連鑄輥的修復(fù)制造技術(shù)

蘇碧輝，曾義斌，肖 銳

（1.武漢鋼鐵重工集團(tuán)有限公司；2.武鋼股份公司熱軋總廠，湖北 武漢 430083）

0 引 言

連鑄機(jī)的二冷支導(dǎo)夾輥和拉矯輥統(tǒng)稱(chēng)連鑄輥。連鑄輥主要服役于煉鋼連鑄機(jī)扇形區(qū)域[1]，由于處于一種熱應(yīng)力、機(jī)械載荷交變的共同作用下，其產(chǎn)品的失效方式較多，集中表現(xiàn)在輥?zhàn)颖砻妗?/p>

其產(chǎn)品使用一定期限后，可通過(guò)機(jī)加工去除疲勞層，采用堆焊等修復(fù)再制造技術(shù)可繼續(xù)上機(jī)使用，見(jiàn)圖1。

圖1 正在堆焊的連鑄輥

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[2]，堆焊修復(fù)后的連鑄輥比新的輥?zhàn)邮褂脡勖梢蕴岣?~3倍，同時(shí)其強(qiáng)度和耐磨性也有明顯的提高。通過(guò)使用修復(fù)后的連鑄輥還可以起到減少更換連鑄輥的次數(shù)和降低維修費(fèi)用的效果。因此，如何提高連鑄輥的修復(fù)質(zhì)量已經(jīng)成為鋼鐵企業(yè)和相關(guān)行業(yè)關(guān)注的一個(gè)重要課題之一。

1 連鑄輥的失效形式

通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研并結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工況角度去分析[3]，連鑄輥主要有下列幾種失效形式：

1）熱沖擊：連鑄輥通過(guò)接觸加熱的金屬而升溫，生產(chǎn)過(guò)程中被冷卻水冷卻，最大溫度和冷熱的變化均會(huì)造成軋輥表面裂紋。最大溫度、接觸時(shí)間、冷卻速度和冷卻熱變化都會(huì)影響軋輥的磨損速度和磨損面的化學(xué)變化。

2）腐蝕：表面腐蝕是接觸了冷卻水而引起的，冷卻水成分由于受當(dāng)?shù)厮吹挠绊懀渲懈邷叵滤械臒o(wú)機(jī)鹽與絕緣材料作用，pH值有時(shí)為5．甚至有時(shí)為4.從而導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕或晶間腐蝕。這兩種腐蝕都可加速連鑄輥表面裂紋的產(chǎn)生。

3）磨料磨損：在連鑄機(jī)下部，在鋼表面發(fā)生氧化的部位，鋼坯或板流和鑄輥之間磨損可以誘發(fā)板材或線材與連鑄輥之間的磨料磨損。

4）疲勞：連鑄輥的疲勞是由于輥表面的高應(yīng)力所產(chǎn)生的彎曲而引起的．由于熱沖擊和腐蝕而形成的裂紋在疲勞應(yīng)力區(qū)導(dǎo)致連鑄輥裂紋產(chǎn)生。

5）浸蝕：這是由于連鑄輥表面與熱金屬之間的水接觸產(chǎn)生的蒸汽而引起的，高速下產(chǎn)生沖擊和高壓是很普遍的。

斷輥現(xiàn)象極少發(fā)生，圖2為某企業(yè)發(fā)生的一起斷輥事故后的連鑄輥，在此不作為本文討論的重點(diǎn)。

圖2 斷輥事故的連鑄輥

實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，連鑄輥的磨損和疲勞引起的裂紋才是最為常見(jiàn)的現(xiàn)象。

2 連鑄輥修復(fù)制造

針對(duì)以上連鑄輥常見(jiàn)的失效形式，可以采用下列修復(fù)制造技術(shù)。

2.1 修復(fù)的機(jī)械加工技術(shù)方法

根據(jù)連鑄輥修舊的工藝流程，首先要對(duì)連鑄輥進(jìn)行拆卸檢驗(yàn)，去掉有問(wèn)題的輥?zhàn)?，挑選出具有修復(fù)價(jià)值的連鑄輥，并對(duì)可修復(fù)的連鑄輥進(jìn)行鉗工清洗后，再對(duì)軸承座、輥套和芯軸等部件進(jìn)行檢測(cè)，其中軸承座、輥套和芯軸修復(fù)的機(jī)械加工方法也各有不同。例如，對(duì)不滿(mǎn)足水壓檢測(cè)的軸承座首先進(jìn)行水槽清理，然后進(jìn)行焊接修復(fù)，對(duì)檢測(cè)有問(wèn)題的芯軸首先進(jìn)行補(bǔ)焊，然后進(jìn)行通過(guò)機(jī)床加工，去掉缺陷。輥套修復(fù)的機(jī)械加工方法最為常見(jiàn)，包括粗車(chē)、精車(chē)、焊接和外圓磨床等。

2.2 堆焊后的機(jī)械加工技術(shù)方法

對(duì)于連鑄輥身產(chǎn)生環(huán)行龜裂長(zhǎng)度大、輥徑圓周麻坑點(diǎn)數(shù)多、坑徑大的輥套修復(fù)時(shí)，首先以?xún)啥藘?nèi)孔為基準(zhǔn)打表找正，將輥身外圓表面缺陷及疲勞層車(chē)去，其間要進(jìn)行探傷，根據(jù)探傷結(jié)果，進(jìn)行堆焊粗車(chē)后的輥身外圓，選取堆焊連鑄輥專(zhuān)用焊絲，分層堆焊的方法（注意控制層間溫度）進(jìn)行修復(fù)。連鑄輥的堆焊修復(fù)大致過(guò)程分為4個(gè)步驟：焊前準(zhǔn)備、堆焊、焊后處理及質(zhì)量檢驗(yàn)等，見(jiàn)圖3。

圖3 連鑄輥堆焊的工藝流程圖

2.3 減少直徑修復(fù)方法

減少輥?zhàn)又睆叫迯?fù)方法，一般用在連鑄輥首次修復(fù)時(shí)，且表面裂紋較小、腐蝕較淺時(shí)使用，例如當(dāng)腐蝕深度小于1~1.5 mm時(shí)，就應(yīng)該使用減少輥?zhàn)又睆椒ㄟM(jìn)行修復(fù)。在少減輥?zhàn)又睆叫迯?fù)時(shí)，首先要編制好修復(fù)工藝，然后按照加工工藝對(duì)工件、找正基準(zhǔn)，精車(chē)、拋光的外圓尺寸進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)要滿(mǎn)足加工工藝的要求，最終保證圖示尺寸公差和形位公差的要求。

2.4 其他修復(fù)方法

當(dāng)裂紋深度小于0.5~1.0 mm時(shí)，且面積較大時(shí)，有人嘗試采用激光融覆或等離子噴焊等方法進(jìn)行修復(fù)，效果不錯(cuò)，但成本較高，有條件的情況下可以進(jìn)行采用。

3 結(jié)束語(yǔ)

為了獲得滿(mǎn)意的輥?zhàn)釉偕鷫勖?，必須要有合理的修?fù)方法和正確的修復(fù)工藝路線。連鑄輥修復(fù)制造，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)“減量化，再利用，再循環(huán)，再制造”原則。

[1] 李亞江.焊接修復(fù)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2] 李美柱.金屬的高溫腐蝕[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2001.

[3] 劉鐵男，黃作為.氣化冷卻技術(shù)在本鋼大型步進(jìn)梁式加熱爐上的成功應(yīng)用[J].本鋼技術(shù)，2001（10）：5-12.