堆焊复合轧辊工艺控制措施探讨与技术展望

综述了传统冶金制造轧辊的发展及常用的表面强化方法,对比分析堆焊制造复合轧辊所具有的优势,讨论了轧辊异种金属堆焊的特点.为保证焊接质量,提出堆焊过程控制的具体工艺措施及堆焊复合轧辊技术需要进一步研究的几个问题.     

冷轧支承辊堆焊技术研究进展

分析了国内外冶金轧辊堆焊修复技术的发展状况,并对国内外轧辊堆焊技术进行了比较,着重对冷轧支承辊堆焊材料进行了较为全面的概括,指出现行冷轧支承辊堆焊材料存在的问题,对冷轧支承辊堆焊修复工艺进行了介绍,最后对国内冷轧支承辊堆焊修复进行展望.     

轧辊的带板堆焊

选用国产焊接材料进行了轧辊带极堆焊试验研究,测试了焊接参数对堆焊层各参数及表面质量的影响,确定了最佳的焊接工艺参数,并堆焊完成了一个符合技术要求的轧辊,为轧辊的制造和修复提供了科学依据。     

轧辊的带极堆焊

选用国产接材料进行了轧辊带极堆焊试验研究,测试了焊接参数对堆焊层参数及表面质量的影响,确定了最佳的焊接工艺参数,并堆焊完成了一个符合技术要求的轧辊,为轧辊的制造和修复提供了科学依据。     

冶金辊类堆焊复合制造技术及其展望

国内冶金行业采用堆焊复合制造技术生产的冶金辊类已达几十种,在材料研制、应用及工艺上已达到或超过国外同行水平,但在设备制造方面与国外先进厂家相比尚存在一定差距.堆焊复合制造今后的发展方向是生产高性能冶金辊并开发相应的成套技术方案.     

堆焊技术在国内石化、冶金行业机械设备维修中的应用

堆焊技术作为一门传统高效的表面工程技术,近年来有了许多新发展,在国内石化和冶金行业大型重要设备的强化和修复中得到了广泛应用.文中以石化行业的烟气轮机和冶金行业的轧辊等典型设备为例,介绍应用堆焊技术的情况,分析指出,不断发展的堆焊技术对石化和冶金行业大型设备的使用和修复将发挥越来越重要的作用.     

槽钢轧辊的堆焊修复和热处理

我公司是马钢最大的轧辊和冶金备件修复中心，热轧槽钢轧辊的堆焊修复是其中1个典型品种。该轧辊堆焊后，必须经专用热处理设备进行回火处理。实践证明，用RT2—230-6型热风循环台车式电阻炉，采取合适的热处理，可以充分发挥轧辊堆焊后的性能，提高轧辊寿命1倍以上。     

轧辊埋弧堆焊过程多场耦合数值模拟方法研究

埋弧堆焊是冶金行业轧辊修复的重要方法,目前多是对轧辊埋弧堆焊过程中温度场或应力场的单一场进行研究,而埋弧堆焊流场的研究极少。堆焊中的电磁力、温度梯度与熔池内流动密切相关,基于热-弹-塑性理论和流体动力学计算方法(CFD),建立轧辊堆焊过程热-弹-塑-流多场耦合模型,获取堆焊过程温度场、应力场和流场的演变规律,分析表面张力、电磁力、浮力对堆焊熔池流动状态及形貌的影响规律,同时对堆焊工艺进行材料学表征分析。研究成果对预测埋弧堆焊过程多物理场的变化规律、熔池流场演变机理和有效预防堆焊开裂具有一定的实践意义。     

ZG75CrMo热轧工作辊堆焊工艺的研究

针对材质为 Ｚ Ｇ７５ Ｃｒ Ｍｏ 热轧辊传动侧扁头因磨损先于辊身达到报废尺寸,而导致整根轧辊寿命缩短的现实情况,在扁头表面堆焊耐磨、耐冲击复合层, 提高了轧辊的使用寿命。并将此工艺用于新轧辊的生产制造中获得成功, 为轧辊的修复和制造开辟了一条新的途径, 取得了明显的经济效益。     

大型热轧支撑辊复合再制造技术

系统介绍了大型支撑辊堆焊修复的意义，阐述了大型支撑辊堆焊复合制造堆焊材料研制思路，指出对于大型支撑辊堆焊材料径向要有打底层、过渡层和工作层；轴向由于两端面易断裂，工作层材料分为断面工作层和中间工作层。并对大型支撑辊堆焊复合制造堆焊工艺研制进行了分析，指出成功堆焊修复大型支撑辊必须掌握的关键技术和关键工艺。     

原位合成TiC-M7C3陶瓷硬质相显微组织的分析

采用等离子弧堆焊技术原位合成TiC-M7C3陶瓷硬质相,探讨堆焊层中TiC-M7C3硬质相对堆焊层耐磨性的影响.利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、洛氏硬度计及湿砂磨损试验机等设备进行检测分析.结果表明,堆焊层是由高碳马氏体基体和大量弥散分布在基体中的TiC,M7C3陶瓷硬质相构成的过共晶组织;堆焊层表面的洛氏硬度为66.4 HRC,磨损量为0.086 g.TiC可以作为M7C3陶瓷硬质相的形核核心,提高了M7C3陶瓷硬质相的形核率,促使其晶粒细化;在TiC和M7C3陶瓷硬质相的共同作用下,Fe-Cr-Ti-C系合金比相同Cr元素含量的Fe-Cr-C系合金堆焊层的硬度更高,抗磨损性能更好.     

表面堆焊技术在夹送辊上的应用

针对表面堆焊技术在夹送辊上的应用进行了研究分析,确定了堆焊工艺和焊丝(剂)成分,成功地利用堆焊技术对报废夹送辊进行了修复,可节省大量贵重金属材料、提高产品力学性能,降低制造成本,缩短生产周期.满足了生产使用要求,替代了进口产品.     

原位合成TiC和M7C3陶瓷硬质相的生长习性

采用等离子弧堆焊设备在低碳钢表面堆焊一层Fe—Cr-Ti—C系陶瓷复合堆焊合金,原位合成TiC和M7C3陶瓷硬质相,分析熔池中TiC和M7C3陶瓷硬质相的形成机制．利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）等设备进行检测分析．结果表明,堆焊层中原位合成了“十字开花状”、“短杆状”、“颗粒状”的TiC陶瓷硬质相和不规则“六角杆状”的M7C3陶瓷硬质相;部分TiC和M7C3陶瓷硬质相紧密结合,提高了TiC陶瓷硬质相与基体组织的结合强度;M7C3可以附着在TiC颗粒上生长,TiC硬质相的形成提高了M7C3的形核率．     

M7C3的形态分布对铁基复合层耐磨性能的影响

研究了在电磁搅拌的作用下,硬质相M7C3(主要是(Fe, Cr)7C3和Cr7C3)的数量和形态分布对堆焊层金属耐磨性的影响规律.对堆焊试件进行耐磨、硬度试验,并采用SEM,XRD对堆焊进行显微组织和成分分析.发现随着磁场参数的改变,硬质相M7C3由杂乱无章的分布逐渐转变为较规则的六方块状分布,堆焊层金属的耐磨性也随之增强;当磁场电流为3A,磁场频率为10Hz时,堆焊层金属的性能达到最佳状态,此时堆焊层中硬质相(M7C3)均成较规则的六方块状分布.结果表明,在适当的磁场参数作用下,硬质相(M7C3)成较规则的六方块状分布可以显著的提高堆焊层金属的耐磨性.     

我国堆焊技术的发展及其在基础工业中的应用现状

简要回顾堆焊技术在我国的发展历程，重点综述堆焊技术在我国轧辊，阀门，发动机关键部件等基础工业典型零部件修复强化中的应用现状，指出了堆焊熔覆效率从单弧电弧堆焊的11kg/h发展到多带极电弧堆焊的70kg/h，稀释率从电弧堆焊的30％－60％降低到等离子弧，激光，聚焦光束堆焊的5％左右；我国在堆焊基础理论的一些方向上取得了与国际水平相近的成果，但与国际先进水平相比，仍存在着“焊条多焊丝少，熔炼焊剂多烧结焊剂少，实心焊丝多药芯焊丝少”以及“改装设备多专用设备少，机械化设备多智能化设备少”等差距。并指出堆焊方法与智能控制技术和精密磨削技术相结合的近净形技术是堆焊技术从技艺走向科学的重要标志。     

工艺参数对堆焊层组织性能的影响

采用碳弧堆焊设备制备 Cr-B-Ni-V 系耐磨合金,在制备过程中加入直流横向磁场.外加磁场将与电弧、熔池相互作用形成电磁搅拌现象,细化堆焊层金属的组织,影响硬质相的形核及分布,进而提高堆焊层的综合力学性能.通过对堆焊层进行硬度、磨损试验以及显微组织分析,研究堆焊速度、磁场强度对堆焊层金属的硬度和耐磨性的影响规律.结果表明,堆焊速度应与磁场电流配合使用,才能使堆焊层的性能得到充分改善;当堆焊速度为 12cm/min,磁场电流为 3A 时,堆焊层的硬度得到最大值,而磨损量达到最小值,其具体数值硬度为 54.4 HRC,磨损量为 0.0335 g.

Abstract：

In order to refine the structure of deposited metal and control the morphology and distribution of hard phase in surfacing deposit, DC transverse magnetic field was applied to the carbon arc surfacing of Cr-B-Ni-V iron based alloy system. The influence of magnetic intensity and surfacing speed on degree of hardness and wearing resistance was studied through analyzing the hardness, wearing and microstructures of the surfacing deposit. The results show that good match of magnetic field intensity and surfacing speed can improve the properties of surfacing deposit; the optimal values of surfacing deposit are 54.4 HRC and Δm = 0.033 5 when magnetic field current is 3 A, surfacing current is 180 A and surfacing speed is 12 cm/min.     

轧辊堆焊用全纤维电热处理炉

提出了一种大型轧辊堆焊用多功能热处理炉，在设计中采用全纤维炉衬，电加热及分体式结构，使得堆焊车间初期的投入大大降低，堆焊作业的可操作性明显改善，在生产实践中取得了满意的效果。     

铝表面磨擦焊镀工艺

通过在铝表面磨擦焊镀锌基稀土焊丝试验，分析了摩擦焊镀技术的摩擦加热过程及焊镀机理；研究了规范参数对摩擦焊镀过程的影响，焊镀层与基体的结合机理及焊镀层的性能特点。试验结果表明：(1)规范参数不仅影响摩擦焊镀过程，而且影响焊镀层尺寸；(2)焊镀层与基体之间为冶金结合；(3)只要选择合适的规范参数，不仅可以获得均匀、牢固的焊镀层，而且可以明显提高材料的表面强度。     

硼对等离子熔覆高硼铁基合金组织和性能的影响

采用等离子弧熔覆技术在20g钢表面堆焊Fe-Cr-B-C系的铁基复合材料,利用X射线衍射（XRD）,光学显微镜（OM）,扫描电镜（SEM）,洛氏硬度计及湿砂磨损试验机等试验设备进行检测、试验,研究不同硼加入量对熔覆层显微组织与性能的影响规律.结果表明,熔覆层显微组织由过饱和α-Fe枝晶固溶体、枝晶间硼化物共晶组织以及碳化物等组成;熔覆层中硬质相主要有Cr2B,CrB2,Fe2B,Cr7C3,B4C等;随着硼含量的增加,硼化物明显增多,当硼添加量为5%时熔覆层的硬度及耐磨性达到最佳,其硬度值为66.1 HRC,磨损量仅为0.383 g;继续增加硼的添加量,熔覆层的耐磨性能降低.