[发明专利]一种高硬度高碳合金锻钢轧辊复合制造工艺

说明书

技术领域

本发明属堆焊技术领域，涉及一种轧钢用轧辊复合制造工艺，特别涉及一种高硬度高碳合金锻钢轧辊复合制造工艺。

背景技术

9Cr2Mo、9Cr2W、8CrMoV7、86Cr2MoV、9Cr2MoV等高碳合金锻钢轧辊主要用在轧钢企业的冷轧机组及平整矫直机上，其最为重要的性能指标是高的表层硬度和高的硬度均匀性。在使用过程中，它的失效形式是多种多样的，如过快磨损、表面粗糙化、出现压痕、压坑、表面裂纹甚至剥落等，导致这些失效形式主要有三方面的原因：一是辊身工作层耐磨性差；二是淬硬层浅；三是抗事故能力低。据统计，辊身表面剥落是最主要和最普遍的失效形式，占整个失效形式的50％以上。正是由于这些不正常的失效，导致轧辊消耗的增加。同时，生产一根新轧辊需要经过炼钢、锻压、正火等加工工序，生产周期长，制造成本昂贵，目前价每吨高达7-8万元。因此对失效轧辊进行修复后再使用则是许多企业研究的共同课题。修复采用的普遍方法是在一种基体材质强韧性好、价格便宜的轧辊表层上，或者在上机使用已到工作有效尺寸下限值但基体完好的正常报废轧辊表层上，或者在有表面缺陷下机而基体完好的轧辊表层上，通过堆焊方式制造一种新的高硬度合金复合堆焊层，使轧辊基体与工作表面分别作用，满足轧制时抗冲击、抗热疲劳及高温耐磨等性能，达到轧辊的上机使用要求和使用性能。由于高硬度高碳合金锻钢轧辊材质含碳量高，且含Cr、Mo、W、V等合金元素，有很高的淬硬倾向，焊接性很差，修复难度大，许多企业未做相关研究或虽做了一些研究，但普遍存在的问题是修复后的轧辊硬度偏低和硬度均匀性差，以致不能在生产中使用或者使用效果不佳；同时，在目前比较成熟的大轧辊修复技术中，轧辊堆焊修复后常常放进热处理炉进行以消除应力、改善组织为主的焊后热处理，这样需要消耗大量的煤气或电，且时间长、费用高，不利于企业节能减排。

发明内容

为了解决目前轧辊修复后普遍存在的轧辊工作层硬度偏低和硬度均匀性差等问题，本发明提供一种高硬度高碳合金轧辊的复合制造工艺。

本发明的工艺顺序依次为，焊前粗车，探伤检验，预热，堆焊过渡层，堆焊工作层，消氢处理，轧辊成品加工，探伤检验。

过渡层堆焊材料采用药芯焊丝YD4181配HJ260焊剂，工作层堆焊材料采用药芯焊丝YD3106配HJ260焊剂。

两种焊丝直径可制作成Φ2.5mm-Φ4.0mm规格。

本发明的优点在于堆焊过程易于掌握，且易操作，在堆焊过程中及处理后堆焊层不产生任何裂纹及夹渣、未熔合、未焊透、裂纹等焊接缺陷，硬度在HRC57-61范围且分布较均匀；堆焊金属的强韧性好，抗疲劳破坏能力强，据多次试验表明，采用本工艺复合制造的轧辊的使用寿命达到新辊水平，甚至超过新辊；同时，由于本发明焊后不需进行高温回火处理，节省了大量的煤气或电，有利于企业节能减排，降低成本费用。

具体实施方式

本发明利用表面堆焊技术，合理选用堆焊合金，在一种强韧性好、价格便宜的轧辊基体材质上，堆焊过渡层和工作层，辅以加工等其它处理手段，制造一种新的高硬度合金复合轧辊，达到轧辊的上机使用要求和使用性能，以解决高硬度高碳合金锻钢轧辊生产周期长、使用寿命短、耐磨性差、生产成本高等问题。现详细说明如下：

1、轧辊基体制备或旧轧辊焊前粗车

焊前粗车的目的是将预先制备的基体车削至轧辊使用尺寸的下限值，或将正常报废轧辊车削至轧辊使用尺寸的下限值，对于已经使用至尺寸下限值的轧辊，要去除表面疲劳层和表面缺陷，车削深度最低不小于3mm，具体视疲劳层厚度和缺陷的位置、大小、深度而定，要求将疲劳层和表面缺陷彻底清除干净，表面缺陷可进行局部车削成带状沟槽。

2、探伤检验

基体或旧轧辊粗车后必须进行探伤检验，采用磁粉探伤、超声波探伤检验方法分别检查其表面、内部缺陷，确保堆焊前基体表面和辊体内部没有影响使用和轧辊堆焊的缺陷，对辊体内部存在裂纹缺陷和轧辊轧制时不允许存在的其它缺陷的基体或旧轧辊不做修复，对辊身表面存在缺陷的进行局部车削，具体车削成带状沟槽至探伤检验合格。

3、预热

预热在专用堆焊保温罩内进行，预热温度为350℃±10℃，恒温时间按轧辊辊身直径每100mm恒温1小时计算。

4、堆焊过渡层(直流反接)

过渡层堆焊材料采用药芯焊丝YD4181配HJ260焊剂，焊丝直径可制作成Φ2.5mm-Φ4.0mm规格。下面分别以焊丝直径为Φ2.5mm、Φ3.0mm、Φ4.0mm三个规格确定堆焊工艺参数。

4.1对选用规格为Φ2.5mm焊丝的堆焊工艺参数如下：