，并非焊接质量问题，而是修复前未检测到母材内部缺陷（如白点、中心疏松），导致修复后在使用中发生断裂。因此，修复前的无损检测（特别是UT）是不可省略的关键环节。

此外，烧结焊剂的配方优化是一个持续的过程。随着轧辊材质和轧制工艺的进步，堆焊材料的成分和性能也在不断迭代。现代轧辊堆焊已广泛采用高铬铸铁型、碳化钨增强型等新型焊材，但烧结焊剂因其成分可调性和成本优势，仍占据重要地位。