在全连轧生产过程中,轧辊承受着极高的轧制力、摩擦力以及热循环作用,磨损情况较为严重。堆焊耐磨焊丝作为提升轧辊耐磨性能、延长其使用寿命的关键材料,其正确选择与使用至关重要。本文将围绕全连轧轧辊堆焊耐磨焊丝的选择要点以及相关注意事项展开详细论述。
一、全连轧轧辊的工作特性分析
全连轧工艺追求高效、连续的生产,这使得轧辊面临复杂且恶劣的工况。在轧制过程中,轧辊表面与高温、高速运动的金属坯料直接接触,承受着巨大的轧制压力,压力可达数百甚至数千兆帕。同时,坯料与轧辊间的相对滑动产生强烈的摩擦力,摩擦热会使轧辊表面温度迅速升高,有时可达数百度。频繁的热胀冷缩还会导致轧辊产生热疲劳现象。此外,不同的轧制工艺,如热轧与冷轧,对轧辊的磨损形式和程度也有所不同。热轧时,轧辊主要面临高温氧化磨损和热疲劳磨损;冷轧则更多地受到磨粒磨损和粘着磨损的影响。这些独特的工作特性决定了全连轧轧辊堆焊耐磨焊丝必须具备特殊的性能。
二、耐磨焊丝的选择要点
(一)依据轧辊材质选择
全连轧轧辊材质多样,常见的有铸钢、锻钢以及合金铸铁等。对于不同材质的轧辊,需选择与之匹配的耐磨焊丝。例如,铸钢轧辊一般可选用与母材化学成分相近的低合金钢焊丝,以保证堆焊层与母材有良好的冶金结合。而合金铸铁轧辊,由于其含有较高的碳和合金元素,应选择含有相应合金成分(如铬、钼、钒等)的耐磨焊丝,以增强堆焊层的耐磨性和抗裂性。若焊丝与轧辊母材不匹配,可能导致堆焊层与母材结合不良,在使用过程中出现脱落等问题。
(二)根据磨损类型选择
磨粒磨损工况:
当轧辊主要面临磨粒磨损时,应选择含有高硬度耐磨颗粒(如碳化钨、碳化铬等)的耐磨焊丝。这些硬质颗粒在堆焊层中起到支撑和抗磨作用,能够有效抵抗磨粒的划伤和切削。例如,在轧制含有较多杂质或硬质点的金属材料时,此类焊丝能显著提升轧辊的耐磨性能。
粘着磨损工况:
对于粘着磨损为主的情况,需选用具有良好抗粘着性能的焊丝。这类焊丝通常含有镍、铜等元素,能够降低堆焊层与轧制材料之间的粘附力,减少金属转移和粘着现象的发生。在冷轧薄板等工艺中,粘着磨损较为常见,合适的抗粘着焊丝可有效改善轧辊的工作状况。
热疲劳磨损工况:
在热轧工艺中,热疲劳磨损是轧辊失效的重要原因之一。此时,应选择热稳定性好、热膨胀系数与轧辊母材相近的耐磨焊丝。含有铬、钼等耐热合金元素的焊丝能够在高温下保持良好的力学性能,减少热疲劳裂纹的产生。同时,相近的热膨胀系数可降低因热胀冷缩差异而导致的内应力,提高堆焊层的可靠性。
(三)考虑焊接工艺性能
可焊性:
耐磨焊丝应具有良好的可焊性,在堆焊过程中不易出现气孔、裂纹等缺陷。这要求焊丝的化学成分均匀,杂质含量低。例如,硫、磷等杂质含量过高会降低焊丝的可焊性,增加裂纹敏感性。同时,焊丝的制造工艺也会影响其可焊性,优质的拉丝工艺和表面处理能够保证焊丝在焊接过程中的稳定性。
熔敷效率:
全连轧生产节奏快,对堆焊修复的效率有较高要求。因此,应选择熔敷效率高的耐磨焊丝,以减少堆焊时间,提高生产效率。一些新型的药芯焊丝通过优化配方和结构,在保证堆焊质量的前提下,大幅提高了熔敷效率,成为全连轧轧辊堆焊的理想选择。
三、耐磨焊丝选择的注意事项
(一)避免盲目追求高硬度
虽然高硬度通常与高耐磨性相关,但对于全连轧轧辊而言,并非硬度越高的耐磨焊丝就越好。过高的硬度可能导致堆焊层韧性不足,在承受轧制力和热应力时容易产生裂纹。应在保证一定耐磨性的前提下,兼顾堆焊层的韧性,通过合理的合金成分设计和热处理工艺来实现硬度与韧性的良好匹配。
(二)关注焊丝的质量稳定性
市场上耐磨焊丝产品质量参差不齐,选择时要注重焊丝的质量稳定性。应选择正规厂家生产、具有良好口碑的产品,并查看相关的质量检测报告。稳定的质量能够确保每次堆焊修复的效果一致,避免因焊丝质量波动而导致轧辊修复质量不稳定,影响生产的连续性和产品质量。
(三)试验验证
在正式批量使用某种耐磨焊丝之前,务必进行小范围的试验验证。通过模拟全连轧轧辊的实际工作工况,对堆焊后的轧辊进行性能测试,包括耐磨性、硬度、结合强度等指标的检测。根据试验结果评估焊丝的适用性,若发现问题及时调整焊丝选择或堆焊工艺参数,以确保最终的堆焊修复效果满足全连轧生产的要求。
总之,全连轧轧辊堆焊耐磨焊丝的选择需要综合考虑轧辊材质、磨损类型、焊接工艺性能等多方面因素,同时注意避免常见的误区。只有正确选择和使用耐磨焊丝,才能有效提升轧辊的耐磨性能,保障全连轧生产的高效、稳定运行。
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