CN102284775B - 板材卷制的大直径工艺辊辊缝焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种板材卷制的大直径工艺辊辊缝焊接方法，其辊缝坡口由外向内为V形坡口和带钝边的平底梯形坡口或带钝边的U形坡口，保证坡口尺寸的一致性；采用工装将辊缝合拢并对齐，不产生错边；辊体内部两头和中部焊接筋板，焊接前局部预热至200℃以上后实施焊接，中间筋板和两侧筋板焊脚高度分别控制于8mm和10mm；清除整个坡口及两侧50mm范围内表面的油污、锈蚀杂质，保证焊接表面的清洁；采用等离子焊接的小孔焊接方式，不填充焊丝一次性焊透焊缝钝边坡口，U形坡口采用常规焊接并满足探伤要求；焊后实施缓冷。本方法保证了焊缝组织和硬度与辊体的一致性，提高了工艺辊的制造质量，使得轧制的带钢质量得到可靠保证。
Description
技术领域
本发明涉及一种板材卷制的大直径工艺辊辊缝焊接方法。
背景技术
大直径工艺辊是轧钢生产线上所用到的张力辊、顶辊、转向辊、去毛刺辊等辊子的总称，其特点是空心、薄壁、直径大，通常工艺辊辊缝采用常规焊接，然后辊面经过淬火热处理和硬质层喷涂，以适应工艺辊的运行工况。板材卷制的大直径工艺辊辊缝经常规焊接后，工艺辊淬火热处理后焊缝位置焊接材料的组织和硬度与辊身其他位置存在明显的差异，尤其是在焊缝熔合线和焊接热影响区上，存在严重的组织和材料成份的不均匀性，在后续进行热处理、喷涂等工艺时，这种组织和成分的不均匀性凸显出来，宏观表现为辊身焊缝存在明显的条纹和焊缝位置淬火时出现裂纹，严重影响辊子的制造质量，进而影响轧制的带钢质量。上述现象产生的直接原因是由于焊接过程造成的焊缝以及焊接热影响区与母材硬度差异造成的，其根本原因是由于焊接材料选择不当，造成焊缝与辊子母材化学成分的差异，焊缝自身性能及淬火后性能都无法与辊体相匹配。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种板材卷制的大直径工艺辊辊缝焊接方法，利用本方法克服了辊缝常规焊接的缺陷，保证了焊缝的组织和硬度与辊体的一致性，提高了工艺辊的制造质量，使得轧制的带钢质量得到可靠保证。
为解决上述技术问题，本发明板材卷制的大直径工艺辊辊缝焊接方法包括如下步骤：
步骤一、工艺辊辊缝焊接坡口加工，辊缝焊接坡口由外向内依次为V形坡口和带钝边的U形坡口，并保证辊缝两侧坡口尺寸的一致性；
步骤二、采用工装将工艺辊辊缝合拢，在辊缝全长范围内辊缝两侧焊接坡口合拢对齐，不产生错边；
步骤三、工艺辊辊缝合拢后，为固定焊缝，实现辊缝焊接，在辊体内部两头和中部焊接若干筋板，筋板焊接前，筋板焊接部位预热至200℃以上后实施焊接，中间筋板焊脚高度控制于8mm，两侧筋板焊脚高度控制于10mm；
步骤四、焊前处理，清除整个辊缝焊接坡口和V形坡口两侧50mm范围内表面的油污、锈蚀杂质，保证焊接表面的清洁；
步骤五、采用等离子焊接的小孔焊接方式，不填充焊丝一次性焊透焊缝钝边坡口，U形坡口采用常规焊接，并上述焊接满足探伤要求；
步骤六、焊后保温，工艺辊辊缝焊接完毕后，采用石棉布包裹缓冷或将工艺辊置于保温炉缓冷，并缓冷至室温。
为达到钝边坡口焊缝的焊透效果，设定上述等离子焊接的小孔焊接方式的焊接电流为150-300A、等离子气流为6-15L/min和焊接速度为100-200mm/min。
由于本发明板材卷制的大直径工艺辊辊缝焊接方法采用了上述技术方案，即辊缝焊接坡口为由外向内依次为V形坡口和带钝边的平底梯形坡口或带钝边的U形坡口，并保证辊缝两侧坡口尺寸的一致性；采用工装将辊缝合拢并对齐，不产生错边；为固定焊缝焊接，辊体内部两头和中部焊接若干筋板，筋板焊接前，局部预热至200℃以上后实施焊接，中间筋板焊接时焊脚高度控制于8mm，两侧筋板焊脚高度控制于10mm；清除整个焊接坡口和V形坡口两侧50mm范围内表面的油污、锈蚀杂质，保证焊接表面的清洁；采用等离子焊接的小孔焊接方式，不填充焊丝一次性焊透焊缝钝边坡口，U形坡口采用常规焊接，上述焊接满足探伤要求；焊后采用石棉布包裹缓冷或将工艺辊置于保温炉缓冷并缓冷至室温。本方法克服了辊缝常规焊接的缺陷，保证了焊缝的组织和硬度与辊体的一致性，提高了工艺辊的制造质量，使得轧制的带钢质量得到可靠保证。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明辊缝焊接坡口的结构示意图。
具体实施方式
本发明板材卷制的大直径工艺辊辊缝焊接方法包括如下步骤：
步骤一、工艺辊辊缝焊接坡口加工，如图1所示，辊缝焊接坡口由外向内依次为V形坡口1和带钝边2的U形坡口3，并保证辊缝两侧坡口尺寸的一致性；
步骤二、采用工装将工艺辊辊缝合拢，在辊缝全长范围内辊缝两侧焊接坡口合拢对齐，不产生错边；
步骤三、工艺辊辊缝合拢后，为固定焊缝，实现辊缝焊接，在辊体内部两头和中部焊接若干筋板，筋板焊接前，筋板焊接部位预热至200℃以上后实施焊接，中间筋板焊脚高度控制于8mm，两侧筋板焊脚高度控制于10mm；
步骤四、焊前处理，清除整个辊缝焊接坡口和V形坡口两侧50mm范围内表面的油污、锈蚀杂质，保证焊接表面的清洁；
步骤五、采用等离子焊接的小孔焊接方式，不填充焊丝一次性焊透焊缝钝边坡口，U形坡口采用常规焊接，并上述焊接满足探伤要求；钝边坡口的焊接是工艺辊辊缝焊接的关键，焊接后工艺辊经后续机加工、淬火热处理和硬质层喷涂等工序后，V形坡口被车削，该钝边坡口焊缝成为工艺辊辊面的一部分，其焊接质量直接影响工艺辊的制作质量，因此需保证钝边坡口具有一定的焊透深度，其是因为辊身在焊接后会发生应力变形，之后还需经过几道热处理工序，辊身又会发生一系列的变形，这些变形会导致焊缝表面一定深度为车削余量；U形坡口采用常规焊接方式进行填充，填充的焊接材料会对辊身表面的焊缝进行稀释，而该段焊缝不可用于辊面使用，同时为了确保焊缝处淬火热处理后的性能。钝边坡口的焊接不填充焊接材料，利用等离子焊接的小孔焊接方式实现焊缝本体的熔融焊接，保证辊面组织和材料成份的一致性。
等离子焊接的小孔焊接方式是将传统等离子弧熔焊法和等离子弧切割法结合而成的焊接法，通过增加焊接电流和等离子气流速度，可产生强有力的等离子束，它能够在材料上形成充分的熔深。焊接时，随着焊接熔池的流动，金属穿过小孔被切割后在表面张力作用下形成焊道，其焊缝的深/宽比大，热影响区窄，工件变形小，焊接时主要调整焊接电流、等离子气流和焊接速度，以得到良好的焊缝成型。一般焊接参数控制如下：焊接电流150-300A、等离子气流6-15L/min和焊接速度100-200mm/min。
步骤六、焊后保温，工艺辊辊缝焊接完毕后，采用石棉布包裹缓冷或将工艺辊置于保温炉缓冷，并缓冷至室温。
通过上述方法实现辊缝焊接后，工艺辊经后续的机加工、热处理、硬质层喷涂等工序后，最终完成工艺辊的制造。保证了工艺辊制造的质量。
Claims (2)
1.一种板材卷制的大直径工艺辊辊缝焊接方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、工艺辊辊缝焊接坡口加工，辊缝焊接坡口由外向内依次为V形坡口和带钝边的U形坡口，并保证辊缝两侧坡口尺寸的一致性；
步骤二、采用工装将工艺辊辊缝合拢，在辊缝全长范围内辊缝两侧焊接坡口合拢对齐，不产生错边；
步骤三、工艺辊辊缝合拢后，为固定焊缝，实现辊缝焊接，在辊体内部两头和中部焊接若干筋板，筋板焊接前，筋板焊接部位预热至200℃以上后实施焊接，中间筋板焊脚高度控制于8mm，两侧筋板焊脚高度控制于10mm；
步骤四、焊前处理，清除整个辊缝焊接坡口和V形坡口两侧50mm范围内表面的油污、锈蚀杂质，保证焊接表面的清洁；
步骤五、采用等离子焊接的小孔焊接方式，不填充焊丝一次性焊透焊缝钝边坡口，U形坡口采用常规焊接，并上述焊接满足探伤要求；
步骤六、焊后保温，工艺辊辊缝焊接完毕后，采用石棉布包裹缓冷或将工艺辊置于保温炉缓冷，并缓冷至室温。
2.根据权利要求1所述的板材卷制的大直径工艺辊辊缝焊接方法，其特征在于：设定所述等离子焊接的小孔焊接方式的焊接电流为150-300A、等离子气流为6-15L/min和焊接速度为100-200mm/min。
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