用于热连轧夹送辊的硬面堆焊修复工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明提供了一种针对热连乳卷曲机上下夹送辊、除鳞夹送辊等功能辊的硬面堆焊修复工艺技术，属于材料科学技术领域。
【背景技术】
[0002]热连乳机组卷取机上下夹送辊、助卷辊，以及粗乳机除鳞夹送等，均为热连乳生产线的重要质量备件。上下夹送辊、助卷辊的主要用途是夹取热乳后的带钢并将其导向卷取机，需要夹送辊必须具有高耐磨损性、耐热性、耐粘钢性和回火稳定性。除鳞夹送辊则是在粗乳机前，利用高压水去除热乳带钢表面的氧化铁皮，要求除鳞夹送辊具有高的耐磨性、耐冷热疲劳性。在热连乳生产线上还配置有诸多各种功能辊和输送辊道。
[0003]传统热连乳上下夹送辊的堆焊修复，其盖面层堆焊材料和工艺研究及使用业绩均可见绪报道:如引进日本的2Cr5Ni3Mo2V上下夹送辊堆焊材料和工艺；国内各种含Cr5-7的低碳、中碳合金系列的盖面层堆焊材料，其使用硬度多在48-52HRC范围。但对诸如0 900 X1630(2300)的热乳卷取上夹送辊，辊面堆焊层厚>25mm，特别是热乳高强度、高品质钢种及硅钢时，其堆焊合金同时要具有高焊接性及硬度均匀性，高抗冲击磨损性及抗粘钢性等却面临着挑战。
[0004]近代，随着各种高强度高品质管线、桥梁、汽车、硅钢等热乳带钢的迅速发展，对热乳卷取上下夹送辊、助卷辊等的耐热、耐磨、抗粘钢性提出愈来愈高的要求，传统的硬面堆焊合金材料和堆焊工艺已不能很好适应。在此背景下，某钢企的热连乳机上下夹送辊，多年来均一直外委掌握有国外某专利技术的企业进行堆焊修复。
[0005]该国外专利技术的核心:是高C高Nb盖面层堆焊合金材料，及配套的堆焊、热处理工艺、技术装备。利用该技术所堆焊的上下夹送辊、助卷辊使用硬度高达57-59HRC，具有十分优异的耐冲击磨损、抗粘钢性、耐热性、导热性及通体硬度一致性，热乳高强度高品质钢质量可靠性很高，使用寿命长。不足之处在于，堆焊25mm以上堆焊层厚度要求的热乳卷取上夹送辊，对堆焊材料、堆焊工艺及装备条件要求甚高，质量过程控制难度较大，且堆焊修复价格昂贵。
[0006]针对某钢企1580、2300热乳机上下夹送辊的硬面堆焊修复，本申请发明人曾申报过一项专利(申请号201510521922.1)。该专利所研制的Cr-Mo-W-V系热作模具钢堆焊合金，使用硬度57-59HRC，亦具有优异的耐磨性、耐热性、抗粘钢性。所硬面堆焊的该钢企热乳卷取助卷辊、夹送辊均取得优异应用业绩，使用寿命达到前述国外专利水平，成本却有较大下降。但是该专利中所提供的用于堆焊上夹送辊的技术方案，虽然其使用寿命与国外水平相当，但是仍存在质量控制要求高，堆焊材料及工艺成本偏高的不足，更适合应用于高端、高难度热乳材品种的场合。
[0007]长期以来，由于Crl3系马氏体不锈钢堆焊合金具有耐热、抗高温氧化(不锈)、较高热强度，特别是价格低廉，用户维护保养容易等特点，仍然是各种热乳功能辊及传输辊道所追求的低成本堆焊方法，CN 102189316 B专利即诸多报道中的一例。但将其用于热乳高强度板坯卷取上下夹送辊的修复堆焊却鲜有成果报道。究其原因:Crl3系盖面层堆焊合金在保证韧性前提下的40-48HRC使用硬度，在热乳卷曲高强度板“咬钢”和“用尾”时的抗冲击磨性严重不足;同时，熔敷金属马氏体基体组织中的高Cr含量，又容易导致上述使用工况条件下的粘钢事故。
【发明内容】
[0008]本发明提供了一种用于热连乳夹送辊以及除磷夹送辊，具有成本低、质量可控性好，综合性价比高的硬面堆焊修复工艺。并能推广应用于其他热乳功能辊及传输辊道的堆焊修复及复合制造中。
[0009]实现本发明上述目的所采用的技术方案为:
[0010]—种用于热连乳夹送辊的硬面堆焊修复工艺，包括以下步骤:
[0011 ] (I)、预热:将失效夹送辊辊面车削至临界使用尺寸后，置于退火炉内预热;在堆焊机床上堆焊的全过程，则由加热排管维持层温；
[0012](2)、过渡层堆焊:采用药芯焊丝与焊剂在辊面的基体上埋弧堆焊出与基体以及盖面层结合强度高的过渡层；
[0013](3)、盖面层堆焊:采用药芯焊丝与焊剂在过渡层上堆焊出盖面层，一直堆焊到图纸尺寸并留出足够加工余量；盖面层堆焊熔敷金属各组分的质量百分比如下:碳0.28-0.45% ;铬12.0-14.0% ;硅1.40-1.80% ;锰1.50-1.80% ;钒0.10-0.50% ;钼0.25-0.80% ；镍、钛、银、氮<1.0%，铁余量；
[0014](4)、焊后回火:堆焊完毕的夹送辊进退火炉整体回火；
[0015](5)、精加工:回火完毕的夹送辊恢复原图纸尺寸和精度。
[0016]步骤(I)中夹送辊在退火炉中预热的温度大于300°C，且不高于马氏体开始转变温度;升温速度为50°C/小时，当辊件升温至350°C后保温3小时待焊。
[0017]步骤(2)中过渡层堆焊熔敷金属各组分的质量百分比如下:碳0.08-0.15%;铬
11.5-14.0% ;硅0.40-0.80% -Ml.20-2.00% ;镍0.10-0.60% ;钼0.20-0.50% ;铁余量。
[0018]步骤(2)中过渡层堆焊规范为:焊接电流370-390A，电弧电压30-32V，焊接线速度480-500mm/min，焊道搭接量48-50%，层间温度控制在280_300°C。
[0019]步骤(3)中盖面层堆焊规范为:焊接电流360-380A，电弧电压28-30V，焊接线速度500mm/min，焊道搭接量48-50 %，层间温度控制在>300°C ；单层堆焊层厚2.5mm左右，并一直连续堆焊至夹送辊使用直径并预留8-lOmm加工余量。
[0020]步骤(4)中堆焊完毕的夹送辊在350°C均温一小时，然后以30_50°C/小时降温速度冷却到100-150°C，准备进退火炉回火。
[0021 ] 步骤(4)中回火规范为:550-560°C X 4小时，升温速度30_50°C/小时，回火后随炉缓冷。
[0022]本申请中采用回火硬度为52-55HRC，具有较高耐磨、耐热、抗粘钢性的Cr13系马氏体不锈钢堆焊合金成分作为盖面层，采用与辊体基材及盖面层堆焊合金相匹配的高强韧性堆焊合金焊材作为过渡层;从而保证上述夹送辊堆焊修复质量和使用性能以及焊后热处理制度。
[0023]在本申请中所研制的Crl3系马氏体不锈钢盖面层堆焊合金，必须满足高韧性前提下的52-55HRC硬度，能承受特别是高强度热乳板坯及硅钢卷取“咬钢”和“甩尾”时的冲击磨损，同时具有足够的抗粘钢性和高温回火稳定性，以及大厚度堆焊条件下的良好抗裂性。为了实现上述目的，本申请以中碳Crl3马氏体不锈钢成分为盖面层堆焊金属的基础成分，通过药芯焊丝熔敷金属中以N部份取代C，并添加Mo、V、Nb、Ti等强氮化物、碳化物形成元素，以促使熔敷金属经高温回火后，在马氏体基体上析出弥散分布的M23C6、M7C3、TiC碳化物及VN、TiN等氮化物，达到固溶强化和细化晶粒的作用。同时，上述熔敷金属中金属间化合物的沉淀析出，还有二次硬化作用并提高堆焊金属的抗回火稳定性。
[0024]众所周知，热乳夹送辊辊面出现粘钢的实质是:夹送辊和热乳带钢表面凹凸不平的部分相互接触后局部热量将急速上升，产生的热量将导致夹送辊和红热钢坯接触处的摩擦焊接即“粘钢”。研究并表明:当该局部接触点温度接近600°C时，堆焊金属中的Cr和接触金属的亲和力将大为增加，更易出现粘钢。为此，本申请采用0.28-0.42%C较高的C含量，同时，添加一定量的N，既能保证提高上述夹送辊堆焊熔敷金属的硬度，又能通过形成C和N的Cr金属间化合物固定一部分Cr，进一步削弱堆焊金属中Cr对热乳板还接触金属的亲和力，从而达到不粘钢的目的。
[0025]此外，本申请中过渡层堆焊合金