關于包鋼連鑄機扇形段堆焊輥的制造工藝的探討

張莎莎

摘? 要：包鋼連鑄機扇形段輥子是機械重要的組成元件，在其輥列操作中有著重要作用。基于此，本文首先概述包鋼連鑄機扇形段堆焊輥的制造工藝難點，分析包鋼連鑄機扇形段堆焊輥的零件加工工藝，提出包鋼連鑄機扇形段堆焊輥的制造存在的問題和問題解決方法，希望對包鋼連鑄機扇形段堆焊輥的制造起到一定幫助。

關鍵詞：包鋼連鑄機;扇形段堆焊輥;制造工藝

引言：若是包鋼連鑄機扇形段輥面出現磨損量過大的問題，則會導致其扇形段的開口度增大，這便會造成其鑄坯質量受到影響。并且，包鋼連鑄機扇形段輥面由于磨損過大出現的不均勻情況也會對包鋼連鑄機扇形段輥列的對弧精度造成影響，這兩方面問題都會導致輥子受力出現變化造成軸承失效的問題。

一、包鋼連鑄機扇形段堆焊輥的制造工藝難點

本文對某廠制造的包鋼連鑄機扇形段堆焊輥進行分析，該廠使用的材料為42CrMo，在技術要求的調值為242到287HBW、包鋼連鑄機扇形段輥面堆焊的不銹鋼堆焊層的厚度為3mm到6mm，堆焊的硬度要求為46HRC到50HRC，堆焊層的金屬元素為：C、Mn、Si、S、P、Ni、Cr、Mo、Nb、V。

由于該廠制造的包鋼連鑄機扇形段堆焊輥使用的材料42CrMo的焊接性能較差，所以在焊接時容易出現裂紋問題，所以在包鋼連鑄機扇形段輥堆焊之間需要對材料進行預熱處理。由于表面堆焊不銹鋼主要成分為2Cr13系材料，需要在堆焊過程中適量流入Mo、W、V、N、Ni等高溫下可以對合金質量進行強化的元素，使得其加工階段出現嚴重的硬化問題，切削操作中需要較大的切削力，并且切削的溫度較高，切屑不容易進行折斷處理，容易出現粘結的情況，對切削刀具造成嚴重的磨損，線膨脹系數非常大。該廠制造的包鋼連鑄機扇形段輥子長度為525mm，由于切削刀具的磨損問題，其在加工過程中容易出現錐度，無法對加工的尺寸進行保障，內孔和外圓的同軸度也無法得到有效保障。

二、包鋼連鑄機扇形段堆焊輥的零件加工工藝

因為切削刀具的材料切削性能會直接對切削刀具的使用壽命以及生產效率產生影響，并且切削刀具的工藝性能也會對切削刀具自身的刃磨質量以及制造質量產生影響，所以在選擇切削刀具材料時，應選擇硬度較高，抗粘結性能以及韌性較好的材料，根據該廠包鋼連鑄機扇形段輥子的生產實踐，通常選擇使用YG8刀片。

該廠制造包鋼連鑄機扇形段輥子的工藝路線為：鍛件（下料）、粗車、探傷（UT方式）、調質、堆焊槽內車、探傷（MT或者PT方式）、預熱、不銹鋼堆焊、去應力的退火、車，鉆，鏜的半精加工、探傷（MT或者PT方式）、車，鉆，插的精加工、鉗加工、檢驗。包鋼連鑄機扇形段輥子堆焊完后肉眼檢查其表面缺陷，如發現較深或較大凹坑，則應將該處打磨圓滑直至露出金屬光澤，采用焊條電弧焊或氬弧焊進行修補[1]。

三、包鋼連鑄機扇形段堆焊輥的制造存在的問題

在包鋼連鑄機扇形段輥子交給鋼廠進行使用后，其使用效果并不理想，大部分包鋼連鑄機扇形段輥子的使用壽命在60萬噸左右，部分包鋼連鑄機扇形段輥子的使用壽命可以達到80萬噸。在過鋼量20萬噸到40萬噸左右時，包鋼連鑄機扇形段輥子便處于穩定的磨損階段，在過鋼量超出40萬噸后（即40萬噸到80萬噸），包鋼連鑄機扇形段輥子會進入迅速磨損的階段，包鋼連鑄機扇形段輥面的焊帶間隙部位看是出現局部脫落的情況，形成寬度在1mm到1.5mm，深度約1mm的環槽，包鋼連鑄機扇形段輥面形成裂紋和點蝕問題。在包鋼連鑄機扇形段輥子過鋼量達到80萬噸后，形成的環槽深度會達到2mm到3mm，并且包鋼連鑄機扇形段輥面的點蝕情況嚴重。

除了包鋼連鑄機扇形段輥子的表面磨損問題外，還有加工方面的問題，由于包鋼連鑄機扇形段輥面的硬度較高，使用的材料又為不銹鋼，所以需要在切削階段具有較大的塑性形變量，以此提高切削力。并且，由于不銹鋼材料在加工階段會出現嚴重的硬化問題，熱強度較高，在這種高溫高壓的條件下，不銹鋼材料和其他金屬材料之間的親和性能提高，容易出現粘附的情況，進而造成積屑瘤，這不僅會導致刀具的磨損程度和磨損速度增加，同時還會出現撕扯的情況，導致已經完成加工的包鋼連鑄機扇形段輥面出現表面惡化問題，導致包鋼連鑄機扇形段輥面的質量降低。并且還會使其線性膨脹系數增大，無法良好的對尺寸精度進行控制。而且包鋼連鑄機扇形段輥子的外圓尺寸會出現錐度，外圓以及內孔的同軸度也無法達到圖樣要求。

四、包鋼連鑄機扇形段堆焊輥制造問題的解決方法

對于包鋼連鑄機扇形段輥子使用效果不理想的問題進行分析，其工藝路線并沒有出現問題，證明問題出現在堆焊層的材料以及表面硬度中，因此需要使用具有較高腐蝕性、較高耐磨性以及較高耐熱疲勞性的堆焊材料。通過試驗可以得出：硬面藥芯焊絲SDY487N結合HJ260焊劑的效果較好。堆焊層間溫度180攝氏度到250攝氏度，焊接電流380A到530A，電弧電壓36V到42V，焊接速度21m/h到25m/h。堆焊后需要進行去應力處理，即使用石棉層包裹保溫至自然冷卻，包鋼連鑄機扇形段輥面硬度在52～56HRC。

對于包鋼連鑄機扇形段輥子加工方面的問題，可以選用多種推薦用不銹鋼加工新牌號硬質合金刀片如813、758、767、YM051、YM052、YM10、YS2T等，通過試驗分析發現大多數車刀加工高硬度不銹鋼時刀尖磨損嚴重，前刀面產生月牙洼，切削刃有微小的剝落和缺口、發紅，易崩碎，且需反復磨刀，不能很好地滿足加工要求。通過試驗的方式，最終得出粗車選用YG8刀片，精車選用726刀片，并微調加工工藝，落料時留工藝夾頭，外圓、內孔一刀落[2]。

五、結語

綜上所述，包鋼連鑄機扇形段輥子是連鑄機中非常重要的組成部件，對其在制作過程中出現的問題進行分析，并采取相應的措施解決包鋼連鑄機扇形段輥子在高硬度堆焊階段以及加工階段出現的問題，在包鋼連鑄機扇形段輥子的實際應用中，可以明顯提高包鋼連鑄機扇形段輥子的過鋼量。

參考文獻：

[1]徐艷梅，蘇強.連鑄機扇形段堆焊輥的制造工藝分析[J].2022（8）.

[2]許建祥，郝麗娟，王保生.連鑄機扇形段驅動輥液壓同步分析[J].2022（4）.