热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法

摘要

本发明涉及一种热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法，选用新型的Cr-Mo-Mn-V和Cr-Mo-Mn-W系堆焊工作层材料，在支承辊表面依次堆焊过渡层、中间层、耐磨层三层材料，并配套编制堆焊修复工艺，采用电偶、红外测温仪对温度进行实时监控、随时调节，最终达到或提高支承辊工作性能和使用寿命要求。主要工艺过程包括：辊坯整备、无损探伤、焊前预热、堆焊、中间热处理、最终热处理、辊身修整、成品探伤、检验涂油包装。与现有技术相比，本发明的有益效果是：解决热连轧精轧机Cr4、Cr5锻钢支承辊的修复再制造问题，延长支承辊使用寿命，实现支承辊的重复利用，有效降低企业生产成本。

权利要求

1.热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法，是在支承辊表面依次堆焊过渡层、中间层、耐磨层三层材料，该三层材料的合金体系化学成份按重量百分比：过渡层焊接材料：Y15-S焊丝+SF62焊剂其余为Fe；

中间层焊接材料：Y25-S焊丝+SF62焊剂其余为Fe；

耐磨层焊接材料：Y23-S焊丝+SF62焊剂其余为Fe；

其特征在于，所述的一种热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法，其工艺过程及主要工艺参数如下：(1)辊坯整备；

(2)无损探伤检测；

(3)焊前预热；升温速度50-80℃/h,预热保温温度300-400℃，保温10小时；

(4)堆焊：

焊接工艺要求：

焊接电流：300-500A焊接电压：25-35V焊接速度：8-16min/r焊丝伸出长度：15-40mm焊丝偏心距：30mm焊道搭接量：30-60％焊道层间温度260-450℃(5)中间热处理：

升温速度50℃/h，保温温度480-600℃，保温时间3小时，冷却速度50℃/h至层间温度后开始堆焊；

(6)最终热处理：

升温速度40℃/h，保温温度500-610℃，保温时间10小时，冷却速度40℃/h至室温出炉；

(7)辊身修整；

(8)成品无损探伤检测；

(9)成品检验、涂油、包装。

说明书

热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法

技术领域

[0001] 本发明涉及冶金轧钢技术领域，尤其涉及一种热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法。

背景技术

[0002] 在热连轧精轧机工作过程中，工作辊直接与轧件接触，使轧件发生塑性变形，直接影响板带的表面质量和板形，而支承辊承受了绝大部分的弯曲力矩，对于生产的稳定运行，特别是板带钢横断面的板形影响极大。

[0003] 在实际应用中，一方面支承辊更换周期长，在工作压力、冲击、磨损、热作用下，由于加工硬化、磨损不均匀、疲劳微裂纹、辊身端部倒角设计不合理等因素造成支承辊表面磨损加大甚至局部脱落，另一方面支承辊的制造成本通常较高，利用表面堆焊技术对其进行修复无疑更具经济性。

[0004] 目前国内热连轧薄板带钢生产使用Cr4、Cr5锻钢支承辊生产线的仅鞍钢就有5家，其他国内生产厂家累计更多，但对此种支承辊国内外目前尚无成功修复的先例，通常待其直径磨损超过允许范围或因辊面大面积剥落而失效报废。

发明内容

[0005] 本发明克服现有技术的不足，提供了一种热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法，解决热连轧精轧机Cr4、Cr5锻钢支承辊的修复再制造问题，延长支承辊使用寿命，有效降低企业生产成本。

[0006] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

[0007] 本发明提出的热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法，是选用新型的Cr-Mo-Mn-V和Cr-Mo-Mn-W系堆焊工作层材料，并配套编制堆焊修复工艺，采用电偶、红外测温仪对温度进行实时监控、随时调节，最终达到或提高支承辊工作性能和使用寿命要求。

[0008] 本发明提出的热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法，是在支承辊表面依次堆焊三层材料：过渡层、中间层、耐磨层。

[0009] （1）过渡层焊接材料（Y15-S焊丝+SF62焊剂）

[0010] 支承辊母材含碳量高，可焊性差，过渡层焊接材料的作用是稀释含碳量，保证下一步堆焊的顺利进行。

[0011] 过渡层焊接材料的合金体系化学成份按重量百分比：

[0012]

[0013] 其余为Fe

[0014] （2）中间层焊接材料（Y25-S焊丝+SF62焊剂）

[0015] 中间层焊接材料的作用是使母材与堆焊层结合面的韧性和强度匹配，降低脆性。

[0016] 中间层焊接材料的合金体系化学成份按重量百分比：

[0017]

[0018] 其余为Fe

[0019] （3）耐磨层焊接材料（Y23-S焊丝+SF62焊剂）

[0020] 耐磨层焊接材料的作用是使支承辊表面获得高强度、高韧性的耐磨工作层。

[0021] 耐磨层焊接材料的合金体系化学成份按重量百分比：

[0022]

[0023]

[0024] 其余为Fe

[0025] 本发明中，上述三层材料的堆焊厚度一般为：

[0026] 过渡层：4-8mm

[0027] 中间层：4-16mm

[0028] 耐磨层：50-85mm

[0029] 本发明热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法具体步骤如下：

[0030] 1.辊坯整备：

[0031] 目的是将支承辊的辊面缺陷及疲劳层去除，并加工至满足堆焊层厚度要求尺寸，采用车削及局部砂轮机打磨方式进行；

[0032] 2.无损探伤检测：

[0033] 对已整备完成的辊坯进行渗透探伤和超声波检测，目的是检查疲劳层是否完全清除及辊身是否存在裂纹等缺陷，若仍有缺陷则需进一步加工予以消除，如果超声波探伤显示辊身内存在严重缺陷，应做报废处理不再进行堆焊修复；

[0034] 3.焊前预热：

[0035] 焊前预热的目的是降低堆焊过程中堆焊金属及热影响区的冷却速度，降低淬硬倾向并减少焊接应力，防止辊坯母材和堆焊材料在堆焊过程中发生因相变应力导致的裂纹，预热温度依据母材及堆焊材料的含碳量及合金含量确定。

[0036] 将待焊辊坯装入配备有自动测温系统的电加热炉内预热，升温速度50-80℃/h,预热保温温度300-400℃，保温10小时，具体数值依据辊坯化学成份及辊坯直径确定。

[0037] 4.堆焊：

[0038] 使用堆焊装置进行多机头单丝圆周方向连续螺旋自动埋弧堆焊，堆焊过程必须保证连续作业，中途不允许停焊，如遇意外情况停焊时，应按步骤3焊前预热中规定的要求重新预热，以保证各堆焊层间硬度的均匀性；

[0039] 堆焊前，对选用的焊剂进行烘焙，以去除水份，选用 的药芯焊丝，焊剂型号为SF62。

[0040] 焊接工艺要求：

[0041] 焊接电流：300-500A

[0042] 焊接电压：25-35V

[0043] 焊接速度：8-16min/r

[0044] 焊丝伸出长度：15-40mm

[0045] 焊丝偏心距：30mm

[0046] 焊道搭接量：30-60%

[0047] 焊道层间温度260-450℃

[0048] 5.中间热处理：

[0049] 由于热连轧精轧支承辊堆焊厚度较大，如果一次完成连续堆焊过程会使堆焊金属产生非常大的相变应力及焊接应力，大大增加支承辊产生裂纹的几率，严重时还会造成支承辊开裂报废，因此在堆焊材料厚度达到25-30mm时，需进行中间去应力热处理，以降低或消除累积应力。中间热处理升温速度50℃/h，保温温度480-600℃，保温时间3小时，冷却速度50℃/h至层间温度后开始堆焊；

[0050] 6.最终热处理：

[0051] 最终热处理是在堆焊过程全部完成后进行的热处理过程，目的是为了改善焊后金相组织和消除焊接应力。最终热处理升温速度40℃/h，保温温度500-610℃，保温时间10小时，冷却速度40℃/h至室温出炉；

[0052] 7.辊身修整：

[0053] 经过最终热处理的支承辊按成品图纸要求进行车削加工；

[0054] 8.成品无损探伤检测：

[0055] 目的是检验堆焊层质量，确认堆焊层表面及内部无裂纹、气孔、夹渣等缺陷；

[0056] 9.成品检验、涂油、包装。

[0057] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0058] 解决热连轧精轧机Cr4、Cr5锻钢支承辊的修复再制造问题，延长支承辊使用寿命，实现支承辊的重复利用，有效降低企业生产成本。

附图说明

[0059] 图1是本发明的工艺过程流程图。

[0060] 图2是本发明的中间热处理过程示意图。

[0061] 图3是本发明的最终热处理过程示意图。

具体实施方式

[0062] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

[0063] 本发明提出的热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法，是选用新型的Cr-Mo-Mn-V和Cr-Mo-Mn-W系堆焊工作层材料，并配套编制堆焊修复工艺，采用电偶、红外测温仪对温度进行实时监控、随时调节，最终达到或提高支承辊工作性能和使用寿命要求。

[0064] 本发明提出的热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法，是在支承辊表面依次堆焊三层材料：过渡层、中间层、耐磨层。

[0065] （1）过渡层焊接材料（Y15-S焊丝+SF62焊剂）

[0066] 支承辊母材含碳量高，可焊性差，过渡层焊接材料的作用是稀释含碳量，保证下一步堆焊的顺利进行。

[0067] 过渡层焊接材料的合金体系化学成份按重量百分比：

[0068]

[0069] 其余为Fe

[0070] （2）中间层焊接材料（Y25-S焊丝+SF62焊剂）

[0071] 中间层焊接材料的作用是使母材与堆焊层结合面的韧性和强度匹配，降低脆性。

[0072] 中间层焊接材料的合金体系化学成份按重量百分比：

[0073]

[0074]

[0075] 其余为Fe

[0076] （3）耐磨层焊接材料（Y23-S焊丝+SF62焊剂）

[0077] 耐磨层焊接材料的作用是使支承辊表面获得高强度、高韧性的耐磨工作层。

[0078] 耐磨层焊接材料的合金体系化学成份按重量百分比：

[0079]

[0080] 其余为Fe

[0081] 本发明中，上述三层材料的堆焊厚度一般为：

[0082] 过渡层：4-8mm

[0083] 中间层：4-16mm

[0084] 耐磨层：50-85mm

[0085] 本发明热连轧精轧机支承辊堆焊修复方法具体步骤如下：

[0086] 1.辊坯整备：

[0087] 目的是将支承辊的辊面缺陷及疲劳层去除，并加工至满足堆焊层厚度要求尺寸，采用车削及局部砂轮机打磨方式进行；

[0088] 2.无损探伤检测：

[0089] 对已整备完成的辊坯进行渗透探伤和超声波检测，目的是检查疲劳层是否完全清除及辊身是否存在裂纹等缺陷，若仍有缺陷则需进一步加工予以消除，如果超声波探伤显示辊身内存在严重缺陷，应做报废处理不再进行堆焊修复；

[0090] 3.焊前预热：

[0091] 焊前预热的目的是降低堆焊过程中堆焊金属及热影响区的冷却速度，降低淬硬倾向并减少焊接应力，防止辊坯母材和堆焊材料在堆焊过程中发生因相变应力导致的裂纹，预热温度依据母材及堆焊材料的含碳量及合金含量确定。

[0092] 将待焊辊坯装入配备有自动测温系统的电加热炉内预热，升温速度50-80℃/h,预热保温温度300-400℃，保温10小时，具体数值依据辊坯化学成份及辊坯直径确定。

[0093] 4.堆焊：

[0094] 使用堆焊装置进行多机头单丝圆周方向连续螺旋自动埋弧堆焊，堆焊过程必须保证连续作业，中途不允许停焊，如遇意外情况停焊时，应按步骤3焊前预热中规定的要求重新预热，以保证各堆焊层间硬度的均匀性；

[0095] 堆焊前，对选用的焊剂进行烘焙，以去除水份，选用 的药芯焊丝，焊剂型号为SF62。

[0096] 焊接工艺要求：

[0097] 焊接电流：300-500A

[0098] 焊接电压：25-35V

[0099] 焊接速度：8-16min/r

[0100] 焊丝伸出长度：15-40mm

[0101] 焊丝偏心距：30mm

[0102] 焊道搭接量：30-60%

[0103] 焊道层间温度260-450℃

[0104] 5.中间热处理：

[0105] 由于热连轧精轧支承辊堆焊厚度较大，如果一次完成连续堆焊过程会使堆焊金属产生非常大的相变应力及焊接应力，大大增加支承辊产生裂纹的几率，严重时还会造成支承辊开裂报废，因此在堆焊材料厚度达到25-30mm时，需进行中间去应力热处理，以降低或消除累积应力。中间热处理升温速度50℃/h，保温温度480-600℃，保温时间3小时，冷却速度50℃/h至层间温度后开始堆焊；

[0106] 6.最终热处理：

[0107] 最终热处理是在堆焊过程全部完成后进行的热处理过程，目的是为了改善焊后金相组织和消除焊接应力。最终热处理升温速度40℃/h，保温温度500-610℃，保温时间10小时，冷却速度40℃/h至室温出炉；

[0108] 7.辊身修整：

[0109] 经过最终热处理的支承辊按成品图纸要求进行车削加工；

[0110] 8.成品无损探伤检测：

[0111] 目的是检验堆焊层质量，确认堆焊层表面及内部无裂纹、气孔、夹渣等缺陷；

[0112] 9.成品检验、涂油、包装。

[0113] 使用本发明的修复方法使支承辊使用寿命提高了1～2倍，修复支承辊的成本是购置新支承辊成本的30-40%，且可修复3次以上，具有很好的经济效益和社会效益。

[0114] 以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

[0115] 【01】实施例1鞍钢1700线精轧机3架支承辊堆焊修复

[0116] 1、选用了Y15-S焊丝作为过渡层、Y25-S焊丝作为中间层、Y23-S焊丝作为耐磨层，选用SF62烧结焊剂作为堆焊焊剂。

[0117] 2、对辊径进行超声波和渗透探伤，若发现有严重缺陷(特别是辊径与辊身过渡区域，如果存在裂纹等缺陷)，则此辊不适合进行堆焊修复。

[0118] 3、加工去除待修复精轧机支承辊表面的疲劳层及裂纹等缺陷。

[0119] 4、将辊面疲劳层完全去除，并车削至工作层以下20mm。

[0120] 5、缺陷较深处，采用过渡层和中间层材料进行焊补，使之平整。

[0121] 6、对车削后的辊面进行渗透探伤和超声波探伤，检查辊面及辊内是否还存在裂纹等缺陷，若仍有缺陷，则需继续车削，消除隐患。如果超声波探伤发现辊内有严重缺陷，则不允许再进行该辊坯的堆焊修复工作。

[0122] 7、对待修复的精轧机支承辊预热，温度为400℃，层间温度控制在300℃以上。

[0123] 8、采用Φ3.2mm的药芯焊丝，焊接电流480A，焊接电压28V，焊接速度12分/转。

[0124] 9、在焊接厚度达到30mm时，进行中间热处理，焊接完成后还需进行缓冷。

[0125] 10、焊后必须进行最终热处理，回火温度设为580℃，保温时间设为10小时。

[0126] 11、冷却到室温后将支承辊按图纸要求进行车削加工，辊面预留1mm磨削余量。

[0127] 12、对辊面进行硬度检测、渗透探伤和超声波探伤，如果不能达到要求需重新进行堆焊修复。

[0128] 13、将合格的支承辊进行清理、涂油、包装。

[0129] 【02】实施例2鞍钢1700线精轧机7架支承辊堆焊修复

[0130] 1、选用了Y15-S焊丝作为过渡层、Y25-S焊丝作为中间层、Y23-S焊丝作为耐磨层，选用SF62烧结焊剂作为堆焊焊剂。

[0131] 2、对辊径进行超声波和渗透探伤，若发现有严重缺陷(特别是辊径与辊身过渡区域，如果存在裂纹等缺陷)，则此辊不适合进行堆焊修复。

[0132] 3、加工去除待修复精轧机支承辊表面的疲劳层及裂纹等缺陷。

[0133] 4、将辊面疲劳层完全去除，并车削至工作层以下20mm。

[0134] 5、缺陷较深处，采用过渡层和中间层材料进行焊补，使之平整。

[0135] 6、对车削后的辊面进行渗透探伤和超声波探伤，检查辊面及辊内是否还存在裂纹等缺陷，若仍有缺陷，则需继续车削，消除隐患。如果超声波探伤发现辊内有严重缺陷，则不允许再进行该辊坯的堆焊修复工作。

[0136] 7、对待修复的精轧机支承辊预热，温度为300℃，层间温度控制在280℃以上。

[0137] 8、采用Φ3.2mm的药芯焊丝，焊接电流300A，焊接电压26V，焊接速度10分/转。

[0138] 9、在焊接厚度达到30mm时，进行中间热处理，焊接完成后还需进行缓冷。

[0139] 10、焊后必须进行最终热处理，回火温度设为510℃，保温时间设为10小时。

[0140] 11、冷却到室温后将支承辊按图纸要求进行车削加工，辊面预留1mm磨削余量。

[0141] 12、对辊面进行硬度检测、渗透探伤和超声波探伤，如果不能达到要求需重新进行堆焊修复。

[0142] 13、将合格的支承辊进行清理、涂油、包装。