CN114669840B - 一种修复球墨铸铁轧辊的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料修复技术领域，具体涉及一种修复球墨铸铁轧辊的方法。本发明提供的修复球墨铸铁轧辊的方法是使用钨极氩弧焊，使焊丝在待修复球磨铸铁轧辊表面磨损处熔化，从而修复轧辊表面的磨损。本发明提供的修复球墨铸铁轧辊的方法，既能取得优异的修复质量，又具有良好的经济性。本发明的修复方法利用钨极氩弧焊电弧稳定、热量集中、熔池浅等优点，采用了2.4mm的焊丝并配合非常规的焊接参数，避免了传统电弧焊修复方式容易产生裂纹和焊接缺陷的问题。同时，该修复方法相较于激光焊接的修复方法，具有成本低、效率高的优势，特别是在大修复量的情况下，其经济性的优势尤其显著。
Description
技术领域
本发明属于材料修复技术领域，具体涉及一种修复球墨铸铁轧辊的方法。
背景技术
球墨铸铁是一种碳以球状石墨形态析出的铸铁合金，除铁元素外，通常还含碳3.0%~4.0%，含硅1.8%~3.2%，含锰、硫、磷总量不超过3.0%，含适量稀土、镁等球化元素。球墨铸铁具有优异的韧性、塑性和耐磨性，在各行业中有着十分广泛的应用。
钢厂轧机的轧辊有很多是球墨铸铁材质的，轧辊在使用一段时间后表面会出现磨损，轧辊尺寸出现变化，影响轧制的质量。为了保证轧制质量，需要更换新的轧辊，换下的旧辊一般只能报废而无法再利用。
传统的球墨铸铁表面修复一般采用电焊、激光焊等方式堆焊修复，但这些方式均存在不少缺点。如：电焊，不论是明弧焊、埋弧焊、气保焊，都因为电弧不稳定，热输入大，堆焊区域应力大且不稳定，容易产生裂纹，且因焊接条件受限，内部容易产生气孔、夹渣等缺陷；激光修复，虽然不容易出现裂纹等焊接缺陷，但是整体成本高，且效率低，如需修复大型的球墨铸铁轧辊，经济效应差。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种球墨铸铁轧辊表面钨极氩弧焊修复的方法，以解决传统修复方式容易出现裂纹、焊接缺陷、效率低、成本高等问题。
本发明提供的修复球墨铸铁轧辊的方法是使用钨极氩弧焊，使焊丝在待修复球磨铸铁轧辊表面磨损处熔化，从而修复轧辊表面的磨损。钨极氩弧焊相对于传统电弧焊，具有电弧稳定、热量集中、熔池浅等优点，且在氩气的保护下，焊材不易氧化，减少二次缺陷的产生。钨极氩弧焊相对于激光焊，效率更高，成本更低。
进一步地，在修复球墨铸铁轧辊时，采用直径2.2-2.6mm的修复球墨铸铁用的铁基或镍基焊丝，280-320A的电流，240-300mm/min的焊接速度，620-670mm/min的填丝速度，直缝环焊，不能摆弧，焊道搭接量40-60%；焊前对轧辊进行预热，预热温度≥400℃，焊后缓冷降温。
进一步地，在修复球墨铸铁轧辊时，更优选采用直径2.4mm的修复球墨铸铁用药芯焊丝，300A的电流，260mm/min的焊接速度，650mm/min的填丝速度，直缝环焊，焊道搭接量50%；焊前将轧辊预热至400℃，焊后缓冷降温。采用直径较粗的2.4mm的药芯焊丝，配合采用比常规2.4mm焊丝适配的填丝速度快得多的填丝速度，并在此基础上采用优化的焊接速度，可以形成较多的熔融金属，让电弧作用在熔融金属上，减少电弧直接作用于母材的机会，更有利于避免应力裂纹产生，且效率更高。采用直缝环焊的方式，能减少局部的热输入，有利于避免裂纹产生。焊前预热，减弱焊接应力造成裂纹的倾向；焊后保温缓冷，防止急冷而产生应力裂纹。
进一步地，在修复球墨铸铁轧辊时，焊后将轧辊放入400℃的烘箱中，然后缓冷至室温。
进一步地，在修复球墨铸铁轧辊时，对辊体进行持续加热，确保层间温度控制在300-400℃。减少焊接时产生过多的焊接应力，降低出现裂纹的风险。
进一步地，在修复球墨铸铁轧辊时，采用多层堆焊的方式将球墨铸铁轧辊修复至预定尺寸。
进一步地，采用多层堆焊修复时，在焊下一层前，清除前一层产生的灰渣和氧化层，以避免层间夹渣和气孔。
进一步地，采用多层堆焊修复时，优选的堆焊层数为2层。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的修复球墨铸铁轧辊的方法，既能取得优异的修复质量，又具有良好的经济性。该修复方法利用钨极氩弧焊电弧稳定、热量集中、熔池浅等优点，采用了2.4mm的焊丝并配合非常规的焊接参数，避免了传统电弧焊修复方式容易产生裂纹和焊接缺陷的问题。同时，该修复方法相较于激光焊接的修复方法，具有成本低、效率高的优势，特别是在大修复量的情况下，其经济性的优势尤其显著。
附图说明
图1所示为实验组1的轧辊焊后的表面状态。
图2所示为实验组2的轧辊焊后的表面状态。
图3所示为实验组3的轧辊焊后的表面状态。
图4所示为实验组4的轧辊焊后的表面状态。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步阐明本发明，这些实施例是示例性的，旨在说明问题和解释本发明，并不是一种限制。
实验组1
首次测试目的是确定焊接使用的基本参数。由于球墨铸铁轧辊在堆焊时容易出现裂纹，为减少热输入量，先选用直径1.6mm的药芯焊丝作为本次钨极氩弧焊修复用焊丝。在同一试验辊上，使用相同的焊接速度（100mm/min）摆弧堆焊，先采用较低的焊接电流和填丝速度进行堆焊，逐渐增大焊接电流和填丝速度，观察焊道成型。当焊接电流为150A、填丝速度为300mm/min时，试样的表面状态如图1a所示，焊道无法连贯成型；当焊接电流到200A、填丝速度到500mm/min时，试样的表面状态如图1b所示，焊道开始成型；当电流到400A、填丝速度到700mm/min时，试样的表面状态如图1c所示，焊道氧化严重。通过本实验组确定，220A的电流和520mm/min的填丝速度是保证焊道成型良好的最低参数，350A的电流和650mm/min的填丝速度是保证焊道成型良好的最高参数。以电流220A、填丝速度到520mm/min为例，修复得到的试样的表面状态如图1d所示。
实验组2
本实验组测试使用的球磨铸铁轧辊都预热至350℃，并且都使用直径1.6mm的修复球墨铸铁用药芯焊丝。
采用220A的电流，100mm/min的焊接速度，不填丝，摆弧焊，焊后如图2a所示，表面有明显裂纹。
采用220A的电流，100mm/min的焊接速度，520mm/min的填丝速度，2层送丝，摆弧焊，焊后如图2b所示。
采用350A的电流，100mm/min的焊接速度，650mm/min的填丝速度，1层送丝，摆弧焊，焊后如图2c所示，焊后表面有裂纹。
采用220A的电流，200mm/min的焊接速度，520mm/min的填丝速度，直缝环焊，焊后如图2d所示。
通过对焊后表面状态的比对，使用220A的电流、520mm/min的填丝速度是较佳的焊接参数，并且直缝环焊比摆弧焊焊道表面成型更好。
实验组3
本次试验进一步研究之前焊接修复方案进行大面积堆焊的可行性。
焊第一层时，将球磨铸铁轧辊预热至温度350℃，焊丝使用直径1.6mm的修复球墨铸铁用药芯焊丝，采用220A的电流，200mm/min的焊接速度，520mm/min的填丝速度，直缝环焊，焊道搭接量50%。焊后轧辊表面如图3a所示，表面无裂纹。
焊第二层时，采用与第一层同样的焊接工艺参数，并且在堆焊之前对第一层表面进行清理，清除灰渣和氧化层，并且焊后对轧辊做保温缓冷处理。焊后轧辊表面如图3b所示，局部出现裂纹缺陷。
实验组4
使用同一球墨铸铁轧辊试验辊，在轧辊的两侧分别按照以下两组工艺参数分别进行了球磨铸铁轧辊钨极氩弧焊试验。
第一参数组：采用直径2.4mm的修复球墨铸铁用药芯焊丝， 300A的电流，300mm/min的焊接速度，520mm/min的填丝速度，直缝环焊，焊道搭接量50%，堆焊两层。焊前将轧辊预热至400℃，焊后将轧辊放入400℃烘箱缓冷至室温。
第二参数组：采用直径2.4mm的修复球墨铸铁用药芯焊丝，300A的电流，260mm/min的焊接速度，650mm/min的填丝速度，直缝环焊，焊道搭接量50%，堆焊两层。焊前将轧辊预热至400℃，焊后将轧辊放入400℃烘箱缓冷至室温。
第一参数组焊后轧辊表面如图4a所示，第二参数组焊后轧辊表面如图4b所示。通过着色探伤，显示第一参数组焊后轧辊存在裂纹缺陷，第二参数组焊后轧辊表面无裂纹缺陷。
通过以上实验组可以得出结论：
1. 球墨铸铁轧辊表面钨极氩弧焊修复的方法，利用高电流使焊丝在待修复球磨铸铁轧辊表面磨损处熔化，修复轧辊表面的磨损，是一种可行且有效的修复球墨铸铁轧辊的方法。
2. 采用直径2.4mm的修复球墨铸铁用药芯焊丝，300A的电流，260mm/min的焊接速度，650mm/min的填丝速度，直缝环焊，焊道搭接量50%，堆焊两层；并且焊前将轧辊预热至400℃，焊后将轧辊放入400℃烘箱缓冷至室温。采用上述工艺参数组对球墨铸铁轧辊进行修复，能够取得优异的修复效果，尤其是焊后不产生裂纹缺陷。
3. 上述修复方法，尤其是在修复大型的球墨铸铁轧辊时，相较于激光修复方法具有显著的高效性和经济性。
以上实施方式是示例性的，其目的是说明本发明的技术构思及特点，以便熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种修复球墨铸铁轧辊的方法，其特征在于：使用钨极氩弧焊，使焊丝在待修复球磨铸铁轧辊表面磨损处熔化，从而修复轧辊表面的磨损；
采用直径2.4mm的修复球墨铸铁用药芯焊丝，300A的电流，260mm/min的焊接速度，650mm/min的填丝速度，直缝环焊，焊道搭接量50%，堆焊两层；并且焊前将轧辊预热至400℃，焊后将轧辊放入400℃烘箱缓冷至室温。
2.根据权利要求1所述的修复球墨铸铁轧辊的方法，其特征在于：堆焊修复时，对辊体进行持续加热，确保层间温度控制在300-400℃。
3.根据权利要求1所述的修复球墨铸铁轧辊的方法，其特征在于：采用多层堆焊的方式将球墨铸铁轧辊修复至预定尺寸。
4.根据权利要求3所述的修复球墨铸铁轧辊的方法，其特征在于：采用多层堆焊修复时，在焊下一层前，清除前一层产生的灰渣和氧化层，以避免层间夹渣和气孔。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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