淺談熱卷箱輥道的修復(fù)

東占萃劉文斌王志強(qiáng)朱鐵成何俊麗馬旭

（首鋼遷鋼公司 熱軋分廠，河北 遷安 064404；首鋼燕郊機(jī)械有限責(zé)任公司，河北 燕郊101601）

一、概述

熱卷箱的主要作用是將熱軋中間坯進(jìn)行無(wú)芯卷取和開(kāi)卷后送入精軋機(jī)組進(jìn)行軋制。其優(yōu)點(diǎn)是可以減小中間坯溫降，提高中間帶坯溫度的均勻性。熱卷箱上共計(jì)17根輥?zhàn)?。如圖1所示。

圖1：熱卷箱組成

熱卷箱的輥?zhàn)映袚?dān)著對(duì)中間坯運(yùn)輸、卷取、開(kāi)卷的功能。輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)形式基本相同，為內(nèi)冷輥道且配有外冷水。輥?zhàn)拥氖褂脡勖捅砻尜|(zhì)量對(duì)提高板帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量和改善中間坯卷形有直接影響。由于輥道各種形式的失效，每年都要更換一定數(shù)量的輥道。

二、輥道的失效

1）表面裂紋

這種失效屬于典型的熱疲勞失效，熱卷箱卷取中間坯的溫度都在1000度左右，高溫的帶鋼和輥道接觸，使輥道本體的表面溫度高達(dá)到100多度。熱卷箱輥道在非周期性的溫度極具變化條件下工作，很容易由于表面熱疲勞而產(chǎn)生裂紋，這種失效形式在彎曲輥、卷取輥、夾送輥上較為突出。下圖是下機(jī)輥道上典型的熱疲勞裂紋。

圖2 典型熱疲勞產(chǎn)生的裂紋

2）表面磨損：由于輥道表面和帶鋼產(chǎn)生摩擦造成磨損，表現(xiàn)為輥?zhàn)又睆降臏p小，輥身上出現(xiàn)階梯性的直徑變化。表面磨損的根本原因是輥面速度和軋件之間很難保持絕對(duì)的速度相等。輥?zhàn)又睆降臏p小對(duì)于熱卷箱的使用有著直接的影響，直徑的減小會(huì)對(duì)對(duì)輥面的線速度和輥縫產(chǎn)生影響。尤其在彎曲輥上表現(xiàn)的最為明顯，對(duì)卷形的控制有一定的影響。

3）表面粘鋼：由于帶鋼的頭部對(duì)輥?zhàn)拥拿土覜_擊,或者溫度相對(duì)較低的帶鋼邊部和輥?zhàn)赢a(chǎn)生巨大接觸壓力,使帶鋼與輥?zhàn)拥慕佑|點(diǎn)產(chǎn)生瞬時(shí)高溫高壓而產(chǎn)生焊合。這樣帶鋼局部發(fā)生塑性變形,并與輥?zhàn)颖砻嬲掣剑佔(zhàn)犹幱谛D(zhuǎn)狀態(tài)，帶鋼與輥?zhàn)拥慕佑|點(diǎn)在切應(yīng)力作用下,小部分帶鋼材料被撕裂,并粘附在輥?zhàn)颖砻?這樣就形成了所謂的"粘鋼"。粘鋼在彎曲輥和夾送輥上表現(xiàn)最為突出。

三、熱卷箱輥道的修復(fù)

熱卷箱的工作條件決定了熱卷箱輥?zhàn)颖仨毦邆湟韵滦阅埽?）具有較高的抗沖擊能力，要求輥?zhàn)右幸欢ǖ捻g性和足夠的剛度。2）具有較好的抗熱疲勞性，能在周期和非周期性溫度變化下工作；3）輥面要有合適的硬度和耐磨性，并在工作中不能出現(xiàn)粘鋼。

因此熱卷箱輥?zhàn)拥男迯?fù)是以耐沖擊性、抗熱疲勞性和耐磨性作為目標(biāo)。其輥?zhàn)釉O(shè)計(jì)材質(zhì)為DIN 34CrNiMo6+QT，對(duì)應(yīng)的國(guó)內(nèi)牌號(hào)是34CrNi2Mo2，輥身調(diào)質(zhì)處理，其表面硬度為HRC30左右，具有良好抗沖擊性，但是由于輥面硬度偏低，造成輥面磨損速度較快。以熱卷箱彎曲輥為例。其功能是完成中間坯的彎曲成型。帶鋼頭部在成型過(guò)程中對(duì)彎曲輥的沖擊很大，過(guò)鋼量為50萬(wàn)噸時(shí)，輥?zhàn)幽p達(dá)到4mm左右，接近輥?zhàn)酉聶C(jī)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)工況，比較理想的輥面堆焊層應(yīng)該是高碳馬氏體不銹鋼。最好是組織中還均勻分布一定量的細(xì)小碳化物，如WC，TiC等，起到提高軋輥紅硬性及耐磨性的作用。根據(jù)這個(gè)需求，一般選用焊絲為：為Cr13系列或CrMoW系列。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)含Cr不易過(guò)高，其含量量超過(guò)了15%,輥?zhàn)泳腿菀桩a(chǎn)生粘鋼。一般保持在13%以下為好。在反復(fù)試驗(yàn)后我們最終確定了輥?zhàn)拥亩押覆馁|(zhì)和工藝。目前熱卷箱輥道修復(fù)選用的焊絲牌號(hào)：BGMZ，化學(xué)成分如下表：

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熱卷箱輥道的修復(fù)工藝路線如下：輥?zhàn)哟旨庸ず统暡ㄌ絺麢z查--輥?zhàn)宇A(yù)熱和堆焊--焊后熱處理和精加工--堆焊金屬表面硬度和探傷檢驗(yàn)--輥?zhàn)友b配和檢驗(yàn)；

1、粗車和檢驗(yàn)

（1）去除疲勞層。（2）對(duì)整個(gè)輥身進(jìn)行超聲波無(wú)損探傷檢測(cè)。如無(wú)裂紋等缺陷，則轉(zhuǎn)堆焊工序；如有裂紋等缺陷，則繼續(xù)車至無(wú)缺陷，然后轉(zhuǎn)焊；如裂紋深度超標(biāo)，進(jìn)行報(bào)廢處理。

2、焊前準(zhǔn)備和輥?zhàn)宇A(yù)熱

（1）對(duì)選用的堆焊材料（焊絲和焊劑）在350℃下烘焙2-3h。選用的藥芯焊絲可使堆焊層硬度達(dá)到HRC48-51

（2）預(yù)熱前，在輥身的兩端裝上擋環(huán)。擋環(huán)為焊接式（一次性），用薄鋼板（厚度≥6mm）制成，并環(huán)向?qū)狱c(diǎn)焊在輥身兩端

（3）預(yù)熱溫度為320℃。在箱式電阻爐中以80℃/h升溫至240℃，再以40℃/h升溫至320℃，保溫10h。

3、保溫堆焊

⑴采用埋弧自動(dòng)堆焊機(jī)堆焊，進(jìn)行雙機(jī)頭單絲圓周方向連續(xù)螺旋自動(dòng)埋弧堆焊

⑵選用的堆焊材料馬氏體轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)為200℃，采用現(xiàn)有方法堆焊可以保證層間溫度不低于該溫度。

⑶焊接電流：450-500 A；焊接電壓：30-32V；焊道搭接：相鄰焊道搭接50-60%，具體焊道搭接量應(yīng)視焊道平整光滑情況而調(diào)整；焊弧導(dǎo)前距離35-38mm，具體導(dǎo)前距離視焊道成形情況調(diào)整；焊絲伸出長(zhǎng)度：30-35mm；焊道層間溫度：可低于預(yù)熱溫度，但最低不超過(guò)10℃-40℃。

⑷首先，在輥身的兩端，即始焊部位和終焊部位，均應(yīng)先沿圓周方向堆焊一周（即在不移動(dòng)堆焊機(jī)頭的情況下堆焊一周），然后再進(jìn)行螺旋線堆焊。同時(shí)要求堆焊時(shí)應(yīng)使各堆焊層間的焊道位置相互錯(cuò)開(kāi)1/2焊道寬度。焊前保證輥身清潔。

⑸連續(xù)施焊，中途不允許停止。中間停焊時(shí)，不能保證軋輥層間溫度時(shí)，應(yīng)盡快進(jìn)爐按預(yù)熱溫度要求保溫。堆焊完成后轉(zhuǎn)熱處理。

4、最終熱處理

⑴軋輥堆焊完畢后，在不低于200℃的情況下，應(yīng)使軋輥在專用堆焊設(shè)備上（同時(shí)旋轉(zhuǎn)），保持1-2h.

⑵之后，入爐，使軋輥緩冷至150℃左右，保持4h

⑶以60℃/h升溫至510℃；然后以10℃/h的升溫速度升至回火溫度530℃，保溫14h。緩冷至50℃，出爐空冷至室溫。

5、焊后加工和檢查

熱處理后，經(jīng)過(guò)車削和磨削使輥?zhàn)舆_(dá)到到圖紙尺寸，并進(jìn)行硬度檢查。均滿足要求后轉(zhuǎn)入裝配。經(jīng)過(guò)上述修復(fù)的輥道，堆焊層的顯微組織為：板條狀馬氏體上彌散分布著碳化物硬質(zhì)相。

四、使用效果

通過(guò)修復(fù)，輥道的性能完全能滿足熱卷箱的工況。其輥面質(zhì)量能滿足熱軋帶鋼中間坯質(zhì)量要求。并且大幅度降低了輥耗,修復(fù)后的輥?zhàn)颖砻嬗捕冗_(dá)到HRC45左右，一次上機(jī)過(guò)鋼量達(dá)到150萬(wàn)噸以上，換輥周期大幅度延長(zhǎng)，比新制的鍛件調(diào)質(zhì)輥使用壽命提高了1倍以上。

[1]孫波等.連鑄機(jī)輥?zhàn)硬牧霞氨砻娑押福恢丶夹g(shù)2002年第1期：33-34.

[2]趙慶華等.熱軋助卷輥的粘鋼與對(duì)策.寶鋼技術(shù)，2004年第四期4-6.