板坯连铸机辊子的堆焊修复

闫 炜

1.引言

采用明弧自动焊机对磨损的连铸辊进行修复，获得满意效果和成功经验。该工艺在堆焊辊修复中发挥了重要作用，产生出良好经济效益。

2.焊接材料

连铸辊的堆焊材料为直径为2.4mm的药芯焊丝。430-O打底层焊丝，含铬17%的铁素体不锈钢合金焊丝，具有良好的耐高温腐蚀性能，用于连铸辊过渡层焊接。堆焊层硬度为HB220，化学成分为C 0.05% 、Mn 0.9% 、Si 0.7% 、Cr 17.5% 。

414N-O硬面层焊丝，含氮化物的马氏体不锈钢合金焊丝，具有良好的耐腐蚀、耐磨损以及耐热冲击性，用于连铸辊的硬面堆焊。堆焊层硬度为HRC43-50。化学成分为：C 0.08%、Mn 1%、Si 0.6%、Cr 13.5%、Ni 4.3%、Mo 0.5%。

3.堆焊前的准备

3.1 车削疲劳层

对于修复的旧辊，需进行对辊子表面进行车削，去掉疲劳层，确保其没有影响焊接的裂纹、气孔等缺陷。一般车削深度为5mm，如仍有裂纹等缺陷时则必须车去缺陷，在缺陷较深时可用手提砂轮打磨等办法单独处理，再单独对其焊补填平。

3.2 探伤检查

对于车削后的连铸辊，需进行超声波探伤，以确保无裂纹等缺陷，若有缺陷必须重新处理至无缺陷。

3.3 焊接引弧环

为了保护辊子的两端面，以及避免辊子两端位置出现气孔、夹渣、漏焊等缺陷，必须在辊子两端焊接引弧环，在引弧环上进行起弧和收弧。

3.4 清理辊面污物

车完辊面的疲劳层后应尽快组织堆焊，避免长时间堆放将辊面弄脏生锈。如果已经有锈迹和油污，必须进行清洗。

4.堆焊

4.1 装夹工件及焊枪调整

堆焊时将连铸辊装夹于卡盘与尾座顶尖之间，利用进给装置来实现堆焊的连续进行与自动进给，保证焊接平稳与堆焊层均匀。

焊枪导电嘴距辊面距离为30mm,考虑到辊面的转动线速度，焊枪必须倾斜6-7度。

4.2 焊接参数

辊子直径（mm） 电压（V） 电流（A） 左停留时间（S） 右停留时间（S） 辊面线速度（mm/分）100-120 24.5-25.5 220-250 0.2-0.4 0.4-0.69 100-110 120-150 25.5-26.5 250-290 0.2-0.4 0.4-0.6 125-135 150-180 26.5-27.5 290-380 0.2-0.4 0.4-0.6 145-155 180以上 27.5-29 380-450 0.2-0.4 0.4-0.6 168-175

4.3 堆焊过程

第一步堆焊底层（即过渡层），采用430-O焊丝，堆焊厚度2.5mm-3mm；第二步堆焊表层（即硬面层），采用414N-O焊丝，堆焊厚度4.5mm-5mm。堆焊完成时必须保证辊子表面有2mm加工余量。

4.4 注意事项

4.4.1 由于电缆等的电阻影响，导电嘴（即焊丝端部）与连铸辊之间的电压与焊接电源显示电压不一致，有很大的压降，须用万用表测量后调整，保证实际焊接电压与上述参数相符。

4.4.2 焊接辊子底层时，电压、电流参数可比其表层适当加大一些。

4.4.3 做好辊子接地，使导电性稳定。

4.4.4 堆焊层间要认真清理，确保无焊渣，可以用铁锤把焊渣敲掉并用电动钢丝刷清理干净。

4.4.5 堆焊直径在200mm以下的辊子时，如果辊子较长（大于500mm），在焊到中间位置时应停止5-10分钟，目的是避免辊子过热，防止辊子长度收缩量过大而引起变形。

4.4.6 逐层焊接时，后层步进方向与前层相反，检查前层是否有漏焊处并及时补焊。

4.4.7 焊接时尽量保证堆焊的连续性，避免随意停弧，一旦停弧后就必须清理干净，方能重新堆焊。因为如果停弧点清理不干净，就会产生夹渣缺陷。

4.4.8 更换新批号的焊丝必须进行堆焊试验，在机械加工后对工作层进行探伤和检测硬度，合格后方可投入生产。

5.焊后机械加工

5.1 粗车外园

粗车辊面留0.5mm余量，此时若发现有缺肉缺陷应单独对缺肉处焊补。

5.2 精车外园

两端用顶尖顶住连铸辊，精车外园，保证外园与内孔的同轴度。若连铸辊带轴头则应用百分表找正轴承位置，保证轴承处外圆与辊面同轴。

5.3 精车内孔

堆焊辊面时，连铸辊的内孔有轻微收缩变形，须找正外圆精车内孔，满足图纸要求（带轴头的连铸辊无此工序）。

6.明弧焊优点

明弧焊具有焊前无需预热、焊接过程无需使用焊剂、速度快效率高的优点。便于观察，易于控制焊接过程，可较好地控制焊接质量。焊接工艺简单，便于操作。焊接时飞溅少，成型美观。堆焊厚度均匀，可使加工余量减少到最低，降低了焊丝使用量及焊丝成本。

7.表面粗糙度对使用寿命影响

由于零件表面粗糙，两个表面接触时，其接触面仅仅是在加工表面许多凸出小峰的顶端上。当两个零件表面有相对运动时，由于实际接触面积较理论面积要小，因而单位面积承受的压力相应增大。实际接触面积的大小取决于两接触表面粗糙度的状况及参数值的大小，波谷浅，参数值小，表面较平坦，实际接触面积就大，反之实际接触面积就小。

零件的接触表面越粗糙，磨损越快，即零件的耐磨性能越差。因此，合理提高零件表面粗糙度的状况，可减少磨损，提高零件的耐磨性，延长其使用寿命。连铸辊的表面粗糙度为Ra3.2，表面过于粗糙，影响连铸辊的使用寿命，将连铸辊表面粗糙度调整为Ra0.8，可进一步提高修复连铸辊的使用寿命

8.结束语

连铸辊是板坯连铸机最关键的备件之一，也是板坯连铸机消耗量最大的备件。提高连铸辊的使用寿命是降低连铸生产成本、提高生产作业率的重要措施。辊子尺寸精度、形位公差和表面硬度直接影响到辊子的使用寿命。连铸辊明弧堆焊工艺经过反复的试验和生产，堆焊层完全满足了连铸辊的使用要求。合理的焊接工艺、正确的加工工艺和规范的操作规程，确保了明弧堆焊连铸辊的成功。