球铁轧辊辊颈等离子堆焊材料设计和工艺研究

刘士彬，杜江伟，张 雨，陈亚通，霍晓真，冯志平

(1.邢台轧辊特种制造有限公司，河北 邢台 054000；2.中钢集团邢台机械轧辊技术中心，河北 邢台 054000；3.轧辊复合材料国家重点实验室，河北 邢台 054025)

热连轧粗轧工作辊的辊颈材质为球墨铸铁，硬度低，强度低，耐磨性较差。由于粗轧工作辊扭矩大，振动大，并且还进行可逆轧制，使用一段时间后在扁头的四个棱边处会产生严重的磨损，使工作辊的轧制平稳性差，影响轧制效果，甚至不能再使用，为此在轧辊制造工艺上对易磨损处采取堆焊耐磨层措施[1-5]。而球铁材质存在大量球形石墨，碳当量比较高，易出现白口及淬硬组织，塑性较差，发生裂纹的敏感性强。为解决目前球铁辊芯的表面堆焊问题，针对现有埋弧堆焊的线能量高、热输入大、熔深大等特点，拟采用一种堆焊熔深可控、母材稀释率低的小熔池熔敷手段，解决球铁轧辊焊接易产生裂纹的问题。基于此，对球铁耐磨层的等离子堆焊方法进行了研究。

1 等离子试验设计和结果

本试验采用等离子设备型号为DML-03BD，试验参数电流125A，送粉转速为25 r/min，三种气体和流量分别为保护气15 L/min，送粉气5 L/min和等离子气1.5 L/min。

1.1 过渡层试样试验

1.1.1 过渡层合金粉的设计

本试验选用铁镍合金，Ni的质量分数如表1所示，其余元素为Fe。

表1 过渡层材料成份设计表

试验件选取球铁工作辊辊颈扁面部位，材料为球铁。用砂轮机在扁面上磨制尺寸为6 mm×40 mm×5 mm的长条缺陷36条，分别采用冷焊、热焊(中间温度大于200 ℃)进行9种材料的堆焊，每条缺陷逐层堆焊，堆焊高度为超出扁面的平面2 mm，焊后包裹石棉布缓冷。……