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明弧焊技术 |
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目前，国内连铸辊堆焊修复用材料大多为1Cr13NiMo系埋弧堆焊焊带或药芯焊丝，由于工艺的限制，在使用过程中连铸辊表面易出现点状腐蚀和较严重的龟裂状热裂纹，由此导致的缺陷直接降低了连铸辊的寿命。尽管堆焊材料生产厂家与用户单位 进行了大量研究改进，但总的来说仍未使连铸辊的使用寿命取得突破性进展
由于连铸辊使用寿命短，特别是在连铸机弧形区我国目前水平仅能达到过钢量30—50万吨，因而对于年产300万吨以上的大型的坯板连铸生产线来说，每年更换的连铸辊达1500根以上。这样，企业每年需花费数千万元堆焊修复费用，这还不包括因停产检修而造成的更大经济损失。
而采用北京阳光威尔有限公司（简称SWA公司）推广的以氮代碳的400N系列明弧药芯焊丝以及明弧摆动设备，经过国内几大钢厂（如鞍钢、本钢、包钢、武钢等）的实践表明，该系列中414N-O作为连铸专用堆焊修复或预防护材料，完全能解决连铸辊使用寿命普遍偏低的重大技术难题。
414N-O明弧药芯焊丝的最大特点是以氮代碳，含碳量极低，同时还含有大约12.5%Cr、4%Ni、0.5%Mo及某些微合金元素。其堆焊层性能优点主要表现在以下几个方面：
1、因属超低碳系列焊丝，无碳化鉻沿晶界析出，从本质上克服了像Cr13系铁素体/马氏体型焊丝所特有的而且很难避免的缺陷，点状腐蚀和裂纹消失。
2、由于氮能与铬、铝、钒、钛等在高温下便能形成极稳定的氮化物，并以弥散状细小质点均匀分布堆焊层之中，因而有利于细化晶粒、提高强度和改善韧性。氮化物的沉淀析出还有利于二次硬化，从而提高堆焊层的抗回火稳定性。
3、由于该焊丝采用明弧焊，而且其马氏体转变温度范围又较低（110°C～195°C）因而连铸辊堆焊时预热温度与层间只需控制在150°C左右即可，高的冷却速度能充分提供连铸辊所需的均匀硬面堆焊层。
由此可见，优良的堆焊层性能，极大地提高了连铸辊的寿命，其过钢量一般都可达到100万吨以上。据相关资料表明，连铸辊用414N-O明弧药芯焊丝已在美国、西欧、澳大利亚、南非、日本和韩国等40多个国家的80个钢厂广泛应用，其使用寿命（指过钢量）最高可达250万吨以上。
连铸辊一方面要承受上千摄氏度高温钢坯的鼓肚力和静压力而引起的循环载荷，另一方面还要承受喷淋冷却水的交变热循环作用。因此连铸辊使用一段时间后，其破坏形式除不同程度的磨损、腐蚀和弯曲变形外，由于埋弧焊接工艺的限制，辊面也将产生较严重的龟裂状热裂纹。当裂纹的深度和长度超过辊体材料所能允许的某一极限时，在使用过程中将导致突发的失稳断裂事故。所以使用埋弧焊接修复，其工艺自身就潜伏了致使连铸辊寿命下降的因素。
而使用SWA公司生产的400N系列明弧药芯焊丝以及自动明弧摆动焊接设备修复的连铸辊，由于其堆焊层性能优良（上面已论述），不仅能适应连铸辊恶劣的工况条件，还对辊身基体材料有一定的保护作用。若非连铸辊基体材料的自身原因，理论上讲可以堆焊修复任意次。国内几大钢厂（如鞍钢、本钢、包钢、武钢等）的实践表明，使用SWA公司的明弧焊接工艺堆焊修复的连铸辊，其寿命是新辊以及经埋弧堆焊修复辊寿命的2～3倍。无论从过钢量的角度来衡量，还是从堆焊次数方面来对比，SWA公司的明弧堆焊工艺都具有一般埋弧焊接无法比拟的优势。
SWA公司推广的明弧自保护焊接具有焊前不预热，焊后不用热处理，焊接过程不使用任何保护物质（如焊剂、各种保护气体等）等特点。从设备投入来讲，只需一台自动控制摆动焊机即可完成连铸辊的堆焊修复。相比而言，若采用埋弧工艺，不但要投入埋弧焊机，还要购买其它辅助设备，如退火炉、保温箱等用于热处理的设备。从生产成本来讲，除了焊机本身所消耗的电能，埋弧焊工艺还包括热处理所消耗的电能、人工以及焊剂的成本。从堆焊修复的效果来讲，埋弧堆焊修复，每次都要将堆焊层车削直至连铸辊的基体，然后堆焊到足够的尺寸（堆焊层厚度约为12.5mm左右）；而使用SWA公司生产的400N系列明弧药芯焊丝堆焊，第一次堆焊量与埋弧焊相同，但以后的修复只需车削辊身表面老化层，然后直接堆焊即可（堆焊层厚度约为2.5mm左右）。这样，既可节约焊材，还节约能耗、人工等，还可大大提高生产效率。实践表明，采用明弧焊工艺堆焊修复的成本是埋弧焊的1/3－1／2左右。
SWA公司在修复钢厂耐磨热衬板、高炉料车、加料斜槽等方面也具有先进成熟的工艺技术。钢厂采用SWA公司的耐磨技术实施硬面堆焊修复时，不但成功地解决了工业生产中难以克服的技术难题，还大大降低了成本，提高了工业设备的使用效率。 |
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