CN102848049A

CN102848049A - 一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法

Info

Publication number: CN102848049A
Application number: CN2012103261517A
Authority: CN
Inventors: 齐彦峰; 宋焯; 李伟明; 袁进伟
Original assignee: SHENYANG HARD WELDING SURFACE ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: SHENYANG HARD WELDING SURFACE ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-09-06
Also published as: CN102848049B

Abstract

本发明公开一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法。包括以下步骤：（1）、制作包络线曲面样板；（2）、对待修复的包络线曲面矫直辊本身进行成分检测；（3）、焊前预热处理；（4）、堆焊过渡层；（5）、堆焊工作层；（6）、对修复后的包络线曲面矫直辊的外形进行加工；（7）、产品检测。本发明的包络线曲面矫直辊堆焊修复方法，工艺简单，修复后包络线曲面矫直辊表面平整光滑，具有良好的韧性和耐磨性，达到洛氏硬度HRC55以上；且保证包络线曲面矫直辊包络线曲面形状，延长其使用寿命、降低维修成本，最大限度的提高矫直机在钢材生产中的使用效果，保证生产产品质量。

Description

一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法

技术领域

本发明涉及一种包络线曲面矫直辊的修复，尤其涉及一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法。

背景技术

矫直辊是钢材生产中矫直机不可缺少的工艺备件。其主要功能是对管（棒）材进行矫直。在矫直钢管和型钢时,矫直辊在旋转过程中管（棒）材一边前进，一边在此过程中承受均匀的径向力和轴向力，这样管（棒）材就可以在径向和轴向发生连续的塑性变形与弹性变形，从而达到矫直和降低管（棒）材不柱度的目的；同时对管（棒）材表面也起到了光洁和增加强度的作用。在此过程中，矫直辊曲面的形状对矫直效果有直接影响，以圆弧或者双曲线制作的辊形在应用时会造成与管棒型材点接触，从而出现打滑或者划伤管棒型材的现象，而且钢管型材椭图度及直线度都存在较大误差，有的管材表面明显存在螺旋线。另外，在矫直时,孔型表面与钢材直接接触,在压应力的作用下承受滚动和滑动摩擦,又直接与钢材表面硬度很高的氧化铁皮接触,所以磨损严重。

发明内容

本发明就是针对上述问题提出来的，其目的是提供一种工艺简单，修复后矫直辊表面平整光滑、耐磨性良好，洛氏硬度HRC55以上；保证矫直辊包络线曲面形状，延长使用寿命、降低维修成本的一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法。

为实现上述目的本发明解决技术问题的技术方案是：

一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法，包括以下步骤：

（1）、制作包络线曲面样板：现场测定待修复的包络线曲面矫直辊与管材夹角、管材直径、包络线曲面矫直辊辊腰半径，根据包络线原理，即包络线是每条线都有至少一点相切一条曲线的曲线族原理，制作包络线曲面样板；

（2）、对待修复的包络线曲面矫直辊本身进行成分检测：为后续步骤确定合适的堆焊材料和热处理温度；

（3）、焊前预热处理：预热处理的加热温度为350℃～400℃，以热延伸率每小时40 mm～60mm计算，加热时间为8h～10h，保温时间10h～12h；

（4）、堆焊过渡层：根据步骤（2）测定的化学成分选定堆焊材料，且选用具有良好塑、韧性的堆焊焊丝进行过渡堆焊，过渡层堆焊厚度为4mm～5mm，堆焊层间温度控制在300℃～350℃；

（5）、堆焊工作层：根据步骤（2）测定的化学成分选定堆焊材料，且选用具有优良的耐金属间磨损、抗冲击性能以及耐冷热疲劳性能的埋弧堆焊药芯焊丝进行工作堆焊，堆焊过程电流控制在400A～500A，电压28V～32V；焊接速度420mm/min～450mm/min；焊丝伸出30 mm～35mm，堆焊过程中随时用样板测试，保证单边直径高出原始尺寸3 mm ~5mm；

（6）、对修复后的包络线曲面矫直辊的外形进行加工：采用硬质合金刀头进行车削加工后，再用抛光盘抛光；

（7）、产品检测：采用便携式硬度计测定产品洛氏硬度，硬度值±2以内；探伤检测修复后的包络线曲面矫直辊辊身堆焊层有无沙眼、裂纹、气孔等缺陷，检测合格的，包装入库即可，如发现缺陷，需返回步骤（3）再次加工，直至合格为止。

所述的步骤（3）之前还包括将待修复的包络线曲面矫直辊进行车削加工，去除曲面矫直辊本身直径疲劳层，车削厚度单边直径大于10mm，以便有足够的过渡层和工作层余量，加工过程中尽量保证包络线外部形状，便于堆焊过程中堆焊层均匀。

所述的步骤（3）之前还包括对待修复的包络线曲面矫直辊进行探伤检测，如果发现辊身存在内部裂纹缺陷，则不再进行堆焊修复工作；如果探伤检测正常，准备预热加工。

所述的步骤（6）之前还包括对修复后的包络线曲面矫直辊进行焊后消除内应力处理，以热延伸率每小时40mm～60mm计算，将包络线曲面矫直辊加热至温度520℃～550℃，保温4 h～8 h，随炉冷却至室温。

本发明与现有技术相比具有如下优点效果：

本发明的包络线曲面矫直辊堆焊修复方法，工艺简单，修复后包络线曲面矫直辊表面平整光滑，具有良好的韧性和耐磨性，达到洛氏硬度HRC55以上；且保证包络线曲面矫直辊包络线曲面形状，延长其使用寿命、降低维修成本，最大限度的提高矫直机在钢材生产中的使用效果，保证生产产品质量。

附图说明

图1是本发明一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。

实施例1

一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法，包括以下步骤：

制作包络线曲面样板：现场测定待修复的包络线曲面矫直辊与管材夹角、管材直径、包络线曲面矫直辊辊腰半径，根据包络线原理，即包络线是每条线都有至少一点相切一条曲线的曲线族原理，制作包络线曲面样板；

现场测定并了解待修复包络线曲面矫直辊在工作时与待矫直管材形成的角度α、待矫直管材半径r，包络线曲面矫直辊辊腰半径R。依据测定数值，根据包络线原理，以包络线曲面矫直辊与待矫直管材之间互相接触旋转形成空间曲线为依据，用曲线作为母线绕包络线曲面矫直辊中心轴线旋转的曲面为包络线曲面矫直辊曲面，将包络线曲面矫直辊的辊身长度均分成n份，选取管材截面位置在辊身上的位移点，利用CAD制图功能和包络线是每条线都有至少一点相切一条曲线的曲线族原理，制作CAD图纸，用线切割切成4mm～6mm厚样板作为中间过程及结束过程加工样板。

对待修复的包络线曲面矫直辊本身进行成分检测：为后续步骤确定合适的堆焊材料和热处理温度；

首先在待修复的包络线曲面矫直辊表面钻取粉末进行定性分析，再进行定量分析。以便根据原基材的材料确定合适的堆焊材料和热处理温度，防止后续堆焊过程中出现瑕疵。

将待修复的包络线曲面矫直辊进行车削加工，去除曲面矫直辊本身直径疲劳层，车削厚度单边直径大于10mm，以便有足够的过渡层和工作层余量，如果发现表面仍有缺陷，继续加工，直至肉眼看无缺陷，加工过程中尽量保证包络线外部形状，便于堆焊过程中堆焊层均匀，必要时候用所述的制作包络线曲面样板检测，估算切削厚度。

对待修复的包络线曲面矫直辊进行探伤检测，如果发现辊身存在内部裂纹缺陷，则不再进行堆焊修复工作；如果探伤检测正常，准备预热加工。

焊前预热处理：预热处理的加热温度为350℃～400℃，以热延伸率每小时40mm～60mm计算，加热时间为8h～10h，保温10h～12h；

堆焊过渡层：根据待修复的包络线曲面矫直辊本身进行成分检测，测定的化学成分选定堆焊材料，选用具有良好塑、韧性的堆焊焊丝进行过渡堆焊，目的是稀释高碳钢碳含量，保证工作层堆焊质量。过渡层堆焊厚度为4mm～5mm，堆焊层间温度控制在300℃～350℃；

堆焊工作层：根据待修复的包络线曲面矫直辊本身进行成分检测，测定的化学成分选定堆焊材料，选用具有优良的耐金属间磨损、抗冲击性能以及耐冷热疲劳性能的埋弧堆焊药芯焊丝进行工作堆焊，堆焊过程电流控制在400A～500A，电压28V～32V；焊接速度420~450mm/min；焊丝伸出30mm ~35mm，堆焊过程中随时用样板测试，保证单边直径高出原始尺寸3 mm ~5mm.

对修复后的包络线曲面矫直辊进行焊后消除内应力处理，以热延伸率每小时40mm～60mm计算，将包络线曲面矫直辊加热至温度520℃～550℃，保温4 h～8 h，随炉冷却至室温。

对修复后的包络线曲面矫直辊的外形进行加工：采用硬质合金刀头进行车削加工后，再用抛光盘抛光；

产品检测，使用便携式硬度计测定产品洛氏硬度，硬度值±2以内；探伤检测修复后的包络线曲面矫直辊辊身堆焊层有无沙眼、裂纹、气孔等缺陷，检测合格的，包装入库即可，如发现缺陷，需返回焊前预热处理步骤再次加工，直至合格为止。

本发明对包络线曲面矫直辊堆焊的具体修复过程：

现场测量待修复的包络线曲面矫直辊工作时与管材形成的角度为24°，待矫直的管材半径为40mm，包络线曲面矫直辊辊腰半径为160mm。依据测定数值，将包络线曲面矫直辊辊身长度均匀分成20份，选取待矫直的管材截面位置在包络线曲面矫直辊辊身上的位移点，利用CAD制图功能和包络线是每条线都有至少一点相切一条曲线的曲线族原理，制作CAD图纸。用线切割切割6mm厚样板作为中间过程及结束过程加工样板。

在包络线曲面矫直辊表面钻取粉末，定性分析原母材含有C、Si、Cr成分，采用化学分析方法测定C含量为0.945%，Si含量为1.22%，Cr含量为1.2197%。因此，选用上海YIYAN科技有限公司的Yiyan226焊丝、配HJ260焊剂进行过渡层堆焊；堆焊层间温度控制在300℃～350℃。选用上海YIYAN科技有限公司的Yiyan255焊丝、配HJ170焊剂进行工作层堆焊；堆焊层间温度控制在300℃～350℃。

将包络线曲面矫直辊进行车削加工，单边车削15mm左右，检测表面无缺陷，停止切削。进行探伤检测，正常。判断可以进行堆焊修复处理。

将切削后工件包络线曲面矫直辊放置在加热炉内，设定预热温度为380℃，6小时升温结束，保温10小时。

采用用上海YIYAN科技有限公司生产的的Yiyan226焊丝、配HJ260焊剂进行过渡层堆焊。焊丝直径4.0mm，堆焊电流400A～500A；电压28V～32V；焊接速度450mm/min；单边堆焊厚度6mm，样板检测堆焊尺寸满足要求，形状与样板一致。

采用上海YIYAN科技有限公司的Yiyan255焊丝、配HJ170焊剂进行工作层堆焊，堆焊电流控制在400 A～500A；电压28V～32V；焊接速度450mm/min ；单边堆焊厚度12mm左右，用卡钳及样板检测堆焊尺寸满足要求，肉眼观察表面堆焊质量良好。

将堆焊后的工件包络线曲面矫直辊放置在加热炉内，设定温度550℃，8小时升温结束，保温6小时。随炉冷却至室温后进行车削加工。车削使用YT726硬质合金刀头进行加工，切削过程中随时用样板监测，保证包络线曲面矫直辊辊身外形与样板吻合。再用抛光盘抛光，满足辊身要求光洁度。表面探伤辊身堆焊层无焊接缺陷。

采用本发明修复后的包络线曲面矫直辊，堆焊层组织在金相显微镜下观察可以看到，奥氏体和马氏体基体上均匀分布块状和条状的M₇C₃和菊花状的M₂C形共晶碳化物，用便携式硬度计测试，均值为HRC55.6，极差为2.9，具有良好的韧性和耐磨性。其修复价格仅为GCr15、9CrSi材质的新包络线曲面矫直辊的2/3左右，而实际使用寿命是GCr15、9CrSi材质的新包络线曲面矫直辊的1.5倍以上。

Claims

1.一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法，其特征在于：包括以下步骤：

（3）、焊前预热处理：预热处理的加热温度为350℃～400℃，以热延伸率每小时40mm～60mm计算，加热时间为8h～10h，保温时间10h～12h；

（5）、堆焊工作层：根据步骤（2）测定的化学成分选定堆焊材料，且选用具有优良的耐金属间磨损、抗冲击性能以及耐冷热疲劳性能的埋弧堆焊药芯焊丝进行工作堆焊，堆焊过程电流控制在400A～500A，电压28V～32V；焊接速度420mm/min~450mm/min；焊丝伸出30 mm ~35mm，堆焊过程中随时用样板测试，保证单边直径高出原始尺寸3 mm ~5mm；

2.根据权利要求1所述的一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法，其特征在于：所述的步骤（3）之前还包括将待修复的包络线曲面矫直辊进行车削加工，去除曲面矫直辊本身直径疲劳层，车削厚度单边直径大于10mm，以便有足够的过渡层和工作层余量，加工过程中尽量保证包络线外部形状，便于堆焊过程中堆焊层均匀。

3.根据权利要求1所述的一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法，其特征在于：所述的步骤（3）之前还包括对待修复的包络线曲面矫直辊进行探伤检测，如果发现辊身存在内部裂纹缺陷，则不再进行堆焊修复工作；如果探伤检测正常，准备预热加工。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种包络线曲面矫直辊堆焊修复方法，其特征在于：所述的步骤（6）之前还包括对修复后的包络线曲面矫直辊进行焊后消除内应力处理，以热延伸率每小时40 mm～60mm计算，将包络线曲面矫直辊加热至温度520℃～550℃，保温4 h～8 h，随炉冷却至室温。