大型支承輥及其堆焊修復(fù)再制造技術(shù)探析

賈林喜++徐躍+++倪新慧

【摘 要】本文將以鋼廠含碳量高的廢舊軋輥為研究對(duì)象，結(jié)合當(dāng)前鋼鐵行業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，針對(duì)鋼鐵行業(yè)廢舊軋輥開(kāi)展研究。筆者首先分析了對(duì)大型支承輥及其堆焊修復(fù)再制造技術(shù)研究的意義，然后談探析了大型支承輥及其堆焊修復(fù)再制造技術(shù)的工藝，希望能夠?qū)窈蟮南嚓P(guān)研究提供一定的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】大型支承輥；堆焊修復(fù)；工藝技術(shù)

【引言】：軋輥是軋鋼工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重要的工件之一，對(duì)軋鋼工業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。近些年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)鋼材料的需求日益增強(qiáng)，鋼產(chǎn)量在不斷增加的同時(shí)，也帶來(lái)一定的社會(huì)環(huán)境問(wèn)題。為了緩解有限資源和無(wú)限利用之間的矛盾，減少?gòu)U品對(duì)環(huán)境的危害，最大限度地利用廢舊產(chǎn)品零部件中的價(jià)值，早在上世紀(jì)80年代，“綠色制造”的新概念就被提出，再制造工程應(yīng)運(yùn)而生。

1、 大型支承輥及其堆焊修復(fù)再制造技術(shù)研究具有的意義

1.1有利于提升我國(guó)的科技支撐能力和改革創(chuàng)新能力

對(duì)大型支承輥及其堆焊修復(fù)再制造技術(shù)研究，能夠?yàn)榻档铜h(huán)境排放、提高資源利用率、建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式提供重要途徑和技術(shù)支撐?，F(xiàn)如今，再制造技術(shù)逐漸成為現(xiàn)代國(guó)家戰(zhàn)略技術(shù)中的重要組成部分，里面涉及到許多關(guān)鍵核心技術(shù)，比如堆焊技術(shù)鑲套技術(shù)，又比如鑄造工藝，還有熱處理工藝等。因此，本文對(duì)大型支承輥及其堆焊修復(fù)再制造技術(shù)研究，尤其是針對(duì)高碳含量廢舊軋輥的再制造技術(shù)研究可以進(jìn)行核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新，在促進(jìn)我國(guó)科技水平提高方面具有極大作用。

1.2有利于促進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展和解決就業(yè)問(wèn)題

再制造能夠非常有力地體現(xiàn)資源循環(huán)利用的原則，在當(dāng)前我國(guó)大力提倡資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)的過(guò)程中將發(fā)揮著極其重要的作用，在2010年“兩會(huì)”期間國(guó)務(wù)院的政府工作報(bào)告中，再制造已經(jīng)被納入了國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的范疇。隨著我國(guó)政府對(duì)再制造的日益重視，廣大民眾對(duì)再制造的逐漸認(rèn)同，必將進(jìn)一步促進(jìn)這一新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和日益重大，并形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，有利于解決目前我國(guó)的就業(yè)問(wèn)題，在促進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，進(jìn)一步產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1.3有利于提升國(guó)家建設(shè)的資源集成能力

如今，社會(huì)經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展的同時(shí)，能耗的消耗也不斷增加，自然資源和社會(huì)能源的日益短缺已經(jīng)成為了阻礙科學(xué)發(fā)展，限制循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式構(gòu)建主要因素，要想有效解決這一問(wèn)題，有關(guān)部門和企業(yè)就必須積極開(kāi)展廢舊產(chǎn)品的綠色再制造。通過(guò)大力發(fā)展廢舊產(chǎn)品綠色再制造產(chǎn)業(yè)，可以很好地實(shí)現(xiàn)將廢舊產(chǎn)品進(jìn)行再次開(kāi)發(fā)，并從廢舊產(chǎn)品再制造過(guò)程中提煉和挖掘出可以利用的材料和能源，促成“資源-產(chǎn)品-再生資源”資源生產(chǎn)和利用循環(huán)模式的構(gòu)建，從而為構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)的科學(xué)發(fā)展模式奠定良好基礎(chǔ)。另外，對(duì)大型支承輥及其堆焊修復(fù)再制造技術(shù)的研究在降低制造業(yè)產(chǎn)品全壽命周期費(fèi)用也具有非常顯著的效果，尤其是產(chǎn)品使用過(guò)程中的維修保養(yǎng)費(fèi)用，全面恢復(fù)和提升廢舊機(jī)電產(chǎn)品性能，有效節(jié)約資源、能源，減少環(huán)境污染等方面意義重大。

2、 大型支承輥及其堆焊修復(fù)再制造技術(shù)探析

2.1廢舊鋼廠軋輥熱處理工藝研究

為了保證軋輥良好的功能性中，首先需要通過(guò)熱處理工藝降低軋輥表面的硬度，由于在本研究中廢舊軋輥，軋輥在新品制備過(guò)程中表面均通過(guò)熱處理工藝提高表面的硬度，所以要通過(guò)機(jī)加工減少尺寸，然后作為擠壓輥的芯軸使用，故熱處理工藝非常關(guān)鍵。

采用傳統(tǒng)的熱處理爐耗能巨大，同時(shí)芯軸的芯部也被軟化，而感應(yīng)加熱的工藝的應(yīng)用，能夠?qū)堓伒谋砻鎸舆M(jìn)行表層軟化，使廢舊鋼廠大型軋輥的表層硬度降低到HRC30-HRC35，不僅滿足了機(jī)加工的需要，還最大限度地保留了芯軸原有的微觀組織和強(qiáng)度性能。所謂感應(yīng)加熱，指的是工件放到感應(yīng)器內(nèi)，感應(yīng)器一般是輸入中頻或高頻交流電的空心銅管。產(chǎn)生交變磁場(chǎng)在工件中產(chǎn)生出同頻率的感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流在工件的分布是不均勻的，在表面強(qiáng)，而在內(nèi)部很弱，到心部接近于0，利用這個(gè)集膚效應(yīng)，可使工件表面迅速加熱，在幾秒鐘內(nèi)表面溫度上升到800-1000℃，而心部溫度升高很小。但目前沒(méi)有成熟的感應(yīng)加熱設(shè)備可以直接使用，需要開(kāi)發(fā)符合廢舊鋼廠軋輥使用要求的感應(yīng)加熱設(shè)備，同時(shí)加熱的溫度控制對(duì)軋輥表面的軟化程度和軟化深度具有決定性的作用，熱處理工藝直接關(guān)系到下一道工序的順利開(kāi)展以及再制造產(chǎn)品的使用性能。

2.2再制造用藥芯焊絲材料的研究

在廢舊鋼廠大型軋輥升級(jí)再制造過(guò)程中，最重要的是堆焊材料的研發(fā)，堆焊層的壽命直接關(guān)系到再制造產(chǎn)品的壽命。目前的堆焊材料是針對(duì)材質(zhì)為20MnMo輥壓機(jī)擠壓輥開(kāi)發(fā)的堆焊材料，還沒(méi)有針對(duì)廢舊鋼廠大型軋輥升級(jí)再制造專用的堆焊材料。

在再制造過(guò)程中由于低碳鋼過(guò)渡套的添加，統(tǒng)一了堆焊的基體材料，便于制定統(tǒng)一的堆焊工藝和堆焊材料。過(guò)渡層合金需解決基材合金與工作層合金的堆焊親和性能及工件在工作狀態(tài)下的高交變冷熱抗壓性能，確保一個(gè)硬度梯度的過(guò)渡參數(shù)。工作層合金除解決與過(guò)渡層合金堆焊親合性能外，主要考慮達(dá)到工件的抗壓、抗剝落、抗磨損等失效指標(biāo)，以恢復(fù)或延長(zhǎng)擠壓輥的使用壽命。在材料的硬度方面要控制過(guò)渡合金的硬度HRC50-55，工作層的硬度HRC60-62。相鄰兩種材料的相容性包括堆焊材料與基體之間和不同堆焊層材料之間在液態(tài)和固態(tài)時(shí)的互溶性，是否出現(xiàn)金屬間化合物，以及兩者之間的熔點(diǎn)、膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率的差異將影響堆焊層的應(yīng)力和結(jié)合強(qiáng)度；不同堆焊合金材料之間熱影響區(qū)的金相組織狀態(tài)；堆焊工作層對(duì)使用工況的承載性，過(guò)渡合金層主要承載整體的抗沖擊性能，中間合金層主要起到承上啟下的作用，工作合金層主要承載擠壓輥的耐磨性能，各層性能良好配合，才能制備出性能優(yōu)良的擠壓輥。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)鋼鐵行業(yè)大型支承輥及其堆焊修復(fù)再制造技術(shù)的研究，能夠推動(dòng)我國(guó)廢舊大型軋輥的再制造技術(shù)的推廣，有效地提高了資源利用率，降低了資源、能源的消耗，同時(shí)能促進(jìn)我國(guó)綠色循環(huán)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加速制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，從而使國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展，具備極高的社會(huì)、生態(tài)及經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

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