中厚板矯直機工作輥的使用和修復

李 強

（唐山中厚板材有限公司，河北 唐山 063000）

目前，我國所生產和使用的中厚板矯直機工作輥普遍采用60CrMoV、45CrMoV、55CrMoV等材質制作材料。作業環境較復雜，不僅承受與板面高強度磨擦、承受高溫板面的鼓肚力和靜壓力引起的循環載荷、承受噴淋或輥內冷卻水的交變熱循環作用，還因輥徑小、長度長、多為細長工件，且頻繁往復而承受的扭矩作用。因此如何延長其使用壽命、提高生產效率、降低維護成本成為矯直機領域需要深入探討的課題。

1 輥子裝機要點

1）輥系的裝配、調整、運行過程中的壓矯量、壓矯溫度、潤滑系統、冷卻系統等均應按矯直機設備本體的有關技術要求及標準執行。

2）輥子使用初期應充分考慮兩個因素：其一、輥體材質硬度轉化的因素：這是因為焊接（或熱處理）的輥面晶體結構中含有殘余奧氏體因受熱及受壓的原因在一定的時間段內遂漸向馬氏體轉化，其過程稱“二次硬化”過程，可提高輥面硬度（HRC）≥5，并可長期保持輥面硬度均勻、磨損平整光滑、表面呈晶亮狀的特性；其二、機械運行的因素：矯直機工作輥與導輥、支承輥；齒輪箱與接手、工作輥動力端等所有機械系統均有一個整合過程。為了滿足表述的兩個因素，輥子裝機作業約200 h以內盡可能矯制普通板種、減輕矯制壓力、平穩操作，這對于提高和勻化輥面硬度、強化輥子表面的使用性能、防止氧化皮粘結、有效地整合輥系運行均能取事半功倍的效果（這同樣適用于新制輥、修復輥、修磨輥）。

3）支承輥的運行正常是工作輥使用壽命的關鍵，因此，應充分滿足支承輥的潤滑系統使之良好，否則因支承輥抱死（不運轉）而拉傷工作輥輥面導致黏結氧化皮，進而影響整個輥系的運行。支承輥輥面比工作輥輥面硬度（HRC）低3~5個。

4）應充分考慮矯直機屬高溫作業（盡管有水冷卻），其工作輥、支承輥的軸承部位均有因溫度的原因所產生的膨脹系數。于是，工作輥、支承輥軸承游隙的配置也應該考慮其膨脹系數。

5）輥面的點狀麻坑概由翹頭板碰撞所至，輥面的點狀麻坑極易造成氧化皮黏結，應嚴格防止喂入翹頭板。

6）大于或低于矯制溫度都不應喂入矯直機。矯直機是中厚板軋制行業的關鍵設備，為了滿足市場的要求，目前全國的中厚板行業大都凸現頻繁地置換品種、高強度板生產量擴大、板面質量要求嚴格的生產狀況，輥面氧化皮粘結是板材生產質量的瓶頸，在滿足上述2）條款要求的外應特別注重支承輥運行和翹頭板喂入。

2 下線輥子重新修磨

1）對下線輥子依照圖紙進行全方位檢查。輥體同軸度應滿足圖紙要求，如果超差，軸承位應重新堆焊加工。

2）工作輥與支承輥各自應做到三統一：直徑統一、粗糙度統一、材質統一，輥系應配套運行。

3）每次下線修磨量直徑方向1.2～2.0 mm。

4）修磨后輥面粗糙度達到0.8，最好具備研磨、拋光工藝，盡可能使輥面呈晶亮狀，以達到板面的質量要求。

5）修磨輥面出現的極少的微小渣眼（不影響板面質量），如有必要用補焊后續磨。

6）修磨后的輥子的兩端中心孔應保證良好。

7）修磨后的輥子裝機作業應滿足“輥子裝機要點”中的有關技術要求。

3 下線輥子補焊修復

焊接修復技術是指用焊接方法將滿足使用工況要求的焊接材料熔敷在工件表面，以恢復其形狀尺寸、提高表面性能的工藝方法。該技術用于修復的工件，將明顯提高工件表面性能、延長服役壽命、降低工件成本。

3.1 矯直輥修復前狀況

輥面磨損，出現影響板面質量的缺陷，如粘結、疤塊、麻坑、裂紋、掉塊等，不能繼續使用。

3.2 修復質量標準

輥子全表面（包括輥身、輥頸）堆焊、修復；按圖紙要求機械加工；修復后的輥子使用壽命不短于原輥；修復后輥面硬度達到圖紙要求。

3.3 工藝流程

清理輥面→預熱→堆焊→保溫回火→機械加工、防銹包裝。

1）清理表面。檢驗輥子直線度，調直輥身，允差2 mm；輥身車削加工，清除表面疲勞層、龜裂、油污、銹斑，輥身車削后尺寸為小于圖紙直徑尺寸的20～26 mm，以保證焊層厚度為10～13 mm；輥面探傷，發現局部缺陷，采取手工清除，直至無表面、內部傷痕。采用型超聲波探傷儀檢測。

2）預熱。加熱至280～550℃，加熱時間為8～10 h。預熱目的：減緩堆焊時的冷卻速度，減少冷、熱應力的產生，避免焊層與基體結晶時產生裂縫，并達到消除表面氫的目的；控制層間溫度；表面溫度嚴格按質量文件執行。

3）堆焊。堆焊材料為高合金鋼焊絲。堆焊設備：型自動埋弧焊機。焊劑，焊接電壓、電流，焊接速度，小車行走速度等操作要求嚴格按質量文件執行；堆焊期間保持層間溫度，謹防過冷、過熱；堆焊后輥子直徑大于圖紙4～8 mm（機械加工余量）。

4）保溫回火。堆焊完工后，輥子置于保溫爐內，升溫至400℃左右恒溫后隨爐冷至室溫。其目的：延長焊層與基體結晶的間隔時間，避免層間偏析，消除相互應力，防止冷、熱裂傾向。

5）機械加工、防銹包裝。按圖紙加工輥子全表面，輥面精磨后需經研磨、拋光處理；按要求對修復完畢后的輥子進行各部位尺寸檢驗、探傷檢驗、硬度檢驗，防銹、包裝。

4 堆焊層材料及材質分析

堆焊層材料選用的特點：在550～850℃（有水冷卻）的長期運行中其輥子應具備耐高溫、高耐磨、高強度、高硬度、耐腐蝕（水氣）、防蠕變、防黏結（氧化皮）、高疲勞強度（防網狀裂紋和剝落）、可焊工藝性好等特性。

1）堆焊層材料。堆焊層材料的元素：C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、Ti、Ne、稀土等，元素總含量大于20%，施焊時分別由焊絲、焊劑中融入。

2）堆焊材質的綜合分析。碳的含量為中碳，材料變形小，保證了韌性、塑性及良好的導熱性，縮小了冷熱裂傾向，提高了焊接性能；錳、硅的含量強化基體提高強度、硬度，提高屈服比和耐腐蝕性；高鉻元素，強化基體，抗氧化和耐腐蝕，抗有害氣體。含量超過16%時，既耐熱又具有高強度。當與碳形成碳化鉻時，明顯提高硬度，有效防止與板面氧化皮的黏結；鎳元素，提高熱強度和硬度而不降低塑性，良好的耐腐蝕性。特別是當與鉻配合使用時更能發揮其良好的性能；鉬、鎢、鈮、鈦、稀土元素的含量，強化基體作用大，細化晶粒，提高高溫強度和蠕變極限，抗有害氣體，能有效防止與板面氧化皮的黏結。

焊接工藝能滿足焊接性能的技術要求，施焊性能好，不產生焊接缺陷；堆焊的材質具有二次硬化的性能，使用過程中不降低硬度，且會提升4～7個HRC，并使輥面硬度進行勻化；具備多次重復修復的技術條件；堆焊材料層耐高溫、高耐磨、高強度、高硬度、耐（水氣）侵蝕、抗氧化、抗蠕變、抗(氧化皮)黏結等特性。綜合技術性能的高合金鋼焊絲，此焊材優于原輥（60CrMnMo）的材質，能滿足使用要求，其使用壽命提高2～3倍。

5 堆焊后的輥子應用效果

堆焊后工作輥在中厚板矯直機中的應用效果需要在具體實踐中進行驗證，通過下機后觀察，工作輥表面質量良好，未出現裂紋、掉塊、剝落等現象。輥面硬度（HRC）由≥50經200 h作業后遂步提高至≥54，正常使用40萬t過鋼量，輥面磨損≤0.5mm，輥面磨損平整光滑，不出現影響使用的缺陷。作業過程中輥身呈晶亮面，不黏氧化皮，輥面不出現銹斑，并能承受高強度板的矯直作業。提高強度、抗彎曲、防冷、熱疲勞、并未出現蠕變。由此可見，堆焊工件因工作層屬高合金的焊絲堆焊成型，其晶體結構具備多項綜合技術性能，能滿足作業需要。

6 結語

矯直機工作輥的使用和修復是矯直機設備管理的重要組成部分。為了提高板材質量，實現自身的經濟效益和提高市場競爭力，軋制企業必須著力于維護和管理矯直機設備。經過現場實踐，按照標準裝機使用，無論是新制還是補焊后的工作輥，使用壽命還是技術性能都能達到應用標準。堆焊技術的廣泛應用，節省了設備成本，充分利用資源，減少輥件報廢?？傊瑥亩鄠€角度提高矯直機工作輥的使用壽命，有利于實現具有時代特色的矯直機設備的管理和維護，滿足企業發展的需要，降低設備使用成本，提高企業的經濟效益，擴大市場競爭力企業，促進企業的長遠發展。