連鑄輥的修復(fù)制造技術(shù)

蘇碧輝，曾義斌，肖 銳

（1.武漢鋼鐵重工集團(tuán)有限公司；2.武鋼股份公司熱軋總廠，湖北 武漢 430083）

0 引 言

連鑄機(jī)的二冷支導(dǎo)夾輥和拉矯輥統(tǒng)稱連鑄輥。連鑄輥主要服役于煉鋼連鑄機(jī)扇形區(qū)域[1]，由于處于一種熱應(yīng)力、機(jī)械載荷交變的共同作用下，其產(chǎn)品的失效方式較多，集中表現(xiàn)在輥子表面。

其產(chǎn)品使用一定期限后，可通過機(jī)加工去除疲勞層，采用堆焊等修復(fù)再制造技術(shù)可繼續(xù)上機(jī)使用，見圖1。

圖1 正在堆焊的連鑄輥

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道[2]，堆焊修復(fù)后的連鑄輥比新的輥子使用壽命可以提高2~3倍，同時其強度和耐磨性也有明顯的提高。通過使用修復(fù)后的連鑄輥還可以起到減少更換連鑄輥的次數(shù)和降低維修費用的效果。因此，如何提高連鑄輥的修復(fù)質(zhì)量已經(jīng)成為鋼鐵企業(yè)和相關(guān)行業(yè)關(guān)注的一個重要課題之一。

1 連鑄輥的失效形式

通過市場調(diào)研并結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場工況角度去分析[3]，連鑄輥主要有下列幾種失效形式：

1）熱沖擊：連鑄輥通過接觸加熱的金屬而升溫，生產(chǎn)過程中被冷卻水冷卻，最大溫度和冷熱的變化均會造成軋輥表面裂紋。最大溫度、接觸時間、冷卻速度和冷卻熱變化都會影響軋輥的磨損速度和磨損面的化學(xué)變化。

2）腐蝕：表面腐蝕是接觸了冷卻水而引起的，冷卻水成分由于受當(dāng)?shù)厮吹挠绊懀渲懈邷叵滤械臒o機(jī)鹽與絕緣材料作用，pH值有時為5．甚至有時為4.從而導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕或晶間腐蝕。這兩種腐蝕都可加速連鑄輥表面裂紋的產(chǎn)生。

3）磨料磨損：在連鑄機(jī)下部，在鋼表面發(fā)生氧化的部位，鋼坯或板流和鑄輥之間磨損可以誘發(fā)板材或線材與連鑄輥之間的磨料磨損。

4）疲勞：連鑄輥的疲勞是由于輥表面的高應(yīng)力所產(chǎn)生的彎曲而引起的．由于熱沖擊和腐蝕而形成的裂紋在疲勞應(yīng)力區(qū)導(dǎo)致連鑄輥裂紋產(chǎn)生。

5）浸蝕：這是由于連鑄輥表面與熱金屬之間的水接觸產(chǎn)生的蒸汽而引起的，高速下產(chǎn)生沖擊和高壓是很普遍的。

斷輥現(xiàn)象極少發(fā)生，圖2為某企業(yè)發(fā)生的一起斷輥事故后的連鑄輥，在此不作為本文討論的重點。

圖2 斷輥事故的連鑄輥

實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，連鑄輥的磨損和疲勞引起的裂紋才是最為常見的現(xiàn)象。

2 連鑄輥修復(fù)制造

針對以上連鑄輥常見的失效形式，可以采用下列修復(fù)制造技術(shù)。

2.1 修復(fù)的機(jī)械加工技術(shù)方法

根據(jù)連鑄輥修舊的工藝流程，首先要對連鑄輥進(jìn)行拆卸檢驗，去掉有問題的輥子，挑選出具有修復(fù)價值的連鑄輥，并對可修復(fù)的連鑄輥進(jìn)行鉗工清洗后，再對軸承座、輥套和芯軸等部件進(jìn)行檢測，其中軸承座、輥套和芯軸修復(fù)的機(jī)械加工方法也各有不同。例如，對不滿足水壓檢測的軸承座首先進(jìn)行水槽清理，然后進(jìn)行焊接修復(fù)，對檢測有問題的芯軸首先進(jìn)行補焊，然后進(jìn)行通過機(jī)床加工，去掉缺陷。輥套修復(fù)的機(jī)械加工方法最為常見，包括粗車、精車、焊接和外圓磨床等。

2.2 堆焊后的機(jī)械加工技術(shù)方法

對于連鑄輥身產(chǎn)生環(huán)行龜裂長度大、輥徑圓周麻坑點數(shù)多、坑徑大的輥套修復(fù)時，首先以兩端內(nèi)孔為基準(zhǔn)打表找正，將輥身外圓表面缺陷及疲勞層車去，其間要進(jìn)行探傷，根據(jù)探傷結(jié)果，進(jìn)行堆焊粗車后的輥身外圓，選取堆焊連鑄輥專用焊絲，分層堆焊的方法（注意控制層間溫度）進(jìn)行修復(fù)。連鑄輥的堆焊修復(fù)大致過程分為4個步驟：焊前準(zhǔn)備、堆焊、焊后處理及質(zhì)量檢驗等，見圖3。

圖3 連鑄輥堆焊的工藝流程圖

2.3 減少直徑修復(fù)方法

減少輥子直徑修復(fù)方法，一般用在連鑄輥首次修復(fù)時，且表面裂紋較小、腐蝕較淺時使用，例如當(dāng)腐蝕深度小于1~1.5 mm時，就應(yīng)該使用減少輥子直徑法進(jìn)行修復(fù)。在少減輥子直徑修復(fù)時，首先要編制好修復(fù)工藝，然后按照加工工藝對工件、找正基準(zhǔn)，精車、拋光的外圓尺寸進(jìn)行修復(fù)，同時要滿足加工工藝的要求，最終保證圖示尺寸公差和形位公差的要求。

2.4 其他修復(fù)方法

當(dāng)裂紋深度小于0.5~1.0 mm時，且面積較大時，有人嘗試采用激光融覆或等離子噴焊等方法進(jìn)行修復(fù)，效果不錯，但成本較高，有條件的情況下可以進(jìn)行采用。

3 結(jié)束語

為了獲得滿意的輥子再生壽命，必須要有合理的修復(fù)方法和正確的修復(fù)工藝路線。連鑄輥修復(fù)制造，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)“減量化，再利用，再循環(huán)，再制造”原則。

[1] 李亞江.焊接修復(fù)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2] 李美柱.金屬的高溫腐蝕[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2001.

[3] 劉鐵男，黃作為.氣化冷卻技術(shù)在本鋼大型步進(jìn)梁式加熱爐上的成功應(yīng)用[J].本鋼技術(shù)，2001（10）：5-12.