专利名称：一种堆焊复合矫直辊及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于机械设备领域，特别涉及一种中厚板热矫直机用的矫直辊。
背景技术：
中厚板热矫直机矫直辊辊身应具有抗扭、抗弯、抗疲劳冲击的能力，辊面应具有高硬度、高耐磨和抗腐蚀等特性，才能保证矫直钢板质量。我国传统的中厚板热矫直机矫直辊常以60CrMnMo、60CrMoV等轧辊钢为材质，整体锻造后，通过热处理来达到使用性能要求。这种矫直辊的缺点是，选用一种材质整体锻造而成，制造成本高，材质的选择主要以满足辊面具有高硬度、高耐磨等性能为主，不能很好地满足对辊面和辊身的不同性能要求，在使用过程中常常出现辊面工作层高温硬度明显下降、抗高温氧化性能及耐腐蚀性低、磨损快、耐磨性低、辊面淬火层易产生龟裂、掉块、微凸起硬点、粘结氧化铁皮等问题，严重影响钢板表面质量，换辊周期短，磨削量大，使用成本高。
发明内容
本发明的目的是解决一种材质整体锻造生产矫直辊抗高温氧化性能及耐腐蚀性低、磨损快、耐磨性低、辊面淬火层易产生龟裂、掉块、微凸起硬点、粘结氧化铁皮等问题。
一种堆焊复合矫直辊，选用合金结构钢42CrMo锻钢为母材制作辊身芯轴，其特征在于在矫直辊身表面上堆焊了5-15mm厚的工作层，工作层熔敷材料化学成分为C0.36～0.45％、Cr12.00～14.00％、Ni2.00～2.50％、Mo2.00～3.00％、W2.00～3.00％、Ti0.85～1.25％、Si≤1.50％、Mn≤2.00％、P≤0.035％、S≤0.03％。
堆焊复合矫直辊的制造工艺为1、制作芯轴选用合金结构钢42CrMo锻钢为母材制作辊身芯轴，根据矫直辊设计尺寸，辊身外径预留堆焊工作层5-15mm，加工制作芯轴，调质处理HB241～286。
2、堆焊工作层(1)芯轴预热在电加热炉内以50℃/h温升速度加热，芯轴温度达到300±10℃时，炉内保温3h。
(2)堆焊用1250型自动埋弧堆焊设备，采用摆动堆焊方式堆焊辊身工作层。选用材料化学成分为C0.36～0.45％、Cr12.00～14.00％、Ni2.00～2.50％、Mo2.00～3.00％、W2.00～3.00％、Ti0.85～1.25％、Si≤1.50％、Mn≤2.00％、P≤0.035％、S≤0.03％。配260焊剂为焊接材料。
堆焊速度150～250mm/h送丝速度60～150mm/h
芯轴转速0.5r/min电弧电压30～40V焊接电流380～400A焊剂烘干温度300±10℃堆焊焊层层间温度控制在300±20℃内。
(3)焊后回火工作层堆焊完毕后，将矫直辊置于回火炉中，以50℃/h的温升速度，升温至400±10℃，保温4h，随炉冷却至200℃时，出炉空冷，堆焊层硬度达到HS62～70。
本发明方法的特点1、辊身强度高、抗疲劳、抗腐蚀、抗冲击性能强。以42CrMo锻钢为母材制作矫直辊的芯轴，经过调质处理后，具有强度高和较高的抗疲劳极限、抗冲击能力等特性，在交变矫直力矩作用下，抗疲劳断裂性能远远高于60CrMnMo、60CrMoV等轧辊钢，满足对矫直辊辊身性能的要求。
2、辊面硬度高、耐磨损、不易产生缺陷。辊面堆焊工作层材质有效合金含量高达23％，优于传统材质的合金含量，在高温、水冷的条件下长期运行，耐高温、耐磨损、耐腐蚀、防蠕变、防粘结等性能得到明显提高，具有二次硬化的倾向，在使用过程中硬度不但不降低，反而提高4～7HRC，并促使辊面硬度匀化，防止出现微凸起硬点，耐磨性提高，提高了辊面性能，保证了钢板矫直质量。
3、辊面不易发生脱层、掉皮现象。复合制造工艺能满足焊接性能的技术要求，施焊性能好，不产生焊接缺陷，保证了在辊面堆焊的合金层不会脱层、掉皮，克服了整体锻造矫直辊辊面淬火工作层易发生脱落、掉块等缺陷。
4、制造成本低。辊芯轴材质制造成本低于60CrMnMo、60CrMoV等轧辊钢，降低了整个矫直辊的制造成本。
5、寿命长、换辊周期长、辊耗低；钢板矫直质量得到了保证；使用周期是传统整体锻造矫直辊的2-3倍，延长了换辊周期；矫直产量得到提高。
6、可实现多次修复再生。当堆焊工作层磨损后，重新堆焊工作层，实现复合矫直辊的修复再生。
具体实施例方式实施例一，选用合金结构钢42CrMo锻钢为母材制作辊身芯轴，在矫直辊身表面上堆焊了15mm厚的工作层，工作层熔敷材料化学成分为C0.36％、Cr12.00％、Ni2.00％、Mo2.00％、W2.00％、Ti0.85、Si≤1.50％、Mn≤2.00％、P≤0.035％、S≤0.03％。
实施例二，选用合金结构钢42CrMo锻钢为母材制作辊身芯轴，在矫直辊身表面上堆焊了10mm厚的工作层，工作层熔敷材料化学成分为C0.41％、Cr13.00％、Ni2.20％、Mo2.50％、W2.50％、Ti0.10、Si≤1.50％、Mn≤2.00％、P≤0.035％、S≤0.03％。
实施例三，选用合金结构钢42CrMo锻钢为母材制作辊身芯轴，在矫直辊身表面上堆焊了5mm厚的工作层，工作层熔敷材料化学成分为C0.45％、Cr14.00％、Ni2.50％、Mo3.00％、W3.00％、Ti1.25％、Si≤1.50％、Mn≤2.00％、P≤0.035％、S≤0.03％。
三个实施例都用1250型自动埋弧堆焊设备，采用摆动堆焊方式堆焊辊身工作层。配260焊剂为焊接材料。
堆焊速度150～250mm/h送丝速度60～150mm/h芯轴转速0.5r/min电弧电压30～40V焊接电流380～400A焊剂烘干温度300±10℃堆焊焊层层间温度控制在300±20℃内。
权利要求
1.一种堆焊复合矫直辊，选用合金结构钢42CrMo锻钢为母材制作辊身芯轴，其特征在于在矫直辊身表面上堆焊了5-15mm厚的工作层，工作层熔敷材料化学成分为C0.36～0.45％、Cr12.00～14.00％、Ni2.00～2.50％、Mo2.00～3.00％、W2.00～3.00％、Ti0.85～1.25％、Si≤1.50％、Mn≤2.00％、P≤0.035％、S≤0.03％。
2.如权利要求1所述的一种堆焊复合矫直辊，其特征在于堆焊复合矫直辊的制造工艺为制作芯轴选用合金结构钢42CrMo锻钢为母材制作辊身芯轴，根据矫直辊设计尺寸，辊身外径预留堆焊工作层5-15mm，加工制作芯轴，调质处理HB241～286；堆焊工作层(a)芯轴预热在电加热炉内以50℃/h温升速度加热，芯轴温度达到300±10℃时，炉内保温3h；(b)堆焊用1250型自动埋弧堆焊设备，采用摆动堆焊方式堆焊辊身工作层，配260焊剂为焊接材料；堆焊速度150～250mm/h，送丝速度60～150mm/h，芯轴转速0.5r/min，电弧电压30～40V，焊接电流380～400A，焊剂烘干温度300±10℃，堆焊焊层层间温度控制在300±20℃内；焊后回火工作层堆焊完毕后，将矫直辊置于回火炉中，以50℃/h的温升速度，升温至400±10℃，保温4h，随炉冷却至200℃时，出炉空冷。
全文摘要
一种堆焊复合矫直辊及其制造工艺，属于机械设备领域，特别涉及一种中厚板热矫直机用的矫直辊。矫直辊选用合金结构钢42CrMo锻钢为母材制作辊身芯轴，在矫直辊身表面上堆焊了5－15mm厚的工作层，工作层熔敷材料化学成分为C0.36～0.45％、Cr12.00～14.00％、Ni2.00～2.50％、Mo2.00～3.00％、W2.00～3.00％、Ti0.85～1.25％、Si≤1.50％、Mn≤2.00％、P≤0.035％、S≤0.03％。制造工艺上用1250型自动埋弧堆焊设备，采用摆动堆焊方式堆焊辊身工作层，配260焊剂为焊接材料。本矫直辊寿命长、换辊周期长、辊耗低，辊身强度高、抗疲劳、抗腐蚀、抗冲击性能强，辊面硬度高、耐磨损，辊面不易发生脱层、掉皮现象，制造成本低，可实现多次修复再生。
文档编号B23K35/30GK1736627SQ20051001179
公开日2006年2月22日 申请日期2005年5月26日 优先权日2005年5月26日
发明者闫晓强, 杨德印 申请人:北京科技大学