CN115255807A - 环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法 - Google Patents

环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法。该方法为在轴向轧辊或主轧辊辊坯上依次埋弧堆焊打底层、缓冲层和工作层。打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，打底层的堆焊厚度为2.0mm～2.5mm；缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，缓冲层的堆焊厚度为2.0mm～2.5mm；工作层为Co‑Cr‑Mo‑Cu‑W‑Nb‑V‑N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，工作层的堆焊厚度为8.0mm～10.0mm，配用氟碱型烧结焊剂，层间温度控制在250℃～300℃之间。轧辊堆焊后缓冷至室温，然后进行630℃±10℃高温回火处理，回火后轧辊硬度可达到HRC53～HRC57。采用本发明制造的环锻轧机轴向轧辊上机寿命超过6个月，主轧辊上机寿命超过10个月，上机寿命达到原新辊的1.5～2.0倍，解决了环锻轧辊疲劳寿命低、易产生疲劳裂纹以及高温耐磨损能力低的难题。

Description

环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法
技术领域
本发明涉及一种环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法，属于材料加工的表面工程领域。
背景技术
环件产品，如轴承、阀门、火车轮毂等，在电力、汽车、船舶、石化、航空航天等领域的应用十分广泛。环件产品的传统制造方法为机械加工或锻造，生产效率低且材料浪费严重。环件产品多在高温、高压、腐蚀等各种苛刻环境下服役，对其组织性能、尺寸稳定性要求十分严格，随着我国工业技术的发展，对环件产品的质量要求越来越高，传统的制造工艺难以满足环件产品日益苛刻的工况要求，采用先进的制造技术成为发展趋势。环件轧制技术是利用环锻轧机使环件产品连续局部塑性变形，实现壁厚减小、直径扩大和截面轮廓成形的塑性加工工艺，可制造出性能优异的环件产品，是环件产品制造技术发展的必然方向。
环锻轧辊(包括轴向轧辊和主轧辊)是环锻轧机的关键零部件，其成分、性能及使用寿命对环件产品质量影响显著。轧制中，上、下轴向轧辊向环件坯料施加轴向轧制力，主轧辊向坯料施加环向拘束力，实现环件产品的塑性成形。由于环件产品的轧制温度通常为800℃～900℃，因此服役中轴向轧辊和主轧辊要承受反复轧制坯料引起的疲劳载荷、与高温坯料之间的高温磨损以及坯料轧制节奏带来的冷热疲劳，其使用寿命较短。主轧辊的使用寿命通常为5～6个月，因环锻轧机的轴向轧制力较大，轴向轧辊的工况比主轧辊更恶劣，其使用寿命仅为3～4个月。轧辊频繁的损坏和下线严重降低了环件产品的生产效率和产品质量，增加了生产成本，且轧辊下线后通常采用机加工改小尺寸或报废处理，材料浪费严重，因此迫切需要采用堆焊复合制造(或堆焊修复)技术改善环锻轧辊性能进而提高其使用寿命。通过分析环锻轧辊的工况发现，轧辊的辊面材料要具有较高的硬度、优异的耐疲劳性能和高温耐磨性能，同时与辊坯材料冶金相容。
本发明提供了一种环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法。在辊坯表面分别埋弧堆焊打底层、缓冲层和工作层，并控制堆焊层间温度和焊后热处理，环锻轧辊的硬度达到HRC53～HRC57。使用本发明制造的轴向轧辊的上机寿命超过6个月，主轧辊的上机寿命超过10个月，达到原新辊的1.5～2.0倍，解决了环锻轧辊疲劳寿命低、易产生疲劳裂纹以及高温耐磨损能力低的难题。
发明内容
本发明提供了一种环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法，在轧辊辊坯表面分别埋弧堆焊打底层、缓冲层和工作层，其中打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，堆焊厚度为2.0mm～2.5mm；缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，堆焊厚度为2.0mm～2.5mm；工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，堆焊厚度为8.0mm～10.0mm。埋弧堆焊过程中，层间温度控制在250℃～300℃之间，堆焊后的环锻轧辊进行630℃±10℃高温回火处理，回火后环锻轧辊的硬度为HRC53～HRC57。使用本发明制造的环锻轧机轴向轧辊和主轧辊，上机寿命分别超过6个月和10个月，达到原新辊的1.5～2.0倍，解决了环锻轧辊疲劳寿命低、易产生疲劳裂纹以及高温耐磨损能力低的难题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
在环锻轧辊辊坯上分别埋弧堆焊打底层、缓冲层和工作层，并包括以下步骤：
(1)在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，其成分范围为C：0.01％～0.03％，Mn：1.00％～1.50％，Si：≤0.70％，Ni：2.50％～3.00％，Mo：0.40％～0.80％，Ti：0.03％～0.08％，打底层的堆焊厚度为2.0mm～2.5mm。
(2)在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分范围为C：0.04％～0.08％，Mn：1.00％～1.50％，Si：≤0.50％，Cr：16.50％～18.00％，缓冲层的堆焊厚度为2.0mm～2.5mm。
(3)在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分范围为C：0.10％～0.20％，Mn：0.20％～0.60％，Si：≤0.50％，Cr：12.00％～15.00％，Mo：2.00％～4.00％，Co：13.00％～15.00％，Nb：0.10％～0.30％，V：0.20％～0.50％，W：1.00％～3.00％，Cu：2.00％～4.00％，N：0.05％～0.15％，工作层的堆焊厚度为8.0mm～10.0mm。
如上所述的环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法，其特征在于：埋弧堆焊过程的层间温度控制在250℃～300℃之间。
如上所述的环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法，其特征在于：环锻轧辊堆焊后进行630℃±10℃高温回火处理，回火后环锻轧辊的硬度为HRC53～HRC57。
基于对环锻轧机轧辊的工况分析，轧辊的辊面材料应具有较高的硬度、优异的耐疲劳性能和高温耐磨性能。马氏体不锈钢合金体系是较为适宜的合金体系，但传统的堆焊用马氏体不锈钢合金体系多为0Cr13、0Cr13Ni4Mo合金成分，其熔敷金属硬度较低，通常在HRC40左右，且高温耐磨性难以满足环锻轧辊工况的要求。CN113894465A在0Cr13Ni4Mo合金系的基础上采用钼、铌、铜复合沉淀强化，显微组织为低碳马氏体基体上分布金属间化合物强化相，用于连铸足辊、零段辊的堆焊修复取得良好的效果，但将其用于环锻轧辊的堆焊，仍存在高温性能不足的问题，导致环锻轧辊使用寿命无显著提高。本专利在综合分析环锻轧辊工况的基础上进行了大量试验研究，创新性地发明了环锻轧辊工作层用Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，该体系采用多元素复合强化，解决了传统马氏体不锈钢合金体系高温性能难以有效提高的难题。传统的马氏体不锈钢强化方式采用单一元素(如Cr元素)或少量几种元素(如Cr、Mo或Cr、Mo、Nb等)强化，显微组织中存在析出相尺寸过大的问题，导致堆焊材料塑韧性不足，会降低其耐磨性能，特别是对高温耐磨性更为不利。本发明采用多元素(八元素)复合强化，在保留马氏体不锈钢耐冷热疲劳性能的基础上，复合使用多种碳化物形成元素和抗高温元素，并控制合金元素的种类、含量和比例，在堆焊熔敷金属中形成颗粒细小、弥散分布的硬质强化相，在提高熔敷金属硬度的同时，也提高熔敷金属的高温耐磨性能和抗疲劳能力。更为重要的是，本发明摈弃传统马氏体不锈钢堆焊材料以镍元素为主的合金体系(如CN113894465A)，而是以钴代镍，构建了以钴元素为主的多元素复合强化的特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系。钴、镍都扩大奥氏体区的元素，但Co元素可以提高MS点，MS点升高可避免过多的残余奥氏体保存到室温组织中。残余奥氏体会发生自回火，且残余奥氏体向马氏体转变是体积膨胀的过程，其产生的内应力不仅降低尺寸稳定性，降低轧制精度，还会导致使用中辊面出现裂纹，甚至开裂，缩短轧辊使用寿命。对环锻轧辊苛刻的服役工况，采用以钴为主的Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，解决了环锻轧辊疲劳寿命低、易产生疲劳裂纹以及高温耐磨损能力低的难题。
环锻轧辊的可焊性较差，主轧辊的材质为中碳合金钢42CrMo，轴向轧辊的材质为56NiCrMo，其含碳量和合金元素含量更高，而轧辊工作层的堆焊材料同样是高硬度高合金材料，在环锻轧辊辊坯上直接堆焊工作层材料，堆焊层中会形成大量的高碳马氏体，导致堆焊层产生裂纹，因此本发明基于环锻轧辊的材质，发明了基于超低碳低合金贝氏体合金体系的打底层堆焊材料，通过控制堆焊热输入和轧辊母材对打底层堆焊材料的稀释，控制环锻轧辊打底层的组织为贝氏体和少量低碳马氏体，显著改善环锻轧辊辊面的可焊性，使后续堆焊缓冲层和工作层顺利实施。
环锻轧辊工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其组织为低碳马氏体基体上弥散分布细小的复合强化相；打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，其组织为贝氏体和少量低碳马氏体。工作层和打底层的合金成分和组织性能差别较大，在打底层上直接堆焊工作层会因两者的性能差异导致层间冶金结合欠佳，在服役中易产生工作层剥离脱落的现象。因此本专利发明了专用的Cr17铁素体不锈钢合金体系缓冲材料，实现打底层与工作层之间的成分、组织和性能过渡。
环锻轧辊堆焊需要多层多道堆焊。为避免环锻轧辊堆焊材料，特别是工作层材料，在堆焊过程中发生马氏体转变，导致堆焊层产生裂纹等缺陷，本发明将埋弧堆焊过程的层间温度控制在250℃～300℃之间，高于堆焊工作层材料的MS点，使奥氏体在堆焊结束后再转变为马氏体。为使堆焊层组织充分发生马氏体转变，减少堆焊层中残余奥氏体量，使堆焊层中的强化相充分析出，本发明将堆焊后的环锻轧辊进行630℃±10℃高温回火处理，回火后环锻轧辊的硬度为HRC53～HRC57。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法。该方法为在轧辊辊坯上依次埋弧堆焊超低碳低合金贝氏体合金体系的打底层、Cr17铁素体不锈钢合金体系的缓冲层和Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系的工作层。采用本发明制造的环锻轧机轴向轧辊上机寿命超过6个月，主轧辊上机寿命超过10个月，解决了环锻轧辊疲劳寿命低、易产生疲劳裂纹以及高温耐磨损能力低的难题，显著提高了环锻轧辊的上机寿命。
具体实施方式
一种环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法，其特征在于在环锻轧辊辊坯表面分别埋弧堆焊打底层、缓冲层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30±0.3％，药粉组成为：金属锰粉4.50％～7.00％，硅铁1.50％～3.00％，镍粉8.00％～10.00％，钼粉1.00％～3.00％，钛铁1.50％～4.50％，萤石10.00％～11.00％，其余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)缓冲层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30±0.3％，药粉组成为：金属锰粉4.50％～7.00％，硅铁1.00％～2.00％，微碳铬铁27.00％～35.00％，萤石10.00％～11.00％，其余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝。
(3)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38±0.3％，药粉组成为：金属锰粉0.50％～2.00％，钨铁3.50％～10.50％，铌铁0.50％～1.00％，铜粉5.00％～10.00％，钼粉5.00％～10.00％，钴粉35.00％～40.00％，碳化钒0.50％～1.50％，微碳铬铁15.00％～18.00％，高碳铬铁2.00％～3.00％，高氮铬铁1.50％～4.00％，其余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(4)环锻轧辊的堆焊修复及复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分范围为C：0.01％～0.03％，Mn：1.00％～1.50％，Si：≤0.70％，Ni：2.50％～3.00％，Mo：0.40％～0.80％，Ti：0.03％～0.08％，打底层的堆焊厚度为2.0mm～2.5mm。
在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分范围为C：0.04％～0.08％，Mn：1.00％～1.50％，Si：≤0.50％，Cr：16.50％～18.00％，缓冲层的堆焊厚度为2.0mm～2.5mm。
在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分范围为C：0.10％～0.20％，Mn：0.20％～0.60％，Si：≤0.50％，Cr：12.0％～15.0％，Mo：2.00％～4.00％，Co：13.00％～15.00％，Nb：0.10％～0.30％，V：0.20％～0.50％，W：1.00％～3.00％，Cu：2.00％～4.00％，N：0.05％～0.15％，工作层的堆焊厚度为8.0mm～10.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入11kJ/cm～18kJ/cm，导前距离为12cm～50cm，层间温度为250℃～300℃。
(5)堆焊后环锻轧辊的热处理
环锻轧辊堆焊后进行630℃±10℃高温回火处理，回火后环锻轧辊的硬度为HRC53～HRC57。
(6)热处理后环锻轧辊的机加工和检测
粗加工热处理的轧辊，随后进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
实施例1：
在环锻轧辊辊坯表面分别堆焊打底层、缓冲层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.3％，药粉组成为：金属锰粉7.00％，硅铁3.00％，镍粉10.00％，钼粉3.00％，钛铁4.50％，萤石11.00％，余为铁粉。将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)缓冲层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.3％，药粉组成为：金属锰粉7.00％，硅铁2.00％，微碳铬铁35.00％，萤石11.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝。
(3)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38.3％，药粉组成为：金属锰粉2.00％，钨铁10.50％，铌铁1.00％，铜粉10.00％，钼粉10.00％，钴粉40.00％，碳化钒1.50％，微碳铬铁18.00％，高碳铬铁3.00％，高氮铬铁4.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(4)环锻轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分为C：0.03％，Mn：1.50％，Si：0.60％，Ni：3.00％，Mo：0.80％，Ti：0.08％，打底层的堆焊厚度为2.5mm。
在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分为C：0.08％，Mn：1.50％，Si：0.45％，Cr：18.00％，缓冲层的堆焊厚度为2.5mm。
在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.20％，Mn：0.60％，Si：0.45％，Cr：15.00％，Mo：4.00％，Co：15.00％，Nb：0.30％，V：0.50％，W：3.00％，Cu：4.00％，N：0.15％，工作层的堆焊厚度为10.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入18kJ/cm，导前距离为45cm，层间温度为300℃。
(5)堆焊后环锻轧辊进行640℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理后的轧辊，进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
实施例2：
在环锻轧辊辊坯表面分别堆焊打底层、缓冲层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为29.7％，药粉组成为金属锰粉4.50％，硅铁1.50％，镍粉8.00％，钼粉1.00％，钛铁1.50％，萤石10.00％，余为铁粉。将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)缓冲层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为29.7％，药粉组成为：金属锰粉4.50％，硅铁1.00％，微碳铬铁27.00％，萤石10.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝。
(3)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为37.7％，药粉组成为：金属锰粉0.50％，钨铁3.50％，铌铁0.50％，铜粉5.00％，钼粉5.00％，钴粉35.00％，碳化钒0.50％，微碳铬铁15.00％，高碳铬铁2.00％，高氮铬铁1.50％，其余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(4)环锻轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分为C：0.01％，Mn：1.00％，Si：0.30％，Ni：2.50％，Mo：0.40％，Ti：0.03％，打底层的堆焊厚度为2.0mm。
在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分为C：0.04％，Mn：1.00％，Si：0.20％，Cr：16.50％，缓冲层的堆焊厚度为2.0mm。
在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.10％，Mn：0.20％，Si：0.10％，Cr：12.00％，Mo：2.00％，Co：13.00％，Nb：0.10％，V：0.20％，W：1.00％，Cu：2.00％，N：0.05％，工作层的堆焊厚度为8.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入11kJ/cm，导前距离为12cm，层间温度为250℃。
(5)堆焊后的环锻轧辊进行620℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理后的轧辊，进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
实施例3：
在环锻轧辊辊坯表面分别堆焊打底层、缓冲层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.0％，药粉组成为金属锰粉5.00％，硅铁2.00％，镍粉9.00％，钼粉2.00％，钛铁3.00％，萤石10.50％，余为铁粉。将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)缓冲层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.0％，药粉组成为：金属锰粉6.00％，硅铁1.50％，微碳铬铁31.00％，萤石10.50％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝。
(3)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38.0％，药粉组成为：金属锰粉1.00％，钨铁7.00％，铌铁0.80％，铜粉7.50％，钼粉7.50％，钴粉37.00％，碳化钒1.00％，微碳铬铁：17.00％，高碳铬铁：2.50％，高氮铬铁2.50％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(4)环锻轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分为C：0.02％，Mn：1.20％，Si：0.45％，Ni：2.75％，Mo：0.60％，Ti：0.05％，打底层的堆焊厚度为2.0mm。
在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分为C：0.06％，Mn：1.30％，Si：0.35％，Cr：17.50％，缓冲层的堆焊厚度为2.0mm。
在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.15％，Mn：0.40％，Si：0.25％，Cr：13.5％，Mo：2.80％，Co：14.06％，Nb：0.23％，V：0.35％，W：1.99％，Cu：2.85％，N：0.10％，工作层的堆焊厚度为9.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入15kJ/cm，导前距离为20cm，层间温度为280℃。
(5)堆焊后的环锻轧辊进行630℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理的轧辊，进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
实施例4：
在环锻轧辊辊坯表面分别堆焊打底层、缓冲层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.0％，药粉组成为金属锰粉6.00％，硅铁2.50％，镍粉9.50％，钼粉2.50％，钛铁4.00％，萤石10.00％，余为铁粉。将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)缓冲层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.0％，药粉组成为：金属锰粉6.50％，硅铁1.20％，微碳铬铁33.00％，萤石11.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝。
(3)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38.0％，药粉组成为：金属锰粉1.50％，钨铁9.00％，铌铁0.60％，铜粉8.50％，钼粉9.00％，钴粉39.00％，碳化钒0.80％，微碳铬铁：16.00％，高碳铬铁：3.50％，高氮铬铁2.80％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(4)环锻轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分为C：0.02％，Mn：1.35％，Si：0.52％，Ni：2.90％，Mo：0.75％，Ti：0.06％，打底层的堆焊厚度为2.0mm。
在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分为C：0.06％，Mn：1.40％，Si：0.27％，Cr：17.65％，缓冲层的堆焊厚度为2.0mm。
在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.18％，Mn：0.45％，Si：0.30％，Cr：13.92％，Mo：3.42％，Co：14.80％，Nb：0.17％，V：0.25％，W：2.56％，Cu：3.23％，N：0.13％，工作层的堆焊厚度为9.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入14kJ/cm，导前距离为25cm，层间温度为290℃。
(5)堆焊后的环锻轧辊进行635℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理后的轧辊，进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
对比例1：
在环锻轧辊辊坯表面分别堆焊打底层、缓冲层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为29.7％，药粉组成为金属锰粉4.50％，硅铁1.50％，镍粉8.00％，钼粉1.00％，钛铁1.50％，萤石10.00％，余为铁粉。将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)缓冲层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为29.7％，药粉组成为：金属锰粉4.50％，硅铁1.00％，微碳铬铁27.00％，萤石10.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝。
(3)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为37.7％，药粉组成为：金属锰粉0.50％，钨铁3.50％，铌铁0.50％，铜粉5.00％，钼粉5.00％，钴粉20.00％，碳化钒0.50％，微碳铬铁15.00％，高碳铬铁2.00％，高氮铬铁1.50％，其余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(4)环锻轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分为C：0.01％，Mn：1.00％，Si：0.30％，Ni：2.50％，Mo：0.40％，Ti：0.03％，打底层的堆焊厚度为2.0mm。
在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分为C：0.04％，Mn：1.00％，Si：0.20％，Cr：16.50％，缓冲层的堆焊厚度为2.0mm。
在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.10％，Mn：0.20％，Si：0.10％，Cr：12.00％，Mo：2.00％，Co：7.60％，Nb：0.10％，V：0.20％，W：1.00％，Cu：2.00％，N：0.05％，工作层的堆焊厚度为8.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入11kJ/cm，导前距离为12cm，层间温度为250℃。
(5)堆焊后的环锻轧辊进行620℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理的轧辊，进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
对比例2：
在环锻轧辊辊坯表面分别堆焊打底层、缓冲层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.3％，药粉组成为：金属锰粉7.00％，硅铁3.00％，镍粉10.00％，钼粉3.00％，钛铁4.50％，萤石11.00％，余为铁粉。将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)缓冲层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.3％，药粉组成为：金属锰粉7.00％，硅铁2.00％，微碳铬铁35.00％，萤石11.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝。
(3)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38.3％，药粉组成为：金属锰粉2.00％，钨铁2.50％，铜粉4.00％，钼粉4.50％，钴粉40.00％，微碳铬铁18.00％，高碳铬铁3.00％，高氮铬铁4.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(4)环锻轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分为C：0.03％，Mn：1.50％，Si：0.60％，Ni：3.00％，Mo：0.80％，Ti：0.08％，打底层的堆焊厚度为2.5mm。
在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分为C：0.08％，Mn：1.50％，Si：0.45％，Cr：18.00％，缓冲层的堆焊厚度为2.5mm。
在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.20％，Mn：0.60％，Si：0.45％，Cr：15.00％，Mo：1.83％，Co：15.00％，W：0.75％，Cu：1.62％，N：0.15％，工作层的堆焊厚度为10.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入18kJ/cm，导前距离为45cm，层间温度为300℃。
(5)堆焊后环锻轧辊进行640℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理后的轧辊，进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
对比例3：
在环锻轧机轧辊辊坯表面分别堆焊打底层、缓冲层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.3％，药粉组成为：金属锰粉7.00％，硅铁3.00％，镍粉10.00％，钼粉3.00％，钛铁4.50％，萤石11.00％，余为铁粉。将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)缓冲层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.3％，药粉组成为：金属锰粉7.00％，硅铁2.00％，微碳铬铁35.00％，萤石11.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝。
(3)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38.3％，药粉组成为：金属锰粉2.00％，铌铁1.00％、铜粉10.00％，钼粉10.00％，微碳铬铁18.00％，高碳铬铁3.00％，高氮铬铁4.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(4)环锻轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分为C：0.03％，Mn：1.50％，Si：0.60％，Ni：3.00％，Mo：0.80％，Ti：0.08％，打底层的堆焊厚度为2.5mm。
在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分为C：0.08％，Mn：1.50％，Si：0.45％，Cr：18.00％，缓冲层的堆焊厚度为2.5mm。
在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.20％，Mn：0.60％，Si：0.45％，Cr：14.86％，Mo：3.95％，Nb：0.30％，Cu：3.92％，N：0.15％，工作层的堆焊厚度为10.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入18kJ/cm，导前距离为45cm，层间温度为300℃。
(5)堆焊后环锻轧辊进行640℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理后的轧辊，进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
对比例4：
在环锻轧辊辊坯表面分别堆焊打底层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.0％，药粉组成为金属锰粉5.00％，硅铁2.00％，镍粉9.00％，钼粉2.00％，萤石10.50％，余为铁粉。将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38.0％，药粉组成为：金属锰粉1.00％，钨铁7.00％，铌铁0.80％，铜粉7.50％，钼粉7.50％，钴粉37.00％，碳化钒1.00％，微碳铬铁：17.00％，高碳铬铁：2.50％，高氮铬铁2.50％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(3)环锻轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分为C：0.02％，Mn：1.20％，Si：0.45％，Ni：2.75％，Mo：0.60％，打底层的堆焊厚度为2.0mm。
在打底层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.15％，Mn：0.40％，Si：0.25％，Cr：13.5％，Mo：2.80％，Co：14.06％，Nb：0.23％，V：0.35％，W：1.99％，Cu：2.85％，N：0.10％，工作层的堆焊厚度为9.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入15kJ/cm，导前距离为20cm，层间温度为280℃。
(5)堆焊后的环锻轧辊进行630℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理的轧辊，进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
对比例5：
在环锻轧辊辊坯表面堆焊工作层，包括以下步骤：
(1)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38.0％，药粉组成为：金属锰粉1.00％，钨铁7.00％，铌铁0.80％，铜粉7.50％，钼粉7.50％，钴粉37.00％，碳化钒1.00％，微碳铬铁：17.00％，高碳铬铁：2.50％，高氮铬铁2.50％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(2)环锻轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.15％，Mn：0.40％，Si：0.25％，Cr：13.5％，Mo：2.80％，Co：14.06％，Nb：0.23％，V：0.35％，W：1.99％，Cu：2.85％，N：0.10％，工作层的堆焊厚度为9.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入15kJ/cm，导前距离为20cm，层间温度为280℃。
(5)堆焊后的环锻轧辊进行630℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理的环锻轧辊，进行超声和渗透检测。
对比例6：
在环锻轧辊辊坯表面分别堆焊打底层、缓冲层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.0％，药粉组成为金属锰粉6.00％，硅铁2.50％，镍粉9.50％，钼粉2.50％，钛铁4.00％，萤石10.00％，余为铁粉。将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)缓冲层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.0％，药粉组成为：金属锰粉6.50％，硅铁1.20％，微碳铬铁33.00％，萤石11.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝。
(3)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38.0％，药粉组成为：金属锰粉1.50％，钨铁9.00％，铌铁0.60％，铜粉8.50％，钼粉9.00％，钴粉39.00％，碳化钒0.80％，微碳铬铁：16.00％，高碳铬铁：3.50％，高氮铬铁2.80％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(4)环锻轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分为C：0.02％，Mn：1.35％，Si：0.52％，Ni：2.90％，Mo：0.75％，Ti：0.06％，打底层的堆焊厚度为2.0mm。
在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分为C：0.06％，Mn：1.40％，Si：0.27％，Cr：17.65％，缓冲层的堆焊厚度为2.0mm。
在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.18％，Mn：0.45％，Si：0.30％，Cr：13.92％，Mo：3.42％，Co：14.80％，Nb：0.17％，V：0.25％，W：2.56％，Cu：3.23％，N：0.13％，工作层的堆焊厚度为9.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入14kJ/cm，导前距离为25cm，层间温度为100℃。
(5)堆焊后的环锻轧辊进行635℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理后的轧辊，进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
对比例7：
在环锻轧辊辊坯表面分别堆焊打底层、缓冲层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.0％，药粉组成为金属锰粉6.00％，硅铁2.50％，镍粉9.50％，钼粉2.50％，钛铁4.00％，萤石10.00％，余为铁粉。将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)缓冲层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.0％，药粉组成为：金属锰粉6.50％，硅铁1.20％，微碳铬铁33.00％，萤石11.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝。
(3)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38.0％，药粉组成为：金属锰粉1.50％，钨铁9.00％，铌铁0.60％，铜粉8.50％，钼粉9.00％，钴粉39.00％，碳化钒0.80％，微碳铬铁：16.00％，高碳铬铁：3.50％，高氮铬铁2.80％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(4)环锻轧机轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分为C：0.02％，Mn：1.35％，Si：0.52％，Ni：2.90％，Mo：0.75％，Ti：0.06％，打底层的堆焊厚度为2.0mm。
在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分为C：0.06％，Mn：1.40％，Si：0.27％，Cr：17.65％，缓冲层的堆焊厚度为2.0mm。
在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.18％，Mn：0.45％，Si：0.30％，Cr：13.92％，Mo：3.42％，Co：14.80％，Nb：0.17％，V：0.25％，W：2.56％，Cu：3.23％，N：0.13％，工作层的堆焊厚度为9.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入14kJ/cm，导前距离为25cm，层间温度为290℃。
(5)堆焊后的环锻轧辊进行550℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理后的轧辊，进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
对比例8：
在环锻轧辊辊坯表面分别堆焊打底层、缓冲层和工作层，包括以下步骤：
(1)打底层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.0％，药粉组成为金属锰粉6.00％，硅铁2.50％，镍粉9.50％，钼粉2.50％，钛铁4.00％，萤石10.00％，余为铁粉。将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝。
(2)缓冲层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30.0％，药粉组成为：金属锰粉6.50％，硅铁1.20％，微碳铬铁33.00％，萤石11.00％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝。
(3)工作层堆焊用药芯焊丝的制备
将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38.0％，药粉组成为：金属锰粉1.50％，钨铁9.00％，铌铁0.60％，铜粉8.50％，钼粉9.00％，钴粉39.00％，碳化钒0.80％，微碳铬铁：16.00％，高碳铬铁：3.50％，高氮铬铁2.80％，余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
(4)环锻轧辊堆焊复合制造工艺
在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，熔敷金属的成分为C：0.02％，Mn：1.35％，Si：0.52％，Ni：2.90％，Mo：0.75％，Ti：0.06％，打底层的堆焊厚度为2.0mm。
在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分为C：0.06％，Mn：1.40％，Si：0.27％，Cr：17.65％，缓冲层的堆焊厚度为2.0mm。
在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分为C：0.18％，Mn：0.45％，Si：0.30％，Cr：13.92％，Mo：3.42％，Co：14.80％，Nb：0.17％，V：0.25％，W：2.56％，Cu：3.23％，N：0.13％，工作层的堆焊厚度为9.0mm。
所采用的埋弧堆焊工艺参数为：配用氟碱型焊剂、堆焊热输入14kJ/cm，导前距离为25cm，层间温度为290℃。
(5)堆焊后的环锻轧辊进行700℃高温回火处理。
(6)粗加工热处理后的轧辊，进行超声和渗透检测。合格后，再精加工至成品规格。
对比例和实施例的效果比较如下：
实施例1～4和对比例1～8的实施效果见表1。对实施例和对比例所涉及的堆焊复合制造环锻轧辊的辊面硬度及使用寿命进行评价。其中辊面硬度按照GB/T230.1-2018《金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法》规定的方法测试，环锻轧辊的使用寿命为堆焊制造的环锻轧辊上机到其首次失效下线的时间。
对于环锻轧辊工作层堆焊药芯焊丝中钴粉含量低于35.0％的对比例1，环锻轧辊工作层得到的复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系中钴含量低于13.00％，尽管对比例1与实施例1的工作层材料的其他合金含量相当，但因对比例1的钴含量过低，工作层材料熔敷金属显微组织中残余奥氏体较多，尽管进行了620℃高温回火处理，但残余奥氏体并未全部转变为回火马氏体，导致轧辊辊面的硬度低于HRC53，其使用寿命较实施例1有显著下降。对比例2中的工作层药芯焊丝未采用多元素复合强化，仅采用了Co-Cr-Mo-Cu-W-N元素强化，且Mo含量低于2.00％，W含量低于1.00％，Cu含量低于2.00％，其强化效果相对较弱，导致轧辊辊面的硬度较低，其使用寿命也低于实施例。对比例3中环锻辊工作层药芯焊丝成分范围与CN113894465A所述马氏体不锈钢药芯焊丝相近，不仅未采用多元素复合强化，也未添加钴元素以降低MS点，其辊面焊态硬度仅为HRC42.3，由于熔敷金属中强化元素含量较低，640℃高温回火处理后辊面的硬度下降至HRC39.2，由于工作层材料的综合性能不能满足环锻轧辊的工况要求，导致轧辊的使用寿命成甚至低于原56CrNiMo的轴向轧辊。对于未按照打底层、缓冲层、工作层依次堆焊制造环锻轧机轧辊的对比例4，打底层堆焊材料中不含细化晶粒的钛元素，且未使用缓冲层，将工作层材料直接堆焊在打底层上，尽管回火后环锻轧辊的辊面硬度可以达到HRC53以上，但由于导致工作层和打底层的冶金相容性欠佳，导致轧辊上线后工作层很快出现剥离脱落的情况，无法继续使用。对于直接在环锻轧辊辊坯上堆焊工作层的对比例5，辊坯母材中的大量碳元素进入到堆焊工作层中，在工作层中形成大量的高碳马氏体，导致堆焊层产生大量微裂纹，不能上机应用。对于堆焊过程中层间温度仅为100℃的对比例6，在环锻轧辊工作层堆焊时，层间温度低于工作层材料的MS点，而工作层涉及多层堆焊，上一层在冷却过程中因层间温度低发生了马氏体转变，后续在其上继续堆焊将导致工作层产生裂纹，不能上机应用。对于回火温度仅为550℃的对比例7，环锻轧辊堆焊层中的残余奥氏体未充分转变为马氏体，且堆焊层的强化相也不能在回火过程中充分析出，回火后辊面的硬度仅为HRC50.6，其上机使用寿命也较实施例有所降低。对于回火温度高达700℃的对比例8，环锻轧辊堆焊工作层中的强化相在回火过程中发生分解，固溶于基体组织中，同样导致回火后辊面的硬度显著下降，堆焊合金元素的作用不能充分发挥，导致轧辊上机使用寿命大幅降低。
表1 各实施例及对比例的实施效果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
回火后辊面硬度(HRC) 54.8 53.2 54.2 54.7
用于轴向轧辊的使用寿命(日) 190 185 192 201
用于主轧辊的使用寿命(日) 335 312 326 318
对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
回火后辊面硬度(HRC) 46.7 43.9 39.2 54.5
用于轴向轧辊的使用寿命(日) 137 120 80 /①
用于主轧辊的使用寿命(日) 283 276 145 /①
对比例5 对比例6 对比例7 对比例8
回火后辊面硬度(HRC) /② /② 50.6 47.2
用于轴向轧辊的使用寿命(日) /② /② 165 122
用于主轧辊的使用寿命(日) /② /② 276 216
注：①轧辊上线后工作层很快出现剥离脱落，无法得到轧辊的使用寿命；
②轧辊辊面出现大量微裂纹，无损检测不合格，不能上线使用。

Claims (4)

1.环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法，其特征在于，在轴向轧辊或主轧辊辊坯上分别埋弧堆焊打底层、缓冲层和工作层，所述打底层、缓冲层和工作层堆焊用药芯焊丝的制备方法分别为：
(1)将规格为0.6mm×14mm的超低碳钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30±0.3％，药粉组成为：金属锰粉4.50％～7.00％，硅铁1.50％～3.00％，镍粉8.00％～10.00％，钼粉1.00％～3.00％，钛铁1.50％～4.50％，萤石10.00％～11.00％，其余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的打底层堆焊用药芯焊丝；
(2)将规格为0.6mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为30±0.3％，药粉组成为：金属锰粉4.50％～7.00％，硅铁1.00％～2.00％，微碳铬铁27.00％～35.00％，萤石10.00％～11.00％，其余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的缓冲层堆焊用药芯焊丝；
(3)将规格为0.5mm×14mm的铁素体不锈钢带轧制成U形，并向其中添加药粉，药粉占焊丝的总重量为38±0.3％，药粉组成为：金属锰粉0.50％～2.00％，钨铁3.50％～10.50％，铌铁0.50％～1.00％，铜粉5.00％～10.00％，钼粉5.00％～10.00％，钴粉35.00％～40.00％，碳化钒0.50％～1.50％，微碳铬铁15.00％～18.00％，高碳铬铁2.00％～3.00％，高氮铬铁1.50％～4.00％，其余为铁粉，将钢带合缝后逐步减径轧制及拉拔，最终得到成品规格为3.2mm的工作层堆焊用药芯焊丝。
2.根据权利要求1所述的环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法，其特征在于，
(1)在辊坯上埋弧堆焊打底层，打底层为超低碳低合金贝氏体合金体系，其成分范围为C：0.01％～0.03％，Mn：1.00％～1.50％，Si：≤0.70％，Ni：2.50％～3.00％，Mo：0.40％～0.80％，Ti：0.03％～0.08％，打底层的堆焊厚度为2.0mm～2.5mm；
(2)在打底层上堆焊缓冲层，缓冲层为Cr17铁素体不锈钢合金体系，其成分范围为C：0.04％～0.08％，Mn：1.00％～1.50％，Si：≤0.50％，Cr：16.50％～18.00％，缓冲层的堆焊厚度为2.0mm～2.5mm；
(3)在缓冲层上堆焊工作层，工作层为Co-Cr-Mo-Cu-W-Nb-V-N复合强化特殊耐高温马氏体不锈钢合金体系，其成分范围为C：0.10％～0.20％，Mn：0.20％～0.60％，Si：≤0.50％，Cr：12.00％～15.00％，Mo：2.00％～4.00％，Co：13.00％～15.00％，Nb：0.10％～0.30％，V：0.20％～0.50％，W：1.00％～3.00％，Cu：2.00％～4.00％，N：0.05％～0.15％，工作层的堆焊厚度为8.0mm～10.0mm。
3.根据权利要求1所述的环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法，其特征在于，所述层的层间温度控制在250℃～300℃之间。
4.根据权利要求1所述的环锻轧机轴向轧辊和主轧辊长寿命堆焊修复及复合制造方法，其特征在于，环锻轧辊堆焊后进行630℃±10℃高温回火处理，回火后环锻轧辊的硬度为HRC53～HRC57。
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