连铸辊堆焊技术的现状浅析

连铸辊堆焊技术的现状浅析

焊接!"##0（,#）!!"

!!!!!!"

21

!!"

经验交流

!"概""述

连铸是提高钢产量、降低能耗、提高成材率的有效途径，因此，连铸技术已成为世界各国钢铁企业的主要工艺手段。

连铸辊是连铸机的关键备件，影响连铸生产的连铸辊主要是二冷辊和拉矫辊。连铸钢液在结晶器凝固成壳，形成半凝固状态的铸坯，铸坯进入冷却段，高压水直接喷淋在铸坯表面进行二次冷却，促进铸坯内的钢液凝固，此时铸坯由于内部钢液的静压和热应力而产生变形，引起表面滑移，因此二冷辊主要是控制铸坯的引导、冷却、驱动和成型。完成凝固成形的铸坯，通过拉矫辊的拉拔和矫直，送入输送辊道。由此可知，连铸辊的作用是铸流成型、铸坯冷却、铸坯引导与驱动、铸坯弯曲与矫直、铸坯输送等，其高温性能和使用寿命直接影响着铸坯的质量和连铸机的作业率。#"连铸辊的堆焊材料与工艺

由于二冷辊在与高温铸坯接触的同时，受到高压冷却水的快速冷却，承受冷热循环造成的严重的冷热疲劳作用。拉矫辊受到板坯鼓肚力和静压力的交变机械应力作用的同时，还承受高温铸坯的热应力作用。

要优点是辊面综合性能优、成本低、可重复修复。

连铸辊的堆焊工艺如图,所示。万方数据

!!!!!!"

连铸辊堆焊技术的现状浅析

宝钢设备检修公司（上海市）!!杨正勇除此以外，连铸辊还受到滞坯与漏钢等造成的非平衡热和非平衡应力的作用，工作条件十分苛刻。所以连铸辊在使用一段时间后，由于反复的加热、冷却作用，辊面都出现不同程度的网状热裂纹和弯曲变形，热裂纹在上述应力的作用下不断扩展，形成沿连铸辊的轴向和周向的主疲劳裂纹，当裂纹的长度超过容限时，将发生失稳断辊事故。另外辊面与高温铸坯接触，受高温氧化和冷却水的腐蚀作用，引起氧化与腐蚀鳞皱、辊面磨损等问题，进而严重影响铸坯质量和使用性能。

为了满足连铸辊的性能要求，国外地"#世纪六、七十年代辊体材料以普通碳素钢和普通$%&’(钢为主，在"#世纪八十年代以后向$%&)*&’(&+多元低合金钢发展，主要是通过增加合金元素的种类及含量改善辊体材料的热处理性能，提高材料的断裂韧性和其他性能。

连铸辊的制造技术也由整体锻造辊发展到目前的表面处理的复合辊技术，获得具有优越辊面性能的复合辊，使用效果明显提高，不仅可以提高连铸辊的使用性能，而且可以降低成本。

目前国内外用于连铸辊辊面处理技术及性能比较如表,所示。

以上制造技术中，应用最多的是辊面堆焊技术，主

表#"国内外用于连铸辊辊面处理技术及性能比较

辊面制造技术自熔合金喷焊,$%,-系焊材堆焊

,$%,-钢套.&,,整体辊.&,,系焊材堆焊/0"#系焊材堆焊

渗碳淬火

耐腐蚀性

优优优良良一般差

抗热裂性

良一般良优良一般差

耐磨性优良良良良一般优

抗断裂性一般一般良优一般良优

弧堆焊及药芯焊丝埋弧和明弧自保护堆焊两种，其中欧美等西方国家的连铸辊多数采用丝极堆焊，而

连铸辊堆焊技术的现状浅析

9A

日本则主张采用带极埋弧堆焊。丝极与带极堆焊工艺与普通轧辊的堆焊基本相似，其重点则在于堆焊材料

的开发。

焊接"#’’<（!’）

*7#8$9’!#80!$8:0!$8’8!8:0!&8;<8:04

’8$’8!’8$9’8$9’8’$’8$

01!8’!$8’!$8’!$8’!&8’<8’

23’8#——!8’—!89

4—————!89

56余量余量余量余量余量余量

表+"日本的连铸辊堆焊材料的系列产品（*）

牌号!01!$=/#!01!$=/%23$01!$23!01!$=/23>=?4!01!$=/23!01!$=/#23

0’8’<’8’&’8#&’8!#’8’A’8’<

01!$8#!#8@!$8A!!8&!$8’!#8&

=/!8@$8A—!8!!8’#8#

2,!8%!8%’8&!8’!8#!8$

23—’89A!8$’8&’8A’89

>———’8#’——

=?———’8’&——

4———’8<$——

56余量余量余量余量余量余量

表,"美国林肯电气公司连铸辊堆焊材料的系列产品（*）

牌号;0%#’;0!’#4;0%!’=/23;0%#$

0’8#’’8#A’8’9’8!9

01!#8’<89!$8’!!8&

=/——#8’!8!

2,!8#!89!89!8#

23—!8’!8’!8’

>—’8!9—’8#’

4—!8’—’8<$

56余量余量余量余量

""早期连铸辊的堆焊材料成分变化是很大的，这实际反映了研究工作处于不成熟阶段。目前药芯焊丝和焊带的成分则以通过加入适量的=/、万方数据!01!$系为主，

23、4、>、=等高温强化合金元素、增加稀土元素等来细化晶粒，改进堆焊层的性能。

日本等国家对连铸辊堆焊材料的研究比较深入，

连铸辊堆焊技术的现状浅析

焊接3;’’0（#’）

因此近年很多国家尤其是日本的研究人员推出大量的药芯焊丝和焊带材料配方的专利。对于不同工作位置的连铸辊采用不同的材料，如结晶器足辊采用!"基高温合金、弧形段二冷辊采用#$%#&系高!"不锈钢材料、矫直段采用#$%#&系低!"不锈钢材料、连铸辊恢复尺寸修复则采用与辊体材料接近的低合金钢焊材等。

目前，国内外研究发展较多也较快的堆焊材料是超低碳的氮合金化’$%#&!"()*!（(#(!）药芯焊丝，其以氮代碳，可显著提高堆焊层抗高温氧化和腐蚀性能，其高温力学性能也可得到显著改善。

从试验结果看，在堆焊材料中加入过多的!"、)*等合金元素对于提高抗冷热疲劳性能的效果并不明显，但是对于连铸辊的综合性能的提高是有必要的。因此，堆焊材料的设计思想是：$%的含量是以确保耐氧化腐蚀性能为前提的，应有足够的含量，但是过量将劣化堆焊层的综合性能。!"是保证堆焊层高韧性和针对马氏体组织的脆性而添加的，含量过高将降低堆焊层的!+#相变点温度。$的含量应与!"的含量平衡，防止铁素体的析出，并且以不生成残余奥氏体和不降低耐氧化腐蚀性为限。加入)*、,、-、!.、!等合金元素是为了固定$和细化晶粒，提高堆焊层的屈服强度、耐氧化腐蚀能力等综合性能。

堆焊时，焊剂对焊接工艺性和堆焊层的性能有影

1/

响，各国采用的成分配方都处于保密状态，目前连铸辊堆焊用焊剂多数为中性偏碱性的烧结焊剂。

由于各国采用的堆焊材料不同，堆焊工艺参数也相差较大，稳定控制焊层温度和焊后热处理温度也是提高堆焊层性能的主要方法之一，因此发达国家的连铸辊堆焊一般都采用全过程自动控制工艺，避免了人为操作的不稳定因素。

近年来，日本等少数国家在工况条件较差区段的连铸辊采用自熔合金喷焊技术取得了较好的效果，但通过对比试验，多数发达国家认为连铸辊采用这种制造技术是不经济的，修复工艺也过于繁琐。

目前，连铸辊表面处理技术研究的发展趋势已经由原来抗冷热疲劳研究，进一步深化到连铸辊的氧化腐蚀机理研究，结果表明连铸辊的表面裂纹萌生与酸性介质腐蚀密切相关，承受冷热交变载荷之后进一步扩展为龟壳状裂纹分布，这就为表面处理新技术的应用提供了更加科学的依据。

除了堆焊技术以外，连铸辊的使用寿命直接取决于现场使用技术，研究连铸辊的操作使用规范和判废标准，对于提高连铸辊的使用寿命具有极其重要的价值。

（收稿日期!"##$!#%!#&）

作者简介：!杨正勇，#/0&年出生，大学本科，工程师。

基于!""#$$的焊接项目管理系统的建立

机械科学研究院哈尔滨焊接研究所（#1’’2’）33崔!彤456)

长

春

丰

越

公

司（#&’’##）33陈!婕

#!前!!言

焊接项目管理涉及范围非常广，包括：开发一个新焊接产品、一个市场的运作活动等。许多跨国公司都认为，企业的成功在于有效地推行项目管理，也把项目管理作为自己主要的运作模式和提高企业运作效率的解决方案。可见，项目管理在当今经济社会中的重要性。

在整个焊接项目实施过程中，有许多限制项目的条件因素，例如：资金、时间、人员、合同范围等等。如万方数据

何能在规定的时间，合理的资金使用范围，合理的人力适用范围，成功的完成焊接项目，这才是创建焊接项目管理系统的意义。焊接设备在制造过程中由焊接、机械、电气三部分组成。这三部分在定制过程中需订购大量的标准件，设备种类不同，需订购品种也不同，数据量巨大。同时作为一个销售焊接设备的公司，每年输出的设备量及合同额、到款额、客户基本信息量也是巨大的。用*77"+8中的9++8::软件建立焊接项目管理系统即可掌控焊接设备制造中的项目进展动态、项目成本收支、合理调配人力，又可在日后设备维修中提供