连铸辊修复技术分析

连铸辊修复技术分析

牟志鹏王子皓

日照钢铁有限公司山东276806

摘要：连铸辊是连铸设备中的主要组成部件，连铸辊的质量与使用寿命对于设备正常运行具有直接的影响。随着我国科学技术水平的提升，传统的连铸辊修复技术已经难以满足企业发展的需求，影响了连铸设备运行效率与运行质量的提升，因此需要加强连铸辊修复技术的研究，创新修复技术，加强连铸辊的质量、强度与使用寿命，以连铸设备的运行提供保障。本文从连铸辊损坏的原因入手，提出了连铸辊修复技术的运用方法，并针对某公司连铸辊修复前后的情况对此，旨在增加人们对连铸辊修复技术的了解。

关键词：连铸辊；连铸设备；损坏原因；修复技术

与其他发达国家相比，我国在连铸辊修复技术方面的研究起步较晚，修复技术成熟度不足，发展速度缓慢，近年来我国连铸设备的相关技术人员在连铸技术方面的研究力度逐渐增加，连铸修复技术已经得到了一个的飞跃，连铸辊作为连铸设备的核心部件，对于设备的运行质量具有重要的影响。据相关研究数据结果现实，经过修复技术后的连铸辊，使用寿命会增加2倍以上，同时连铸辊的高温强度以及耐磨性都会明显提升。而部分钢铁行业没有使用连铸辊修复技术，平均每年在连铸辊部件购买方面投入的费用就高达数百万，由此可见连铸辊修复技术在钢铁行业中应用的作用。

1连铸辊损坏原因分析

连铸辊损坏导致连铸辊失效，连铸设备无法正常运行，影响了企业的生产效率与经济效益提升。而导致连铸辊损坏的原因主要为热疲劳损坏、原材料、磨损三个方面，对此进行以下分析。

1）热疲劳损坏。热疲劳损坏的原因主要在于连铸辊在工作状态下表面环温度过高或者温度分布不均匀，如温差在高于300℃时，在机械应力与热应力的影响下，就极其容易造成连铸辊损坏。

2）原材料。原材料的好坏是决定连铸辊质量最直接最关键的因素，也是造成连铸辊损坏的主要原因。有时候选择的原材料在常温下虽然有很好的屈服强度，但是在高温情况下屈服强度急剧下降，抗热疲劳裂纹性能严重不足，这就会直接导致连铸辊热疲劳损坏。

3）磨损。造成辊子磨损的直接原因是高温潮湿环境下，表面易发生氧化腐蚀脱落，使辊子外径减薄，导致辊子报废。

2连铸辊修复制造

针对以上连铸辊常见的失效形式，可以采用下列修复制造技术。

2.1修复的机械加工技术方法

根据连铸辊修旧的工艺流程，首先要对连铸辊进行拆卸检验，去掉有问题的辊子，挑选出具有修复价值的连铸辊，并对可修复的连铸辊进行钳工清洗后，再对轴承座、辊套和芯轴等部件进行检测，其中轴承座、辊套和芯轴修复的机械加工方法也各有不同。例如，对不满足水压检测的轴承座首先进行水槽清理，然后进行焊接修复，对检测有问题的芯轴首先进行补焊，然后进行通过机床加工，去掉缺陷。辊套修复的机械加工方法最为常见，包括粗车、精车、焊接和外圆磨床等。

2.2堆焊后的机械加工技术方法

对于连铸辊身产生环行龟裂长度大、辊径圆周麻坑点数多、坑径大的辊套修复时，首先以两端内孔为基准打表找正，将辊身外圆表面缺陷及疲劳层车去，其间要进行探伤，根据探伤结果，进行堆焊粗车后的辊身外圆，选取堆焊连铸辊专用焊丝，分层堆焊的方法（注意控制层间温度）进行修复。连铸辊的堆焊修复大致过程分为4个步骤：焊前准备、堆焊、焊后处理及质量检验等。

2.3减少直径修复方法

减少辊子直径修复方法，一般用在连铸辊首次修复时，且表面裂纹较小、腐蚀较浅时使用，例如当腐蚀深度小于1~1.5mm时，就应该使用减少辊子直径法进行修复。在少减辊子直径修复时，首先要编制好修复工艺，然后按照加工工艺对工件、找正基准，精车、抛光的外圆尺寸进行修复，同时要满足加工工艺的要求，最终保证图示尺寸公差和形位公差的要求。

2.4其他修复方法

当裂纹深度小于0.5~1.0mm时，且面积较大时，有人尝试采用激光融覆或等离子喷焊等方法进行修复，效果不错，但成本较高，有条件的情况下可以进行采用。

3驱动辊利旧改造修复

以某钢铁公司连铸辊修复改造前后的效果对比进行以下简要分析。

3.1驱动辊改造前的情况

目前，板坯连铸机中有三种结构的驱动辊，一种是带底板、分段的整体式驱动辊，一种是不带底板的整体式驱动辊(用于单流机组)，还有一种是不带底板、分段的芯轴式驱动辊(用于单流机组)，宝钢连铸驱动辊所用的就是带底板、分段的整体式驱动辊，该辊自投入使用以来，总体状况较好，但随着使用周期的延长和修复次数的增多，相关问题也暴露出来，主要有以下三点。

(1)和分节辊情况相类似，如果辊体过渡圆角处理后的应力集中不能消除，会造成断辊；如果剖分轴承碎裂，会造成辊颈处严重损坏，增加了后续修复难度；

(2)每个驱动辊需要使用一到三个分体式剖分轴承不等，剖分轴承的新品费用非常高；

(3)剖分轴承的修复难度也很大，对磨损超标的滚柱和辊道的修复仍然是轴承修复领域的研究课题，且剖分轴承修复后的标准仍在完善阶段。为改变原来驱动辊和剖分轴承修复难、质量控制不易等现状，有必要对轴承选用和辊体结构形式进行改进。

3.2分体式驱动辊的结构

驱动辊改造的总体思路为：辊体利用断裂或报废的旧辊进行改造，将原剖分轴承用CARB轴承替代，CARB轴承的轴承座和辊芯重新设计和制造。为避免圆角处应力集中，则需要改变辊体结构，消除整体式结构特有的辊径突变现象，仍考虑采用辊芯辊套分体式结构，但与分节辊改造不同的是，改造后驱动辊结构中用来定位的轴套较多。在考虑双向定位的同时，还要考虑非剖分式轴承的安装，这些要求都需要在辊芯和辊套的设计中给予充分考虑，具体如下：

(1)解决周向定位问题，采用键联接结构；(2)解决轴向定位问题，采用专利挡环结构；(3)解决轴承选型问题，采用SKF公司专利轴承，并采用专利新型复合密封形式；(4)解决轴承安装问题，采用专利台阶式芯轴结构。

3.3驱动辊改进后工艺

改进后的分体式驱动辊相关修复工艺如下：

(1)对断裂的驱动辊进行车削，车削外圆硬面层和疲劳层，车削轴头及轴承挡，作为改造辊的辊套使用；(2)对辊套中心加工内孔，车削出键槽等内部结构；(3)对辊芯采用特殊工艺单独制作，并车削出多台阶式结构和轴向定位槽；(4)对特殊设计的轴承座进行制作，确保轴承的可靠运行；(5)对辊芯和辊套进行相关热处理，严格控制热处理温度；(6)对辊芯和辊套进行安装，确保热装时对轴向定位装置的安装效果。

4改造效果验证

2009年，改造后的分节辊安装在某机组水平扇形段上线使用，使用一年后下线，单次使用寿命为上年平均寿命的4倍；改造后的驱动辊先后两次安装在某机组弧形扇形段上线使用，7个月后下线，单次使用寿命完全达标，且下线后辊子可以继续使用。由于使用效果良好，此种辊芯辊套式分节辊和驱动辊结构在宝钢其它机组上推广使用。

结语

综上所述可知，连铸辊修复技术在钢铁行业中的应用价值。通过连铸辊修复技术在连铸设备中的应用，有助于提高连铸设备的使用寿命，减少企业的资金投入，增加连铸辊部件的耐磨性，提高连铸设备的运行质量。大量实践证明，连铸辊修复技术具有经济实用价值，能够满足企业发展的需求，具有进一步推广的价值.

参考文献

[1]易损机械零件堆焊修复技术及其应用[J].黄河,曾欣,刘良,刘福华,刘存平.设备管理与维修.2016(12)

[2]11CrMo12-1钢的堆焊工艺[J].陈焕,陈剑锋.焊接技术.2016(12)

[3]钻杆耐磨带堆焊工艺及性能分析[J].刘光磊,黄磊.金属加工(热加工).2015(22)

[4]42CrMo连铸辊修复硬面药芯焊丝及其堆焊层组织与性能研究[J].武昭妤,王琪琳.中国包装工业.2014(24)

[5]矿渣立磨磨辊磨盘堆焊修复技术[J].林森,王见君.现代冶金.2014(06)