摘要：轧辊堆焊具有成本低、效果好等优点而被国内外广泛采用，研发优质、高效、低耗、灵活、清洁的先进堆焊技术，是我国轧辊堆焊的必然趋势。
从轧辊堆焊的设备、材料和工艺三个方面分析了我国轧辊堆焊的现状，指出我国现有的堆焊设备中改装设备多专用设备少，自动化程度较低，有待进一步提高设备的自动化和智能化水平；堆焊用焊接材料存在系列化程度低、品种少、严重依赖进口等问题，开发具有自主知识产权的焊材是发展方向；堆焊工艺方面，应发展堆焊工艺专家系统，以提高堆焊工艺水平，缩短工艺试验时间。
关键词：轧辊堆焊；设备；焊接材料；工艺中图分类号：TG455文献标识码：C 文章编号：1001－2303(2010)10－0017－04第40卷第10期2010年10月Vol．40No．10Oct．2010Electric Welding Machine张潆月，包晔峰，蒋永锋，杨可(河海大学机电学院，江苏常州213022)Present status and development trend of roll surfacing technologyZHANG Ying-yue ，BAO Ye-feng ，JIANG Yong-feng ，YANG Ke(College of Mechanical ＆Electrical Engineering ，Hohai University ，Changzhou 213022，China)Abstract ：The roll surfacing is widely applied both at home and abroad for its low cost and good effect．So it is a kind of inexorabletrend to research and develop more advanced technology with cost -effective ，flexible and clean．The current domestic situation of roll surfacing is discussed in this paper from aspects of equipment ，welding consumables and technology．There are relatively more modified equipments and few special ones ，low automation and intelligent level ，all of which need further improvement and enhancement．As for the welding consumables ，there are existing problems such as few varieties of welding consumables and great dependency on imported materials ，so self-developed welding consumables should be emphasized in the future．To optimize the technology of surfacing and reduce experiment time ，it is better to develop experts system of surfacing technology．Key words ：roll surfacingr ；equipment ；welding consumables ；technology 收稿日期：2009－09－10作者简介：张潆月(1985—)，女，吉林省吉林市人，硕士，主要从事堆焊方面的研究工作。
0前言钢铁工业是国民经济的重要基础产业，我国是钢铁工业大国，对轧辊的需求量非常大。
轧辊是轧钢的主要部件，是关系到钢材质量和数量的关键所在，也是轧机的主要消耗部件。
轧辊的过量消耗给轧钢厂增加了生产成本，引起了业内人士的高度重视。
一般从两个方面解决这个问题：(1)通过合金化等手段提高新轧辊材质的硬度与耐磨性，延长新辊的使用寿命；(2)对旧辊实施修复处理，提高轧辊的利用率，降低成本。
修复轧辊的方法很多，堆焊修复的成本低、效果好，是国内外广泛采用的轧辊修复技术。
堆焊是指将具有一定使用性能的合金材料通过加热的方法熔覆在母体材料的表面，使母材获得特殊的使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法[1]。
堆焊既可用于修复材料因服役而失效的部位，亦可用于强化新零件的表面，其目的是延长零件的使用寿命、节约材料、降低制造成本。
1轧辊堆焊设备目前我国的堆焊设备主要有改装和专用两种形式。
改装的堆焊设备由轧辊装夹、回转系统和焊机系统组成。
轧辊装夹和回转系统由堆焊厂家自己设计制造，焊机采用埋弧自动焊机，将普通埋弧机头改装成堆焊机头，电源采用直流弧焊电源。
另一种是专用堆焊设备，可分为轧辊夹持系统、焊接系统、控制系统和辅助系统四个部分。
轧辊夹持系统包括轧辊堆焊的现状和发展趋势轧辊转动及支承机构、焊接机头轴向移动机构、机头垂直升降系统和导前距离调整机构等；焊接系统包括焊接电源、焊接机头、机头焊接控制箱、单丝(双丝)焊枪等；控制系统包括主控制台、主轴驱动调速控制、机头升降驱动控制、焊剂送给与回收电控系统等；辅助系统包括轧辊加热与保温装置、除尘系统等[2]。
以下是我国一些企业使用的轧辊堆焊焊接设备情况。
苏州钢铁厂利用旧机架，通过配备一台22kW 电动机、一台1∶30减速机和蜗轮箱组成了轧辊夹紧回转系统，焊接电源采用一台自动调节直流电焊机，自制了圆筒式40kW电阻丝保温箱，此套设备基本上能保证堆焊质量，但自动化程度不高，没有实现自动化堆焊。
四川机电厂采用上海电焊机厂生产的MZ－1000晶闸管整流自动埋弧焊机，该机焊接过程中性能稳定，焊缝成形良好。
新疆八一钢铁厂焊机系统采用MZ1－1－1000A型埋弧自动焊机满足了堆焊生产的需要。
天津钢管公司的焊接设备采用2台并联的500A直流焊机，1台装有加热装置的焊接转胎和2台中型加热炉，焊接效果良好，还能及时进行焊前预热和焊后热处理。
广州钢铁厂的焊机设备为机床、焊机、加热炉(作用是轧辊焊前预热和焊后热处理)、焊剂自动输送回收系统等成套设备，具有堆焊机床带保温炉，送丝可自动升降，小车能快速行走等特点；配套设备还有探伤仪、除尘器、检测示波器、焊剂烘干装置和焊丝除锈装置等；该设备满足了焊接自动化的要求。
武汉钢铁集团引进了英国焊接合金有限公司的全自动明弧堆焊修复板坯连铸辊的设备和技术，已先后为武钢第二、第三炼钢厂修复连铸辊300多支，取得了显著效果。
目前，大部分加氢反应器的内壁采用309L＋347L不锈钢堆焊作为覆盖层。
不锈钢药芯焊丝堆焊时采用ESAB 公司生产的专用焊机和焊枪。
该设备由电源送丝机构、控制系统、行走系统、冷却系统、供气系统、水冷焊枪组成。
此外，为了保证堆焊过程的稳定性，该设备还配备有等速送进焊机等其他辅助设备[3]。
此设备的自动化程度高，堆焊效果好。
综上所述，目前堆焊设备存在改装设备多、专用设备少、机械化设备多、智能化设备少的问题，有待进一步提高设备的自动化智能化水平[4]。
2轧辊堆焊材料堆焊的目的不仅是修复轧辊尺寸，更重要的是提高堆焊层的耐热和耐磨性能，焊丝是直接影响堆焊层金属性能的因素。
根据轧辊使用要求的不同，堆焊焊丝的选择也不同。
焊丝按其合金类型可归纳为八类。
(1)低合金钢。
此类合金价格便宜，堆焊金属组织以索氏体或屈氏体为主，冲击韧性和抗裂性好，硬度HRC30～35，易于加工。
具有一定的耐磨性，但不能进一步提高轧辊使用寿命。
(2)热作模具钢。
该类材料具有良好的红硬性、高温耐磨性和较高的冲击韧性，焊后消除应力退火后，硬度一般为HRC45～50，使用寿命可比原轧辊提高1～5倍。
(3)马氏体钢。
焊接性能好、耐磨、耐热性能也较好，但成本较贵。
(4)弥散硬化钢。
如15Cr3Mo2MnV等，硬度一般为HRC35～38，易加工。
经560℃、保温15h弥散硬化处理后，硬度可提高到HRC46～47。
(5)奥氏体加工硬化钢。
此类材料焊后硬度较低，但使用过程中由于冷加工硬化而大幅度提高。
该合金系多用于深孔槽轧辊的孔型堆焊。
(6)合金铸铁。
这类合金具有很高的硬度和耐磨性、良好的热稳定性和抗氧化性。
由于含碳量很高，无法拔丝，故埋弧焊很难，只能铸成管子作为电极进行电渣堆焊。
堆焊轧辊比同样成分铸造辊耐磨性提高1．5～2倍，而成本比复合铸铁轧辊低1倍。
(7)高碳合金钢。
该类材料含碳量和合金元素较高，为防止堆焊时出现裂纹，要求较高的预热温度和层间温度，堆焊后要进行一定的热处理。
(8)马氏体时效钢。
该材料为Fe－Ni－Co－Mo合金系，焊态硬度低，便于加工，经时效处理硬度可大幅提高。
焊剂在堆焊过程中的作用是隔开熔融金属的熔池与空气，并使熔融的焊剂和液态的金属在电弧的热作用下发生化学作用调节成分，焊剂在堆焊中起关键的作用。
按制造方法的不同，可以把焊剂分为熔炼焊剂、非熔炼焊剂。
非熔炼焊剂又分成粘结焊剂和烧结焊剂。
焊剂要根据选择的堆焊层材料和焊丝来确定类型[5]。
(1)焊接低碳钢时，一般选择高硅高锰型焊剂。
若采用含Mn的焊丝，则应选择中锰低锰或无锰型焊剂。
(2)焊接低合金高强度钢时，可选择中锰中硅或专题综述第40卷w(C) 0．20～0．30 0．18～0．20w(Cr)10．0～13．04．5～5．0w(Mo)2．0～3．01．5～2．5w(Mn)1．40～1．701．40～1．60w(Si)0．60～1．000．60～1．00w(S)0．015～0．0300．015～0．030w(P)0．015～0．0300．015～0．030w(其他)8．50～8．906．50～7．50焊丝228 226表1焊丝化学成分％低锰中硅等中性或弱碱性焊剂。
为得到更高的韧性，可选用碱度高的熔炼型或烧结型焊剂，尤以烧结型为宜。
(3)焊接低温钢时，宜选择碱度较高的焊剂，以获得良好的低温韧性。
若采用特制的烧结焊剂，向焊缝中过渡Ti、B元素，可获得更优的韧性。
(4)耐热钢焊丝的合金含量较高时，宜选择扩散氢量低的焊剂，以防止产生焊接裂纹。
(5)焊接奥氏体等高合金钢时，应选择碱度较高的焊剂，以降低合金元素的烧损，熔炼型焊剂以无锰中硅高氟型为宜。
磨损是轧辊主要的失效形式之一，轧辊材料的磨损给轧钢厂带来巨大的损失，因此堆焊材料最重要的任务就是解决磨损问题。
国内外已研制出多种耐磨堆焊焊条，如日本的HF－950、美国的Face weld12、瑞典的OKE4－60S、我国的D667、D618等[6－7]。