关于包钢连铸机扇形段堆焊辊的制造工艺的探讨

张莎莎

摘  要：包钢连铸机扇形段辊子是机械重要的组成元件，在其辊列操作中有着重要作用。基于此，本文首先概述包钢连铸机扇形段堆焊辊的制造工艺难点，分析包钢连铸机扇形段堆焊辊的零件加工工艺，提出包钢连铸机扇形段堆焊辊的制造存在的问题和问题解决方法，希望对包钢连铸机扇形段堆焊辊的制造起到一定帮助。

关键词：包钢连铸机;扇形段堆焊辊;制造工艺

引言：若是包钢连铸机扇形段辊面出现磨损量过大的问题，则会导致其扇形段的开口度增大，这便会造成其铸坯质量受到影响。并且，包钢连铸机扇形段辊面由于磨损过大出现的不均匀情况也会对包钢连铸机扇形段辊列的对弧精度造成影响，这两方面问题都会导致辊子受力出现变化造成轴承失效的问题。

一、包钢连铸机扇形段堆焊辊的制造工艺难点

本文对某厂制造的包钢连铸机扇形段堆焊辊进行分析，该厂使用的材料为42CrMo，在技术要求的调值为242到287HBW、包钢连铸机扇形段辊面堆焊的不锈钢堆焊层的厚度为3mm到6mm，堆焊的硬度要求为46HRC到50HRC，堆焊层的金属元素为：C、Mn、Si、S、P、Ni、Cr、Mo、Nb、V。

由于该厂制造的包钢连铸机扇形段堆焊辊使用的材料42CrMo的焊接性能较差，所以在焊接时容易出现裂纹问题，所以在包钢连铸机扇形段辊堆焊之间需要对材料进行预热处理。由于表面堆焊不锈钢主要成分为2Cr13系材料，需要在堆焊过程中适量流入Mo、W、V、N、Ni等高温下可以对合金质量进行强化的元素，使得其加工阶段出现严重的硬化问题，切削操作中需要较大的切削力，并且切削的温度较高，切屑不容易进行折断处理，容易出现粘结的情况，对切削刀具造成严重的磨损，线膨胀系数非常大。该厂制造的包钢连铸机扇形段辊子长度为525mm，由于切削刀具的磨损问题，其在加工过程中容易出现锥度，无法对加工的尺寸进行保障，内孔和外圆的同轴度也无法得到有效保障。

二、包钢连铸机扇形段堆焊辊的零件加工工艺

因为切削刀具的材料切削性能会直接对切削刀具的使用寿命以及生产效率产生影响，并且切削刀具的工艺性能也会对切削刀具自身的刃磨质量以及制造质量产生影响，所以在选择切削刀具材料时，应选择硬度较高，抗粘结性能以及韧性较好的材料，根据该厂包钢连铸机扇形段辊子的生产实践，通常选择使用YG8刀片。

该厂制造包钢连铸机扇形段辊子的工艺路线为：锻件（下料）、粗车、探伤（UT方式）、调质、堆焊槽内车、探伤（MT或者PT方式）、预热、不锈钢堆焊、去应力的退火、车，钻，镗的半精加工、探伤（MT或者PT方式）、车，钻，插的精加工、钳加工、检验。包钢连铸机扇形段辊子堆焊完后肉眼检查其表面缺陷，如发现较深或较大凹坑，则应将该处打磨圆滑直至露出金属光泽，采用焊条电弧焊或氩弧焊进行修补[1]。

三、包钢连铸机扇形段堆焊辊的制造存在的问题

在包钢连铸机扇形段辊子交给钢厂进行使用后，其使用效果并不理想，大部分包钢连铸机扇形段辊子的使用寿命在60万吨左右，部分包钢连铸机扇形段辊子的使用寿命可以达到80万吨。在过钢量20万吨到40万吨左右时，包钢连铸机扇形段辊子便处于稳定的磨损阶段，在过钢量超出40万吨后（即40万吨到80万吨），包钢连铸机扇形段辊子会进入迅速磨损的阶段，包钢连铸机扇形段辊面的焊带间隙部位看是出现局部脱落的情况，形成宽度在1mm到1.5mm，深度约1mm的环槽，包钢连铸机扇形段辊面形成裂纹和点蚀问题。在包钢连铸机扇形段辊子過钢量达到80万吨后，形成的环槽深度会达到2mm到3mm，并且包钢连铸机扇形段辊面的点蚀情况严重。

除了包钢连铸机扇形段辊子的表面磨损问题外，还有加工方面的问题，由于包钢连铸机扇形段辊面的硬度较高，使用的材料又为不锈钢，所以需要在切削阶段具有较大的塑性形变量，以此提高切削力。并且，由于不锈钢材料在加工阶段会出现严重的硬化问题，热强度较高，在这种高温高压的条件下，不锈钢材料和其他金属材料之间的亲和性能提高，容易出现粘附的情况，进而造成积屑瘤，这不仅会导致刀具的磨损程度和磨损速度增加，同时还会出现撕扯的情况，导致已经完成加工的包钢连铸机扇形段辊面出现表面恶化问题，导致包钢连铸机扇形段辊面的质量降低。并且还会使其线性膨胀系数增大，无法良好的对尺寸精度进行控制。而且包钢连铸机扇形段辊子的外圆尺寸会出现锥度，外圆以及内孔的同轴度也无法达到图样要求。

四、包钢连铸机扇形段堆焊辊制造问题的解决方法

对于包钢连铸机扇形段辊子使用效果不理想的问题进行分析，其工艺路线并没有出现问题，证明问题出现在堆焊层的材料以及表面硬度中，因此需要使用具有较高腐蚀性、较高耐磨性以及较高耐热疲劳性的堆焊材料。通过试验可以得出：硬面药芯焊丝SDY487N结合HJ260焊剂的效果较好。堆焊层间温度180摄氏度到250摄氏度，焊接电流380A到530A，电弧电压36V到42V，焊接速度21m/h到25m/h。堆焊后需要进行去应力处理，即使用石棉层包裹保温至自然冷却，包钢连铸机扇形段辊面硬度在52～56HRC。

对于包钢连铸机扇形段辊子加工方面的问题，可以选用多种推荐用不锈钢加工新牌号硬质合金刀片如813、758、767、YM051、YM052、YM10、YS2T等，通过试验分析发现大多数车刀加工高硬度不锈钢时刀尖磨损严重，前刀面产生月牙洼，切削刃有微小的剥落和缺口、发红，易崩碎，且需反复磨刀，不能很好地满足加工要求。通过试验的方式，最终得出粗车选用YG8刀片，精车选用726刀片，并微调加工工艺，落料时留工艺夹头，外圆、内孔一刀落[2]。

五、结语

综上所述，包钢连铸机扇形段辊子是连铸机中非常重要的组成部件，对其在制作过程中出现的问题进行分析，并采取相应的措施解决包钢连铸机扇形段辊子在高硬度堆焊阶段以及加工阶段出现的问题，在包钢连铸机扇形段辊子的实际应用中，可以明显提高包钢连铸机扇形段辊子的过钢量。

参考文献：

[1]徐艳梅，苏强.连铸机扇形段堆焊辊的制造工艺分析[J].2022（8）.

[2]许建祥，郝丽娟，王保生.连铸机扇形段驱动辊液压同步分析[J].2022（4）.