热轧板卷取机夹送辊堆焊修复文献学习体会

文献概况与工程背景

本文由中国冶金集团公司建筑研究总院焊接研究所眭向荣等人于2008年发表于《机械工程材料》第32卷第6期，研究编号440。该文献针对热轧板带厂夹送辊的使用工况，选用YJ254-S和YJ245-S两种药芯焊丝，采用自动埋弧堆焊工艺进行堆焊修复，并对两者的组织和性能进行了对比，在实际生产中进行了应用验证。

夹送辊是热轧板卷取机中的关键部件，负责在卷取过程中支撑和夹持钢卷。其工作条件极为苛刻：承受巨大的径向压力和摩擦力，表面温度可达数百度，同时还受到钢卷的冲击和振动。夹送辊表面的磨损和损伤直接影响钢卷的卷取质量，严重时可能导致钢卷松散、表面划伤甚至设备故障。因此，夹送辊的堆焊修复技术对保障热轧生产线的连续稳定运行具有重要意义。

焊材选择与性能对比

两种药芯焊丝的技术特征

文献选择了YJ254-S和YJ245-S两种药芯焊丝进行对比研究。这两种焊丝均属于药芯焊丝（FCAW），具有以下共同特点：

药芯焊丝具有熔敷效率高、脱氧剂含量大、焊缝成形好、抗气孔能力强等优势，特别适合自动埋弧堆焊工艺。在夹送辊这种大型回转体的堆焊修复中，自动埋弧堆焊可以实现连续稳定的堆焊过程，保证堆焊层的均匀性和一致性。

性能差异的机理解释

YJ245-S焊丝堆焊后的使用寿命优于YJ254-S，这可能与以下因素有关：

第一，堆焊层硬度差异。YJ245-S堆焊层的硬度可能更高，在承受钢卷压力和摩擦力时表现出更好的抗磨损能力。

第二，组织特征差异。YJ245-S堆焊层可能含有更多的硬质相（如碳化物），在磨粒磨损机制下提供更有效的抵抗。

第三，残余应力状态。两种焊丝的堆焊残余应力状态可能不同，较低的残余拉应力有利于提高堆焊层的抗剥落能力。

第四，冶金结合质量。YJ245-S堆焊层与夹送辊基体的冶金结合可能更牢固，减少了服役过程中堆焊层剥落的风险。

自动埋弧堆焊工艺分析

自动埋弧堆焊（SAW）是夹送辊堆焊修复的理想工艺选择，具有以下技术优势：

第一，熔敷效率高。自动埋弧堆焊的熔敷率可达5至10公斤/小时，远高于手工电弧焊，适合大型回转体的高效堆焊。

第二，焊接质量稳定。自动埋弧堆焊采用连续送丝和均匀送粉，堆焊层的均匀性和一致性优于手工焊。

第三，飞溅小、成型好。埋弧焊的熔池被焊剂覆盖，飞溅极少，堆焊层表面质量好。

第四，可实现多层多道堆焊。通过编程控制，可以实现复杂的堆焊轨迹，适应夹送辊的圆柱形几何特征。

在实际操作中，自动埋弧堆焊夹送辊需要注意以下关键工艺参数：

1. 电流和电压的匹配。根据堆焊层厚度和焊丝直径，合理选择电流和电压，确保熔深和熔宽满足要求。
2. 焊接速度的控制。焊接速度过快则熔深不足、稀释率大；过慢则热输入过大、晶粒粗化。
3. 焊剂的选择。焊剂类型和粒度直接影响堆焊层的化学成分和性能，需要根据焊丝类型进行匹配。
4. 螺旋堆焊轨迹的优化。夹送辊的圆柱形几何特征要求采用螺旋堆焊轨迹，螺距和进给速度的匹配需要精确控制。

工程应用效果与经济性分析

文献指出YJ254-S堆焊后的上下夹送辊使用寿命为1年，而YJ245-S堆焊后的使用寿命是YJ254-S的1.2至1.5倍。这一数据具有重要的工程指导意义：

从经济性角度看，虽然YJ245-S焊丝的价格可能高于YJ254-S，但考虑到其使用寿命更长，综合成本可能更低。具体而言，如果YJ245-S焊丝价格为YJ254-S的1.1倍，而使用寿命为1.3倍，则单位使用寿命的焊材成本反而降低了约15%。

从生产连续性角度看，夹送辊的更换频率直接影响热轧生产线的停机时间。使用寿命延长意味着更换次数减少，停机时间缩短，产量损失降低。对于一条年产百万吨级的热轧生产线，每次停机更换夹送辊可能损失数百万元的产值。

关键疑问与工程思考

该文献的研究成果为夹送辊堆焊修复提供了实用的技术参考，但从工程应用的角度，仍有以下问题值得深入思考：

首先，堆焊层的耐磨性评价需要结合具体工况。夹送辊的磨损机制可能包括磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损等多种机制的协同作用，不同工况下主导磨损机制可能不同，因此焊材选择需要根据具体工况进行优化。

其次，堆焊层的长期服役行为需要关注。文献中给出的使用寿命数据可能是在特定工况下的结果，实际服役中可能受到钢卷材质、轧制温度、冷却水条件等多种因素的影响。

再者，堆焊修复后的夹送辊需要定期进行无损检测，以及时发现堆焊层中的裂纹、剥落等缺陷，防止突发失效。

学习心得与启示

这篇文献的最大价值在于其工程实用性强，直接面向生产现场的实际问题，通过对比试验和实际应用验证，为夹送辊堆焊修复提供了可靠的焊材选择依据。文献中"YJ245-S使用寿命是YJ254-S的1.2至1.5倍"这一结论，具有很强的工程指导意义。

对于从事钢管和管件制造的技术人员，这篇文献的启示在于：在堆焊修复工程中，焊材的选择不能仅凭理论分析，必须通过实际工况下的对比试验和应用验证来确定最优方案。同时，堆焊修复的经济性评价需要综合考虑焊材成本、使用寿命、停机损失等多方面因素，不能简单地以焊材单价作为选择依据。

此外，文献中采用的自动埋弧堆焊工艺，对于大型回转体部件的堆焊修复具有重要的参考价值。这种工艺的高效性和稳定性，使其成为工业现场大型设备堆焊修复的首选工艺之一。