热轧支撑辊的堆焊修复

时间:2020-06-28 浏览:85次

热轧支撑辊的堆焊修复

我们在堆焊热轧支撑辊的工艺流程、技术措施中,  采用了创新的短流程堆焊修复工艺。短流程是指修复周期短、堆焊工序少而简单、没有太多的中间环节、修复效率高。

实现短流程堆焊修复方法的第 一步骤:

众所周知,大型轧钢厂都有配套的磨辊装配车间,用于车削、磨削、装配、更换轧辊。利用磨辊装配车间的起重、装配、车削等设备,在车间内设立一个小型的堆焊工位,将轧辊的堆焊修复过程安排在轧钢厂的磨辊装配车间,这样就避免了传统修复时委托堆焊工厂所产生的中间周转环节多的缺陷,大大缩短了堆焊修复进程,用户也能很好地跟踪轧辊的堆焊情况,轧辊从进厂服役,然后多次堆焊修复循环利用,直到终报废,全部过程都在轧钢厂,很容易实现对轧辊的终身跟踪管理。

实现短流程堆焊修复轧焊的第 二步骤是:

应用堆焊、热处理一体化的多功能辊体堆焊装置。该堆焊装置的工作原理是综合大型堆焊机床、大型热处理炉的基本结构,具有预热、堆焊、层间保温、热处理等多种功能,优化了设备资源配置,使大型辊体堆焊过程中的预热、堆焊、热处理三个工序集中于同一装置操作,工序少而简单,缩短了堆焊生产流程,提高了堆焊修复效率。  

热轧支撑辊的堆焊工艺流程如下:堆焊前原始记录,清除热疲劳层,焊接材料准备,应用多功能辊体堆焊装置先后对支撑辊预热,堆焊打底层,堆焊合金工作层,中间去应力热处理,再堆焊合金工作层,终去应力热处理,缓冷后出炉,初检,车削加工,终检,待用。

具体主要工艺措施如下:

 1)堆焊前准备  堆焊前,对热轧支撑辊进行原始尺寸、表面形貌记录,主要目的是用于堆焊前后的对比,并使堆焊有针对性;车削、清除热疲劳层,探伤检测、确保疲劳龟裂彻底除净,并在此基础上再车削、下切5mm左右,进一步清除微观的疲劳损伤层,再对车削后的辊面尺寸记录,确定堆焊层厚度、材料消耗、后续堆焊工艺流程。然后,热轧支撑辊两端轴颈安装匹配的轴颈保护托圈工装后,搁置在多功能辊体堆焊装置的支承架上,热轧支撑辊的局部轴颈位于堆焊装置炉膛内,对此处的局部轴颈刷涂抗高温氧化涂料。保持辊体和托圈工装一起连续转动。堆焊装置炉膛内的LCD履带式远红外加热板通电,对辊体预热,至200℃,保温6h,用A307焊条在辊面的两侧边缘焊接80~100mm宽的引弧板托圈,保证辊面的堆焊成型,并有效防止焊剂流淌。然后,使辊体温度以低于50℃/h的速度缓慢升温,至450℃、保温12h。焊剂HJ107在烘箱预热至300℃、保温2h以上,待用。 

2)堆焊  辊体预热充分后,将堆焊装置的下部炉体、活动炉顶移开,改进的焊接机头伸入堆焊槽,对辊面堆焊。堆焊时采用环焊缝螺旋堆焊法,主要堆焊工艺参数见表3。  打底过渡层至少3层、总厚度一般不小于8mm,当辊体车削疲劳层多,导致初始直径较小时,打底过渡层的总厚度可提高,既降低了堆焊成本,又减少了过厚合金工作层的应力以避免开裂危险。堆焊工作层时,由于厚度一般较厚,特别要注意层间的温度控制、设备的稳定运行、适当的中间去应力热处理。堆焊过程中,对局部焊瘤、凹陷、漏弧斑、微裂纹等缺陷应及时清除、补焊,当然,这在多功能辊体堆焊装置上是很容易实现的。 去应力热处理  根据车削情况,热轧支撑辊的辊面的单边堆焊厚度约50~125mm不等,堆焊层厚度一般较厚,为减少堆焊应力,防止堆焊层开裂,应注意保温、去应力热处理。去应力热处理分中间去应力热处理、终去应力热处理两个过程。  堆焊时,多功能堆焊装置的炉膛内,上部炉体的LCD履带式远红外加热板始终带电加热,保证层间温度,每堆焊约30mm的堆焊层,需进行一次中间去应力热处理。中间去应力热处理时,移开焊接机头,将多功能堆焊装置组合成封闭的圆柱形炉膛,炉膛内的所有LCD履带式远红外加热板通电,对辊体加热,使辊体温度以低于50℃/h的速度缓慢升温,至520℃、保温12h,然后炉冷至400℃左右,继续堆焊。在堆焊尺寸达到预期要求时,堆焊全部结束,立即进行终去应力热处理,操作方法与上述的中间去应力热处理时相同,使辊体温度以低于50℃/h的速度缓慢升温,至560℃、保温20h,然后随炉冷却,通过智能温控系统使降温速度低于40℃/h,冷至低于100℃后,自然冷却。终去应力热处理后,记录堆焊后的槽形辊面尺寸和表面形貌,拆除轴颈保护托圈工装,不损坏轴颈的前提下,清除抗高温氧化涂料,将堆焊后的热轧支撑辊车削加工至尺寸要求和表面粗糙度要求。

     热轧支撑辊的堆焊质量控制及效果  堆焊热轧支撑辊的主要难点是堆焊层开裂。经过长期工艺试验和堆焊实践,我们总结了堆焊层开裂的主要因素: 

 1)疲劳裂纹车削不尽。由于车削辊面疲劳层的刀纹一般较粗,小的疲劳纹不易被发现,这便为堆焊层开裂提供了裂纹源,即使焊后不马上裂,使用时也会开裂或大块掉肉、剥落。 

 2)预热和层间温度控制。预热不够、辊面层间温度偏低、堆焊装置的加热失控等因素很容易造成开裂。  

3)热处理工艺。热处理温度偏低、保温时间不足、加热或冷却速度过快等因素可造成堆焊层应力消除不尽或增加新的热应力,从而导致堆焊层开裂。  因此,我们采取以下措施来控制、避免堆焊层开裂:焊前严格探伤,确保疲劳裂纹彻底车削干净;严格控制预热和层间温度控制,经常检查电加热设备、加强炉膛的密封保温;控制合适的热处理工艺,特别是冷却时,不仅随炉冷却,而且采用“智能控温、电加热辅助炉冷”工艺,严格控制300℃前的冷却速度。  实践表明:应用国内同行业水平的多功能辊体堆焊装置,采用科学、合理的堆焊修复工艺,成功解决了国内普遍存在的支撑辊堆焊层开裂难控制的问题。热轧支撑辊经成功堆焊,堆焊层的表面平均硬度为HSD74,高低落差不超过5,着色和超声波探伤检测,堆焊层没有裂纹和超过Φ2mm当量平底孔的缺陷,性能技术指标符合热轧支撑辊的质量要求。


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