中厚板矯直機(jī)工作輥的使用和修復(fù)

李 強(qiáng)

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063000）

目前，我國所生產(chǎn)和使用的中厚板矯直機(jī)工作輥普遍采用60CrMoV、45CrMoV、55CrMoV等材質(zhì)制作材料。作業(yè)環(huán)境較復(fù)雜，不僅承受與板面高強(qiáng)度磨擦、承受高溫板面的鼓肚力和靜壓力引起的循環(huán)載荷、承受噴淋或輥內(nèi)冷卻水的交變熱循環(huán)作用，還因輥徑小、長(zhǎng)度長(zhǎng)、多為細(xì)長(zhǎng)工件，且頻繁往復(fù)而承受的扭矩作用。因此如何延長(zhǎng)其使用壽命、提高生產(chǎn)效率、降低維護(hù)成本成為矯直機(jī)領(lǐng)域需要深入探討的課題。

1 輥?zhàn)友b機(jī)要點(diǎn)

1）輥系的裝配、調(diào)整、運(yùn)行過程中的壓矯量、壓矯溫度、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等均應(yīng)按矯直機(jī)設(shè)備本體的有關(guān)技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2）輥?zhàn)邮褂贸跗趹?yīng)充分考慮兩個(gè)因素：其一、輥體材質(zhì)硬度轉(zhuǎn)化的因素：這是因?yàn)楹附樱ɑ驘崽幚恚┑妮伱婢w結(jié)構(gòu)中含有殘余奧氏體因受熱及受壓的原因在一定的時(shí)間段內(nèi)遂漸向馬氏體轉(zhuǎn)化，其過程稱“二次硬化”過程，可提高輥面硬度（HRC）≥5，并可長(zhǎng)期保持輥面硬度均勻、磨損平整光滑、表面呈晶亮狀的特性；其二、機(jī)械運(yùn)行的因素：矯直機(jī)工作輥與導(dǎo)輥、支承輥；齒輪箱與接手、工作輥動(dòng)力端等所有機(jī)械系統(tǒng)均有一個(gè)整合過程。為了滿足表述的兩個(gè)因素，輥?zhàn)友b機(jī)作業(yè)約200 h以內(nèi)盡可能矯制普通板種、減輕矯制壓力、平穩(wěn)操作，這對(duì)于提高和勻化輥面硬度、強(qiáng)化輥?zhàn)颖砻娴氖褂眯阅?、防止氧化皮粘結(jié)、有效地整合輥系運(yùn)行均能取事半功倍的效果（這同樣適用于新制輥、修復(fù)輥、修磨輥）。

3）支承輥的運(yùn)行正常是工作輥使用壽命的關(guān)鍵，因此，應(yīng)充分滿足支承輥的潤(rùn)滑系統(tǒng)使之良好，否則因支承輥抱死（不運(yùn)轉(zhuǎn)）而拉傷工作輥輥面導(dǎo)致黏結(jié)氧化皮，進(jìn)而影響整個(gè)輥系的運(yùn)行。支承輥輥面比工作輥輥面硬度（HRC）低3~5個(gè)。

4）應(yīng)充分考慮矯直機(jī)屬高溫作業(yè)（盡管有水冷卻），其工作輥、支承輥的軸承部位均有因溫度的原因所產(chǎn)生的膨脹系數(shù)。于是，工作輥、支承輥軸承游隙的配置也應(yīng)該考慮其膨脹系數(shù)。

5）輥面的點(diǎn)狀麻坑概由翹頭板碰撞所至，輥面的點(diǎn)狀麻坑極易造成氧化皮黏結(jié)，應(yīng)嚴(yán)格防止喂入翹頭板。

6）大于或低于矯制溫度都不應(yīng)喂入矯直機(jī)。矯直機(jī)是中厚板軋制行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，為了滿足市場(chǎng)的要求，目前全國的中厚板行業(yè)大都凸現(xiàn)頻繁地置換品種、高強(qiáng)度板生產(chǎn)量擴(kuò)大、板面質(zhì)量要求嚴(yán)格的生產(chǎn)狀況，輥面氧化皮粘結(jié)是板材生產(chǎn)質(zhì)量的瓶頸，在滿足上述2）條款要求的外應(yīng)特別注重支承輥運(yùn)行和翹頭板喂入。

2 下線輥?zhàn)又匦滦弈?/h2>

1）對(duì)下線輥?zhàn)右勒請(qǐng)D紙進(jìn)行全方位檢查。輥體同軸度應(yīng)滿足圖紙要求，如果超差，軸承位應(yīng)重新堆焊加工。

2）工作輥與支承輥各自應(yīng)做到三統(tǒng)一：直徑統(tǒng)一、粗糙度統(tǒng)一、材質(zhì)統(tǒng)一，輥系應(yīng)配套運(yùn)行。

3）每次下線修磨量直徑方向1.2～2.0 mm。

4）修磨后輥面粗糙度達(dá)到0.8，最好具備研磨、拋光工藝，盡可能使輥面呈晶亮狀，以達(dá)到板面的質(zhì)量要求。

5）修磨輥面出現(xiàn)的極少的微小渣眼（不影響板面質(zhì)量），如有必要用補(bǔ)焊后續(xù)磨。

6）修磨后的輥?zhàn)拥膬啥酥行目讘?yīng)保證良好。

7）修磨后的輥?zhàn)友b機(jī)作業(yè)應(yīng)滿足“輥?zhàn)友b機(jī)要點(diǎn)”中的有關(guān)技術(shù)要求。

3 下線輥?zhàn)友a(bǔ)焊修復(fù)

焊接修復(fù)技術(shù)是指用焊接方法將滿足使用工況要求的焊接材料熔敷在工件表面，以恢復(fù)其形狀尺寸、提高表面性能的工藝方法。該技術(shù)用于修復(fù)的工件，將明顯提高工件表面性能、延長(zhǎng)服役壽命、降低工件成本。

3.1 矯直輥修復(fù)前狀況

輥面磨損，出現(xiàn)影響板面質(zhì)量的缺陷，如粘結(jié)、疤塊、麻坑、裂紋、掉塊等，不能繼續(xù)使用。

3.2 修復(fù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

輥?zhàn)尤砻妫òㄝ伾?、輥頸）堆焊、修復(fù)；按圖紙要求機(jī)械加工；修復(fù)后的輥?zhàn)邮褂脡勖欢逃谠?；修?fù)后輥面硬度達(dá)到圖紙要求。

3.3 工藝流程

清理輥面→預(yù)熱→堆焊→保溫回火→機(jī)械加工、防銹包裝。

1）清理表面。檢驗(yàn)輥?zhàn)又本€度，調(diào)直輥身，允差2 mm；輥身車削加工，清除表面疲勞層、龜裂、油污、銹斑，輥身車削后尺寸為小于圖紙直徑尺寸的20～26 mm，以保證焊層厚度為10～13 mm；輥面探傷，發(fā)現(xiàn)局部缺陷，采取手工清除，直至無表面、內(nèi)部傷痕。采用型超聲波探傷儀檢測(cè)。

2）預(yù)熱。加熱至280～550℃，加熱時(shí)間為8～10 h。預(yù)熱目的：減緩堆焊時(shí)的冷卻速度，減少冷、熱應(yīng)力的產(chǎn)生，避免焊層與基體結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生裂縫，并達(dá)到消除表面氫的目的；控制層間溫度；表面溫度嚴(yán)格按質(zhì)量文件執(zhí)行。

3）堆焊。堆焊材料為高合金鋼焊絲。堆焊設(shè)備：型自動(dòng)埋弧焊機(jī)。焊劑，焊接電壓、電流，焊接速度，小車行走速度等操作要求嚴(yán)格按質(zhì)量文件執(zhí)行；堆焊期間保持層間溫度，謹(jǐn)防過冷、過熱；堆焊后輥?zhàn)又睆酱笥趫D紙4～8 mm（機(jī)械加工余量）。

4）保溫回火。堆焊完工后，輥?zhàn)又糜诒貭t內(nèi)，升溫至400℃左右恒溫后隨爐冷至室溫。其目的：延長(zhǎng)焊層與基體結(jié)晶的間隔時(shí)間，避免層間偏析，消除相互應(yīng)力，防止冷、熱裂傾向。

5）機(jī)械加工、防銹包裝。按圖紙加工輥?zhàn)尤砻?，輥面精磨后需?jīng)研磨、拋光處理；按要求對(duì)修復(fù)完畢后的輥?zhàn)舆M(jìn)行各部位尺寸檢驗(yàn)、探傷檢驗(yàn)、硬度檢驗(yàn)，防銹、包裝。

4 堆焊層材料及材質(zhì)分析

堆焊層材料選用的特點(diǎn)：在550～850℃（有水冷卻）的長(zhǎng)期運(yùn)行中其輥?zhàn)討?yīng)具備耐高溫、高耐磨、高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕（水氣）、防蠕變、防黏結(jié)（氧化皮）、高疲勞強(qiáng)度（防網(wǎng)狀裂紋和剝落）、可焊工藝性好等特性。

1）堆焊層材料。堆焊層材料的元素：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、Ti、Ne、稀土等，元素總含量大于20%，施焊時(shí)分別由焊絲、焊劑中融入。

2）堆焊材質(zhì)的綜合分析。碳的含量為中碳，材料變形小，保證了韌性、塑性及良好的導(dǎo)熱性，縮小了冷熱裂傾向，提高了焊接性能；錳、硅的含量強(qiáng)化基體提高強(qiáng)度、硬度，提高屈服比和耐腐蝕性；高鉻元素，強(qiáng)化基體，抗氧化和耐腐蝕，抗有害氣體。含量超過16%時(shí)，既耐熱又具有高強(qiáng)度。當(dāng)與碳形成碳化鉻時(shí)，明顯提高硬度，有效防止與板面氧化皮的黏結(jié)；鎳元素，提高熱強(qiáng)度和硬度而不降低塑性，良好的耐腐蝕性。特別是當(dāng)與鉻配合使用時(shí)更能發(fā)揮其良好的性能；鉬、鎢、鈮、鈦、稀土元素的含量，強(qiáng)化基體作用大，細(xì)化晶粒，提高高溫強(qiáng)度和蠕變極限，抗有害氣體，能有效防止與板面氧化皮的黏結(jié)。

焊接工藝能滿足焊接性能的技術(shù)要求，施焊性能好，不產(chǎn)生焊接缺陷；堆焊的材質(zhì)具有二次硬化的性能，使用過程中不降低硬度，且會(huì)提升4～7個(gè)HRC，并使輥面硬度進(jìn)行勻化；具備多次重復(fù)修復(fù)的技術(shù)條件；堆焊材料層耐高溫、高耐磨、高強(qiáng)度、高硬度、耐（水氣）侵蝕、抗氧化、抗蠕變、抗(氧化皮)黏結(jié)等特性。綜合技術(shù)性能的高合金鋼焊絲，此焊材優(yōu)于原輥（60CrMnMo）的材質(zhì)，能滿足使用要求，其使用壽命提高2～3倍。

5 堆焊后的輥?zhàn)討?yīng)用效果

堆焊后工作輥在中厚板矯直機(jī)中的應(yīng)用效果需要在具體實(shí)踐中進(jìn)行驗(yàn)證，通過下機(jī)后觀察，工作輥表面質(zhì)量良好，未出現(xiàn)裂紋、掉塊、剝落等現(xiàn)象。輥面硬度（HRC）由≥50經(jīng)200 h作業(yè)后遂步提高至≥54，正常使用40萬t過鋼量，輥面磨損≤0.5mm，輥面磨損平整光滑，不出現(xiàn)影響使用的缺陷。作業(yè)過程中輥身呈晶亮面，不黏氧化皮，輥面不出現(xiàn)銹斑，并能承受高強(qiáng)度板的矯直作業(yè)。提高強(qiáng)度、抗彎曲、防冷、熱疲勞、并未出現(xiàn)蠕變。由此可見，堆焊工件因工作層屬高合金的焊絲堆焊成型，其晶體結(jié)構(gòu)具備多項(xiàng)綜合技術(shù)性能，能滿足作業(yè)需要。

6 結(jié)語

矯直機(jī)工作輥的使用和修復(fù)是矯直機(jī)設(shè)備管理的重要組成部分。為了提高板材質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)自身的經(jīng)濟(jì)效益和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，軋制企業(yè)必須著力于維護(hù)和管理矯直機(jī)設(shè)備。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，按照標(biāo)準(zhǔn)裝機(jī)使用，無論是新制還是補(bǔ)焊后的工作輥，使用壽命還是技術(shù)性能都能達(dá)到應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。堆焊技術(shù)的廣泛應(yīng)用，節(jié)省了設(shè)備成本，充分利用資源，減少輥件報(bào)廢?？傊瑥亩鄠€(gè)角度提高矯直機(jī)工作輥的使用壽命，有利于實(shí)現(xiàn)具有時(shí)代特色的矯直機(jī)設(shè)備的管理和維護(hù)，滿足企業(yè)發(fā)展的需要，降低設(shè)備使用成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，擴(kuò)大市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力企業(yè)，促進(jìn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。