卞廣民

舞鋼三和盛機械制造建造安裝有限責任公司,河南舞鋼 462500

連鑄輥修復技術分析

卞廣民

舞鋼三和盛機械制造建造安裝有限責任公司,河南舞鋼 462500

連鑄輥作為連鑄設備的核心部件，其質量、強度和使用壽命對連鑄設備的作業(yè)率有很大的影響。修復后的連鑄輥，比新制造的輥子的使用壽命、高溫強度、耐磨性都有明顯的提高。本文從連鑄輥損壞的原因入手，闡述了連鑄輥修復技術的重要性，然后又介紹了連鑄輥常用的幾種修復方法，最后重點介紹了連鑄輥修復中常用的堆焊修復工藝。

連鑄輥；堆焊；明弧焊；修復技術

0 引言

我國連鑄技術的發(fā)展雖然起步比較晚，但是發(fā)展的速度比較快，近十幾年來連鑄技術及裝備方面的研究更是取得了突破性進展，目前我國連鑄技術的水平己達到世界主要產鋼國連鑄的水平。

連鑄輥作為連鑄設備的核心部件，其質量、強度和使用壽命對連鑄設備的作業(yè)率有很大的影響。根據相關研究，修復后的連鑄輥，比新制造的輥子使用壽命提高2～3倍，同時其高溫強度、耐磨性也可以得到明顯程度的提高。從對鋼鐵企業(yè)的調查及有關資料顯示，如果對連鑄輥不采用修復技術，平均每臺機組每年消耗輥子的費用就需要數百萬元以上，因此對連鑄輥的修復技術進行分析研究具有非常重要的現實意義。

1 連鑄輥損壞原因分析

根據國內外有多家研究機構對連鑄輥的失效形式進行的分析可知，連鑄輥損壞的主要的原因主要有以下3個方面：

1）熱疲勞損壞

熱疲勞損壞是造成連鑄輥損壞的主要的原因之一，其主要起因是工作狀態(tài)的輥子表面環(huán)向溫度分布不均勻，例如，有時候輥子表面和輥子內部的溫差高達300℃，由此在輥子表面及內部產生了非軸對稱、周期性變化、不均勻分布的熱應力。連鑄輥在機械應力和熱應力的共同作用下就是產生熱疲勞損壞。

2）原材料

原材料的好壞是決定連鑄輥質量最直接最關鍵的因素，也是造成連鑄輥損壞的主要原因。有時候選擇的原材料在常溫下雖然有很好的屈服強度，但是在高溫情況下屈服強度急劇下降，抗熱疲勞裂紋性能嚴重不足，這就會直接導致連鑄輥熱疲勞損壞。

3）磨損

造成輥子磨損的直接原因是高溫潮濕環(huán)境下，表面易發(fā)生氧化腐蝕脫落，使輥子外徑減薄，導致輥子報廢。

2 連鑄輥常用修復方法介紹

針對連鑄輥損壞的幾種原因，本文重要介紹連鑄輥常用的3種修復方法。

2.1 堆焊修復方法

堆焊作為一種經濟有效的表面改性方法是現代材料加工與制造業(yè)不可缺少的工藝手段。為了最大限度地發(fā)揮堆焊技術的優(yōu)越性，優(yōu)質、高效、低稀釋率歷來是國內外堆焊技術的重要研究方向。在實際使用過程中，連鑄輥堆焊工藝又可以分為3種，即絲極埋弧焊、帶極埋弧焊和明弧焊。

2.2 噴涂修復

噴涂是一種表面強化技術。它采用電弧、等離子弧、燃氣等形式的熱源，將被噴涂的涂層材料熔化或半熔化，并在氣流的作用下，使之霧化成微細的熔滴或高溫顆粒，以很高的飛行速度噴射到經過處理的基體表面，形成具有某種功能的涂層。由于各種機械零件的使用工況不同，因而零件磨損的形式也是十分復雜的。為了適應各種使用要求，需要有各種噴涂設備，并通過不同的工藝來實現。美國的METCO公司在涂層應用指南中將涂層分為耐磨損、耐高溫和氧化、防腐蝕涂層、導電涂層或絕緣涂層、恢復尺寸涂層、間隙控制涂層等等，根據不同的涂層種類，采用不同的設備、材料、工藝方法進行修復。

熱噴涂(焊)技術的缺點：1）對于薄壁或較小的工件噴涂存在熱變形現象；2）噴涂小孔、深孔存在一定困難；3）對于某些工藝而言，噴涂層與堆焊層相比，噴涂層與基體的結合強度較低，不能承受沖擊。除了塑料粉末火焰噴涂和噴鋅外，其它金屬和陶瓷涂層有少量針孔，用于防腐涂層，需要封孔處理；4）噴涂操作的粉塵飛散在空間，對人體有害。因此，工作時要穿戴好防護服，還需要適當的通風設備。而且由于連鑄輥修復需要恢復的尺寸較大，所以在連鑄輥修復的實際生產中，往往選擇堆焊的方法對連鑄輥進行修復。

2.3 其它連鑄輥修復方法

目前，有些企業(yè)采用削減輥子直徑的方法，將連鑄輥表面的裂紋加工掉，改成其它尺寸的輥子，重新上線使用。復合輥套法在型鋼、鋼管軋機的軋輥修復中己有成功的應用。采用離心澆鑄修復回轉件有許多成功的范例。因連鑄輥工作環(huán)境的特殊性，任何材料均難以抗拒裂紋的產生。因此，在從各外部因素來嚴格控制裂紋的產生和擴展的同時，采用修復來提高其再生壽命是目前唯一可做的事情。輥子修復生產工作做的好，不僅提高了使用壽命，還可以大大地節(jié)省維修費用和停機時間。

3 堆焊修復技術介紹

下面將詳細介紹在我國普遍采用的奧鋼聯連鑄輥堆焊修復技術。連鑄輥堆焊修復工藝簡單的說就是對磨損下線的連鑄輥，由焊接專業(yè)工程師根據奧鋼聯技術制定具體得堆焊工藝，然后由有專業(yè)操作資格的電焊工對其進行WLDC3M2L合金的堆焊，最后按照圖紙尺寸及精度要求進行加工。本文將從焊接前的準備、堆焊、焊后處理、無損檢測和檢驗5個方面對連鑄輥的堆焊修復過程進行介紹。

3.1 焊前準備

焊接前進行加工，目的是將連鑄輥工作表面上的裂紋、龜裂全部車削掉。原則是消除舊連鑄輥表面的任何缺陷，然后除去輥身上的油污和鐵銹。探傷，是檢測加工后的連鑄輥是否合格。預熱，是把沒有缺陷的連鑄輥放到堆焊機床上，用三爪卡盤夾緊，開動電機使連鑄輥緩慢轉動，同時用火管對其進行加熱，為保證整個連鑄輥的內外溫度均勻，加熱必須緩慢，直至溫度升至350℃。

3.2 堆焊

堆焊材料的選擇，根據連鑄輥的材質的不同，選擇相應的過渡層和合金層材料。連鑄輥堆焊修復采用的是明弧焊堆焊。

堆焊目的首先滿足材料表面的硬度、耐磨性 、抗 熱疲勞性能滿足現場工況的使用要求。其次給輥子表面留出加工余量。焊接后達到的硬度為：44～50 HRC(每個測量點三次測量的平均值 )。輥套修復焊接步驟：將舊輥套 4mm的埋弧焊堆焊層完全加工掉 ，然后再用明弧焊焊絲進行打底焊接，在打底焊接焊完以后再進行表面工作層的堆焊，堆焊到要求尺寸以上，留加工余量。

為了保證連鑄輥堆焊焊接工作過程在受控狀態(tài)下進行，根據法規(guī)和安全技術規(guī)范的要求，壓力容器焊接人員、焊接材料、焊接工藝、產品施焊、焊接設備、焊縫返修和施焊記錄等都應該做到嚴格管理和控制。

1）焊接人員。作為連鑄輥堆焊的焊接人員，必須取得相應特種設備作業(yè)人員焊接資格后，才能在有效期內擔任相應合格項目范圍內的焊接工作，嚴禁無證施焊和超項施焊。焊接人員在施焊時還應該嚴格按照焊接工藝指導書進行。

2）焊接材料。焊接材料首先要滿足國家或行業(yè)標準，其次要按照相關規(guī)范、標準的要求進行驗收、入庫和使用。

3）焊接工藝。焊接工藝文件作為指導焊工的關鍵文件，首先要根據連鑄輥堆焊圖樣的技術要求、焊接規(guī)程及焊接工藝評定，制訂詳細正確的焊接工藝指導書。

4）產品施焊。連鑄輥堆焊的焊接環(huán)境、焊接過程和焊接檢驗都要按照焊接工藝守則和焊接工藝卡的規(guī)定執(zhí)行。堆焊過渡層時，要先對連鑄輥進行預熱，預熱溫度視母體材料而定，熔敷堆焊層時，為了能獲得均勻磨損的堆焊層，必須選擇適當的預熱溫度，使堆焊材料在冷卻過程中不發(fā)生馬氏體轉變，以防下一焊道對前一焊道回火，造成硬度的不均勻。直徑較大的連鑄輥，預熱時間要長一些，堆焊過程要連續(xù)，中間不停頓，否則容易形成缺陷。焊縫搭接一般可取50%，使堆焊表面光滑，堆焊完成后，應及時做消除應力處理。

5）焊接設備。所有與焊接有關的設備應由專人管理，設備上的電流表、電壓表按規(guī)定檢定附上合格標簽，并在有效期內使用。

6）焊縫返修。焊接接頭無損檢測出現超標缺陷時，應當分析缺陷產生的原因，制定相應的返修或者補焊方案。一次焊縫返修經焊接責任師審批，二次以上焊縫返修由焊接責任師提出，報質保工程師審批。返修操作要嚴格按照返修工藝規(guī)定執(zhí)行，返修后，應按照原檢驗要求重新檢驗檢測。

7）施焊記錄。焊接現場施焊記錄也是連鑄輥堆焊過程中的一個影響質量的重要因素，施焊記錄應該真實全面的反映出現場施焊的狀況。例如，每條焊縫所使用的焊材、焊接設備及電特性、焊材烘烤的情況、焊接工藝參數、預熱、后熱等狀況。

3.3 焊后處理

為了消除堆焊過程中產生的內應力，防止冷卻過程中產生裂紋，應及時進行緩冷處理，這樣方可保證焊接材料的物理性能。根據降溫要求可采用不同的保溫方法，現場如無更好的保溫措施，堆焊完的連鑄輥，要立即用石棉布包裹，使之緩慢冷卻。將緩慢冷卻后的連鑄輥進行粗加工，用肉眼檢查一下表面是否有裂紋、氣孔等焊接缺陷，然后探傷儀檢測輥子是否有焊接缺陷的存在。若無缺陷，檢驗合格入庫；若有缺陷，則需把缺陷加工掉后重新堆焊。

3.4 無損檢測

無損檢測作為保證連鑄輥質量的一種重要檢測手段，無損檢測人員必須有本單位的人員經過培訓、考核，通過考試取得相應特種設備作業(yè)人員檢測資格證后才能從事相應項目的無損檢測工作。

在進行無損檢測前，無損檢測人員要先按照無損檢測工藝和技術圖紙制定檢測方案。在進行檢測時，要做好檢測條件參數和質量情況的原始記錄，檢測完畢之后，由取得相應資格的人填寫檢測報告。

無損檢測結果顯示需要返修的，由檢測人員出具返修通知單并交委托單位進行返修。

3.5 檢驗

經過堆焊修復的連鑄輥，輥子表面不得存在裂紋、夾渣、氣孔和缺肉等缺陷;輥子表面不得存在軟硬不均現象，輥子硬度為HRC42-50，同一根輥子上面，硬度差為正負2；輥子加工精度應符合圖紙要求；輥子上線使用后，第一個使用周期正常下線時質量應達到下列要求：輥子表面堆焊層不得出現剝離現象，輥子表面不存在明顯軟硬不均現象以及輥子不能發(fā)生斷裂。

3.6 交付使用

連鑄輥修復后，在交付使用的同時，要同時提供焊接后熱處理工藝及工藝曲線、硬度測試報告及成品超聲波探傷報告以及堆焊材料材質抽檢報告等技術文件。同時，要根據圖紙和技術要求進行驗收，加工后輥子進行保護性包裝，涂好防護油，在運輸及裝卸時避免磕碰、劃傷。

4 結論

連鑄輥作為連鑄設備順利生產的關鍵部件，其高溫下可以承受的強度和使用壽命直接影響著連鑄設備的作業(yè)率、鑄坯的質量和煉鋼企業(yè)的生產成本，因此如何提高連鑄輥的強度和使用壽命一直受到業(yè)內人士的重視。近年來隨著科技的不斷發(fā)展，新材料、新工藝不斷出現，我國連鑄輥的質量得到了很大程度的提高，基本上可以滿足企業(yè)生產的需要。本文從連鑄輥修復生產過程的性質和特點出發(fā)，介紹了連鑄輥修復的幾種基本方法，最后又重點介紹了連鑄輥堆焊修復技術的具體修復過程。

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1674-6708（2010）21-0121-02