浅析采用堆焊工艺修复棒材冷床辊道

杜国军

摘要：通过分析棒材冷床区输入辊道辊子磨损原因，并对其构造结构、材质、生产工艺进行了优化改进，采用堆焊耐磨层的修补工艺方法来提高冷床区输入辊道的耐磨性，从而延长其使用寿命，稳定冷床顺行，从而起到降低成本的效果。

关键词:输入辊道；结构；堆焊；修复；耐磨

一引言

电机输出辊道是钢铁行业机械化流水生产线的主要的运输工具，从钢坯输入到成品出材都是由辊道输送，在生产过程中，大概70%以上的的辊道以磨损失效为主，所以对辊道的耐磨性提出了很高的要求，下面以轧钢厂棒材车间冷床输入辊道为主，进行耐磨层堆焊生产与修复。

二冷床输入辊道的现状

冷床输入辊道用于从末架轧机把钢材加速输入到冷床上。采用单独传动，交流变频调速，辊子悬臂安装在电机轴上，辊子与水平面交角依次为2°、4°、6°、8°、10°、12°，夹角。辊道速度（变频调速）略高于末架轧机速度（一般取末架轧机速度的1.05~1.15倍），以防止分段后的轧件追尾。制动裙板制动可以制动钢材，并将钢材从输入辊道顶入矫直板第一个齿槽中。成品钢材从末架轧机出来进入输入辊道温度有850°左右，且在辊面上快速滑动，对辊面磨损严重，当辊面被磨损到一定程度时，钢材无法落入制动裙板上，会有跑钢现象，严重影响轧钢产量。所以辊子耐磨性和其合理结构对生产顺行极其重要。

三辊道磨损原因分析

主要生产规格Φ12—Φ32的螺纹钢及棒材，步进式齿条冷床是该车间的主要设备。冷床输入辊道结构和布置如前所述。由于轧制后的棒材表面有一层硬度很高的氧化皮，钢材与辊道之间的高速滑动摩擦，辊道承受周期性载荷的作用，表面温度剧烈波动，辊面在摩擦应力、冷热交变应力作用下导致表面磨损严重而报废，仅经过短短几天时间，冷床输入辊道辊面就被钢材磨出凹槽，且凹槽的深度超过7mm,导致钢材根本无法进入制动裙板，以至于出现顶钢和跑钢现象，严重影响轧钢顺利生产。

经过分析研究，钢材进入输入辊道时温度高，辊面速度过高，钢材和辊面间的摩擦力大以及辊子材质抗高温耐磨性差等因素都影响到辊道的磨损，其中辊道表面材质抗高温耐磨性差是主要原因。只有提高辊道表面材料的抗高温耐磨性才能够减少辊道的磨损，提高使用寿命。

四改进措施

现使用的辊子材质为Cr-Mo-V-Cu耐磨铸铁，整体铸造加工而成，毛坯生产成本高，加工安装孔等部位较为困难，磨损到一定的程度后整体报废，价格高、浪费材料。经过对现场使用过程中具体情况的详细了解，因冷床结构的特点，在输送过程中，一般磨损的是倾角的下半部分，最初辊子结构不对称，当一端磨损至报废后只能整体换辊子，备件也只能是辊子，这就增加了材料的消耗。后改进了设计，将辊子设计成完全对称的结构(如图），这样当辊面按A段磨损后可调过来用B段。从结构方面基本上提高了一倍的使用寿命。

根据冷床输入辊道工作的现场环境，要求辊道表面具有高温条件的高硬度，高耐磨性的特点，辊道在工作过程中转速较高，对加工精度也有较高的要求，如采用整体制造，在满足材料性能的前提下，给加工带来一定的难度，且制作成本较高。经过综合因素考虑，采用辊身用ZG35铸造生产，加工至一定尺寸后，辊面容易磨损部分用耐磨合金堆焊，在进行相应的热处理后，再整体加工至要求尺寸的生产工艺，在保证尺寸精度的情况下提高了辊面的硬度与耐磨性。

五焊材的选择

辊道在堆焊金属的选材上不但要考虑到母材与焊材的可焊性，还要考虑到焊后的强度与硬度。堆焊金属的耐磨性不仅与硬度有关，在很大程度上取决于焊材的成分与组织，随着硬度的提高，堆焊层的抗裂性会明显的降低，在堆焊材料的选用上既要有良好的焊接工艺性能，同时又要求堆焊层具有一定的强度与塑性。综合各方面的因素，选用LM551堆焊焊丝，具有耐高温，高硬度，高耐磨性的特性。采用埋弧自动焊堆焊机床进行堆焊。堆焊层的硬度可以达到HRC53-59,母材ZG35在加工性方面与高合金堆焊层在耐磨性耐磨性都能满足生产、使用的要求。

六堆焊工艺

根据辊道的使用性能与焊材的特点，设计合适的工艺流程进行生产，

1)母材加工，对辊道毛坯进行粗加工，装配部位预留加工量，加工出堆焊面，

2)预热，根据焊材的要求，对母材进行预热到合适的温度。

3)堆焊过渡层

4)堆焊耐磨层

5)焊后热处理

6)加工至成品

7)尺寸和硬度检查。

七结束语

经过对冷床输入辊道辊子材质和结构的改变，提高了辊子的使用寿命，保证了轧钢的顺利进行。在后续的生产过程中，对磨损的辊道母体磨损部位进行加工后，只进行磨损面的堆焊修复即可。耐磨寿命至少提高一倍。从经济效益方面来说，Cr-Mo-V-Cu材质整体铸造加工的辊子成本远远高于堆焊修复的辊道。而堆焊修复的辊道在后续的修复过程中减少了母材的成本与加工费用，降低生产成本。

参考文献:

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