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        冷連軋軋機支撐輥堆焊工藝及使用方案

        2021-06-07 02:22:40供稿張云濤耿波王吉祥江波ZHANGYuntaoGENGBoWANGJixiangJIANGBo
        金屬世界 2021年3期
        關(guān)鍵詞:工藝檢測

        供稿|張云濤,耿波,王吉祥,江波 / ZHANG Yun-tao, GENG Bo, WANG Ji-xiang, JIANG Bo

        軋輥堆焊技術(shù)日益成熟,應用范圍逐步擴大,不同于軋輥制造技術(shù),它需要利用軋輥作母材,對新軋輥、受損軋輥或已經(jīng)完成使用壽命的報廢軋輥進行再加工。軋輥堆焊過程中,存在金屬的熔化和結(jié)晶過程,這一過程不同于金屬冶煉過程,其加工工藝需要根據(jù)堆焊軋輥大小、材質(zhì)及使用用途進行定制處理[1]。鑒于以上特點,堆焊軋輥在軋鋼過程中需要注意的問題:(1)堆焊軋輥適用性評估。根據(jù)冷軋帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量,確定可堆焊軋輥類型,測算其加工經(jīng)濟性指標是否符合企業(yè)需求,同時評估其堆焊工藝的可行性。(2)軋輥堆焊過程中,確定工藝重點監(jiān)控點。如軋輥堆焊前需系統(tǒng)探傷檢測、焊接材料的選擇、堆焊工藝和熱處理工藝等。(3)堆焊軋輥使用前必須進行系統(tǒng)檢測,規(guī)范堆焊軋輥使用方案。

        軋輥堆焊可行性分析

        對邯鋼冷軋廠報廢軋輥進行梳理,選擇報廢支撐輥進行堆焊處理。軋輥堆焊可行性分析如下:

        (1)武鋼已經(jīng)率先開展堆焊支撐輥使用技術(shù)研究,通過行業(yè)分析及文獻查新,證實堆焊技術(shù)已經(jīng)成熟,堆焊支撐輥上機使用安全,同時武鋼軋機布置及控制形式與邯鋼冷軋廠相似,具有借鑒意義[2]。

        (2)經(jīng)調(diào)研,軋輥堆焊廠家具備軋輥修復能力,在國內(nèi)擁有堆焊軋輥使用業(yè)績。

        (3)待堆焊軋輥為已經(jīng)報廢軋輥,無使用價值,若修復后等同新軋輥使用,堆焊修復輥的成本約為整體鍛鋼支撐輥的50%,軋輥成本可顯著降低,推廣使用后經(jīng)濟效益可觀。

        軋輥堆焊加工流程及關(guān)鍵點管控

        堆焊工藝流程

        支撐輥堆焊工藝流程如圖1所示。

        焊層設(shè)計

        焊層設(shè)計為“2+1+硬面工作層”(含單邊6 mm機加工余量)。其中,“2”表示堆焊2層打底層,厚度約5 mm(單邊);“1”表示在堆焊打底層后,再堆焊1層過渡層,厚度約2.5 mm(單邊)。

        焊前軋輥檢測

        支撐輥軸承內(nèi)套拆除后,輥體統(tǒng)一車削至待堆焊尺寸,堆焊前首先采用著色探傷檢查外部是否存在開口裂紋缺陷,之后使用超聲波探傷檢測軋輥內(nèi)部是否存在缺陷。軋輥探傷完畢,確認輥身表面及輥身內(nèi)部無缺陷后方可進行下步作業(yè)。對殘留輥面缺點可用角磨機打磨去除,對內(nèi)部缺陷則只能通過局部環(huán)切根除。

        堆焊材料選擇

        軋機支撐輥母材化學成分如表1所示。打底焊絲及局部下切焊補材料為φ4.0 mm HY-301,過渡層焊絲為φ4.0 mm HY-330M,硬面工作層焊絲為φ4.0 mm HY-335H。HY-301、HY-330M焊絲配用焊劑為1620熔煉型焊劑。HY-355H焊絲配用焊劑為1701熔煉型焊劑。

        圖1 支撐輥堆焊工藝流程

        表1 軋機支撐輥母材化學成分(質(zhì)量分數(shù),%)

        堆焊工藝參數(shù)

        對φ4.0 mm藥芯焊絲,堆焊工藝參數(shù)設(shè)定為:(1)電弧電壓:28~32 V;(2)焊接電流:500 A;(3)焊絲干伸出長度:30~35 mm;(4)焊道搭接:45%~50%;(5)焊接速度:500 mm/min;(6)導前距離:70~75 mm。

        預熱及熱處理工藝

        支撐輥堆焊前,輥面進行預熱。預熱初期,加熱速度為35 ℃/h,待輥面溫度達到420 ℃,保溫34 h。軋輥預熱同時,焊接擋圈,以保護軋輥輥頸(軸承內(nèi)套裝配處)。

        支撐輥堆焊第一次埋弧堆焊后,需進行中間熱處理,以消除應力。中間熱處理工藝為:初期加熱速度35 ℃/h,待輥面溫度達到490 ℃,隨爐緩冷到380 ℃,之后開爐繼續(xù)堆焊。

        支撐輥堆焊完畢后,需進行回火熱處理,以消除組織應力,其熱處理工藝為:初期加熱速度35 ℃/h,待輥面溫度達到550 ℃保溫,層間溫度控制到280~320 ℃后,隨爐緩冷,≤30 ℃出爐。

        堆焊支撐輥使用方案及優(yōu)化

        堆焊軋輥入廠檢測

        堆焊支撐輥投入使用之前,需要對整個輥身進行超聲波探傷。首先,重點對結(jié)合層是否存在大于φ2 mm冶金缺陷及缺陷分布狀態(tài)進行檢測,以保障結(jié)合層安全有效。其次,對軋輥使用層內(nèi)冶金組織是否存在裂紋和冶金缺陷進行檢測,以保障軋輥上機使用中不發(fā)生剝落。邯鋼冷軋廠堆焊軋輥檢測方案制定依據(jù)鍛鋼軋輥檢測標準GB/T13314—2008。軋輥硬度檢測執(zhí)行標準及方法如表2所示。

        表2 支撐輥硬度檢測標準及方法

        堆焊軋輥使用方案

        堆焊支撐輥使用初期,需要重點考察輥面加工硬化及輥身疲勞情況,進一步進行超聲波探傷,復核結(jié)合層內(nèi)部在φ2 mm以內(nèi)的微小冶金缺陷是否發(fā)生變化,以保證結(jié)合層安全有效;同時必須進行硬度檢測,以評估加工硬化程度和輥面疲勞情況,同時修訂軋輥換輥制度。軋輥使用中期,主要進行硬度檢測,優(yōu)化軋輥換輥制度和單次修磨量,評估堆焊軋輥的經(jīng)濟價值。堆焊支撐輥使用方案如表3所示。

        表3 2180酸軋機組堆焊支撐輥使用方案

        堆焊軋輥使用績效評價

        堆焊支撐輥歷次下機后檢測表明,軋輥輥身硬度≥68 HSD,均符合技術(shù)標準,均勻性控制在2 HSD以內(nèi)。按照GB/T13314—2008探傷標準檢測,輥身內(nèi)部探傷合格。使用至今,已經(jīng)上機使用10次,累計軋鋼129.24萬t,總修磨量為32.838 mm,修磨量的平均毫米過鋼量為3.93萬t/mm??紤]到堆焊支撐輥前2次的單次修磨毫米過鋼量為3.6萬t/mm,第3~10次使用情況與整體鍛鋼支撐輥使用對比如圖2所示。

        圖2 堆焊修復輥與鍛鋼支撐輥的毫米過鋼量對比

        對比第3~10次連續(xù)8次使用情況發(fā)現(xiàn),堆焊支撐輥與整體鍛鋼支撐輥毫米過鋼量相當,且堆焊支撐輥在第7~10次使用的毫米過鋼量優(yōu)于鍛鋼支撐輥。

        結(jié)束語

        跟蹤堆焊支撐輥綜合服役使用情況,發(fā)現(xiàn)其修磨量的平均毫米過鋼量與整體鍛鋼支撐輥相當。堆焊支撐輥的成本約為整體鍛鋼支撐輥的50%,如果冷連軋F1~F5機架均使用堆焊支撐輥,則支撐輥噸鋼消耗成本將會節(jié)約50%以上,推廣使用后經(jīng)濟效益可觀。

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