Forschung zur Oberflächenreparaturtechnologie von Stützwalzen in Warmbandwalzwerken

Zusammenfassung: Durch Analysieren des Grundmaterials der Rolle wird das geeignete Oberflächenmaterial ausgewählt. Entwickeln Sie eine spezielle Vorrichtung zum Schweißen der Stützrollenoberfläche und bestimmen Sie den Typ der Unterpulverschweißmaschine. Durch die Herstellung und Prüfung simulierter Rollen werden der Plattierungsprozess und der Wärmebehandlungsprozess bestimmt und optimiert. Die Reparatur der beiden Stützrollen durch Überzugsschweißen wurde schrittweise abgeschlossen.

Schlüsselwörter: Stützwalze; Oberflächenbearbeitung; Verschleißfestigkeit

In den letzten Jahren ist mit der zunehmenden Reife der Oberflächentechnologie die Verwendung von Oberflächenbearbeitungsverfahren zur Reparatur einiger Arten alter Walzen zur Verlängerung der Lebensdauer der Walzen zu einer wichtigen Maßnahme für die großen und mittleren Unternehmen meines Landes geworden, um Kosten zu senken und die Betriebsraten der Anlagen zu verbessern. Dies steht auch im Einklang mit den Anforderungen meines Landes an Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung sowie an den Umweltschutz. Die Oberflächentechnologie ist auch in der Maschinenbauindustrie zu einem wirtschaftlichen, schnellen und effektiven Mittel zur Herstellung und Wartung geworden. Baosteel Co., Ltd. verfügt über drei Warmwalzlinien, die geschmiedete oder gegossene Stützwalzen von professionellen Walzenherstellern verwenden. Die typische chemische Zusammensetzung ist: 0,4% ~ 0,5% C, 5% Cr und eine kleine Menge anderer Legierungselemente. Die typische metallografische Struktur der Arbeitsschicht ist Martensit oder unteres Bainit und eine kleine Menge Cr₇C₃-Karbid, und die typische metallografische Struktur des Walzenzapfens ist Perlit. Der zulässige Härtebereich der neuen Stützwalze beträgt 65 bis 71 HSD, die Härteschwankung der Walzenoberfläche beträgt weniger als 2 HSD und die Härte des Walzenhalses beträgt 35 bis 45 HSD. Derzeit verbraucht Baosteel jedes Jahr mehr als 10 warmgewalzte Stützwalzen, und es ist sehr wichtig, Oberflächenreparaturen an ihren Oberflächen durchzuführen.

1 Aufbau der Stützwalzen-Belagschicht

1.1 Auswahl und Herstellung von Schweißmaterialien für die Plattierungsschicht von warmgewalztem Stützwalzen

Bei der Auswahl von Schweißmaterialien sollten folgende Indikatoren berücksichtigt werden:

(1) Die Kompatibilität des Walzenkörpers und des Schweißmaterials bedeutet, dass die beiden sich gegenseitig lösen müssen, um die Entstehung spröder Metallverbindungen zu vermeiden. Es ist auch notwendig, die Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften wie Schmelztemperatur, Ausdehnungskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit und spezifischer Widerstand zwischen den beiden zu berücksichtigen.

(2) Zusammensetzung, Eigenschaften und Struktur der Schmelzzone. Die Schmelzzone ist der Grenzbereich zwischen der Oberflächenschicht und dem Substrat und der Grenzbereich zwischen den Oberflächenschichten. Die Grenzzone umfasst im Allgemeinen die Schmelzlinie und die Kristallisationsübergangszone. Da die Kristallisationseigenschaften jeder Schicht in der Schweißzone unterschiedlich sind, kann sich aufgrund von Änderungen der Zusammensetzung eine Übergangsschicht mit schlechter Leistung bilden. Wenn beispielsweise eine Schweißschicht aus legiertem Stahl auf kohlenstoffarmen Stahl plattiert wird, steigt der C-Gehalt in der Übergangsschicht stark an, wodurch eine große Menge spröder Metallverbindungen gebildet wird, die Risse in der Schweißschicht verursachen. Während des Oberflächenprozesses sollte die Entstehung und das Wachstum der Übergangsschicht so weit wie möglich vermieden oder kontrolliert werden, und es sollten so weit wie möglich Elemente und Prozesse verwendet werden, die die Entstehung spröder Phasen hemmen können, wie z. B. Oberflächenmaterialien, die eine große Menge austenitbildender Elemente enthalten. Basierend auf den oben genannten Prinzipien ist die ausgewählte Schweißmaterialzusammensetzung in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung der Schweißmaterialien (Massenanteil, %)

	C	Cr	Si	Mo	Mn	Ni	Fluss	HRC
Basisschicht	0.10	1.00	0.80	0.60	1.9	0.9	HJ260	28
Übergangsschicht	0.35	2.66	0.23		1.64	0.85	HJ260	32
Arbeitsschicht	0.26	5.28	0.32	3.43	2.51	3.4	HJ260	45

1.2 Vorbereitung vor dem Auftragen von Draht und Flussmittel

Das automatische Unterpulverschweißen wird aufgrund seiner hohen Effizienz und stabilen Qualität häufig in Herstellungsprozessen wie der Herstellung von Metallbauteilen eingesetzt. Bei der Schweißproduktion von Bauteilen aus mittel- und kohlenstoffarmem Stahl und niedriglegierten Bauteilen ist jedoch das größte Problem beim Schweißen solcher Stahlkonstruktionen das Auftreten von Rissen in den Schweißnähten des Werkstücks. Einer der Hauptgründe dafür ist der Feuchtigkeitsgehalt der Schweißmaterialien. Daher muss das Flussmittel beim Auftragen großer Stützrollen mit dem Unterpulverschweißverfahren streng getrocknet werden.

1.3 Aufbau der Deckschicht

Die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften von Oberflächenmaterialien sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2 Mechanische Eigenschaften von harten Oberflächen-(Arbeits-)Schichtmaterialien

Rp0,2/MPa	Rm/MPa	Ein(%)	KV/J	HSD
885~900	1150～1160	2.5~4.5	18~19	58～62

(1) Grundschicht: Verwenden Sie kohlenstoffarme und niedriglegierte Oberflächenmaterialien, um eine gute Kompatibilität zwischen dem Schweißmaterial und dem Grundmetall sowie eine ausreichende Plastizität sicherzustellen, um die Schweißfestigkeit des Schweißmaterials und des Grundmetalls sicherzustellen. Großflächig geschmiedete Stützrollen bestehen alle aus kohlenstoffreichem legiertem Stahl. Der Kohlenstoffäquivalent des Grundmaterials ist hoch und die Schweißbarkeit ist schlecht. Um eine gute metallurgische Bindung zwischen dem Grundmetall und dem Plattierungsmetall sicherzustellen, muss die Grundschicht vor der Hartauftragsarbeitsschicht plattiert werden. Das Material der Grundschicht sollte entsprechend der Legierungszusammensetzung des Grundmetalls ausgewählt werden, um dem kohlenstoffarmen und mittelkohlenstoffhaltigen Oberflächenlegierungssystem zu entsprechen. Dabei müssen die metallografische Struktur des Legierungssystems sowie die Festigkeit und Zähigkeit des Oberflächenmaterials berücksichtigt werden. Sowohl der Rollenkörper als auch die harte Oberflächenarbeitsschicht weisen Benetzbarkeit und gute Bindungseigenschaften auf. Wenn die Legierungszusammensetzung etwas niedriger ist, sollte ein Edelstahllegierungssystem mit besserer Zähigkeit ausgewählt werden. Dem Mantellegierungssystem werden Mikrolegierungselemente hinzugefügt, um die Körner zu verfeinern und die Form der Einschlüsse zu verändern und dadurch die Festigkeit und Zähigkeit der Mantellegierung zu verbessern.

(2) Übergangsschicht: Die Härte und Festigkeit der Oberflächenschicht der Übergangsschicht liegen zwischen denen der Basisschicht und der Arbeitsschicht. Sie ist gut mit beiden kompatibel und dient als Bindeglied zwischen der Vergangenheit und der Zukunft, wodurch eine gute Grundlage für die harte Oberflächenschicht der Oberfläche geschaffen wird. Die Übergangsschicht befindet sich zwischen der Basisschicht und der Arbeitsschicht und spielt eine Übergangspufferfunktion. Daher muss das Material der Übergangsschicht eine gute Festigkeit und Zähigkeit sowie eine gute Bindungsleistung zwischen den Schichten aufweisen. Die Übergangsschicht hat im Allgemeinen eine Oberflächendicke von 7 bis 14 mm, und die Oberflächenschichtstruktur wird aus Bainit + Sorbit + einer kleinen Menge anderer Strukturen und Carbide oder Bainit + Martensit + einer kleinen Menge anderer Strukturen und Carbide ausgewählt.

(3) Arbeitsschicht: Verwenden Sie Schweißdrähte mit höherem Legierungsgehalt, um die Festigkeit und Verschleißfestigkeit der Arbeitsschicht zu verbessern. Gleichzeitig sollte das Schweißmaterial der Arbeitsschicht auch eine entsprechende Korrosionsbeständigkeit aufweisen, um die Leistung der Rolle sicherzustellen. Die mechanischen Eigenschaften sind in Tabelle 2 aufgeführt.

2 Oberflächenbehandlung der Stützwalzenoberfläche

2.1 Gestaltung des Oberflächenprozesses

Die Wahl angemessener Prozessparameter für das Auftragschweißen ist ein wirksames Mittel, um einen stabilen Auftragschweißprozess und eine gute Schweißqualität sicherzustellen. Die wichtigsten Prozessparameter, die die Qualität des Auftragschweißens beeinflussen, sind: Schweißspannung, Stromstärke und Schweißgeschwindigkeit, Rotationsgeschwindigkeit des Werkstücks, Dicke der Schweißschicht, Überlappungsgrad zwischen den Schweißraupen, Schweißposition, Neigung des Auftragschweißteils des Werkstücks, Eckkrümmung der Stufe usw.

2.1.1 Drehen

Vor dem Plattieren werden Ultraschallprüfungen und Farbtests durchgeführt, um die Position und Tiefe von Defekten zu bestimmen, einschließlich der Ermüdungsschichtdrehung des alten Walzenrings und des Walzenzapfens. Dies ist der Schlüssel zur Gewährleistung der Qualität der endgültigen Plattierung der Stützwalze.

2.1.2 Vorwärmen

Der Hauptzweck des Vorwärmens besteht darin, die Abkühlrate des Plattierungsmetalls und der Wärmeeinflusszone während des Plattierungsprozesses zu verringern, die Verhärtungsneigung zu reduzieren und die Schweißspannung zu verringern sowie zu verhindern, dass das Grundmetall und das Plattierungsmetall während des Plattierungsprozesses Phasenänderungen vornehmen, die zu Rissen führen. Die Bestimmung der Vorwärmtemperatur muss auf dem C-Gehalt und dem Legierungsgehalt des Grundmetalls und des Oberflächenmaterials basieren und sollte höher sein als die martensitische Umwandlungstemperatur Ms des Materials.

Was die Stützwalze betrifft, so ist die Schweißspannung groß, da der Legierungsgehalt des Grundmaterials und des Ummantelungsmaterials relativ hoch ist, gepaart mit der großen Größe und Ummantelungsdicke der Stützwalze. Um Risse und Poren zu verhindern, die Verschmelzung der Schweißschicht und des Grundmetalls beim Beginn des Auftragschweißens zu verbessern und Risse und Schweißfehler zu vermeiden, sollte die Vorwärmtemperatur so weit wie möglich erhöht werden. Unter Berücksichtigung des zulässigen Grads im tatsächlichen Betrieb sollte die Spannungsentlastung vor dem Auftragschweißen 70 Stunden lang bei 560 °C gehalten werden und der Ofen sollte auf 370 °C abgekühlt werden, um mit dem Auftragschweißen zu beginnen. Während des Heizvorgangs sollte der Temperaturanstieg langsam erfolgen und die Vorwärmtemperaturanstiegsrate sollte ≤ 25 °C/h betragen, um sicherzustellen, dass das Innere des Walzenkörpers durchgewärmt wird und die Temperatur innerhalb und außerhalb des Walzenkörpers gleichmäßig ist. Die Vorwärm- und Haltezeit wird entsprechend dem Außendurchmesser der Stützwalze bestimmt. Das Prinzip besteht darin, sicherzustellen, dass der Walzenrohling von außen nach innen erwärmt wird. Und halten Sie ihn ausreichend lange bei 200 bis 300 °C. Die Walzenoberfläche muss gleichmäßig erwärmt werden.

2.1.3 Kontrolle der Zwischenschichttemperatur und der Gleichmäßigkeit der Walzenkörpertemperatur während des Auftragschweißprozesses

Ob die Zwischenschichttemperatur während des Oberflächenschweißens angemessen ist oder nicht, spielt eine wichtige Rolle bei der Vermeidung von Prozessfehlern wie Rissen. Es muss sichergestellt werden, dass die Zwischenschichttemperatur über 300 °C liegt (höher als die martensitische Umwandlungstemperatur Ms des Materials). Um die Martensitumwandlung und die Abschreck- und Anlasseffekte des Plattierungsmetalls zu vermeiden, wird die gesamte Plattierungsschicht gleichzeitig nach dem Schweißen im Wärmebehandlungselektroofen einer martensitischen Umwandlung unterzogen. Nur so kann die Gleichmäßigkeit der Struktur und Härte der Plattierungsschicht gewährleistet werden.

Während des Reparatur- und Oberflächenbehandlungsprozesses der Walze für die sekundäre Verwendung muss die Temperatur des Oberflächenteils des Grundmetalls strikt gemäß den Prozessanforderungen eingehalten werden. Stellen Sie immer sicher, dass das Plattierungsgrundmetall gleichmäßig vorgewärmt wird. Wenn die Temperatur des Grundmetall-Auftragschweißteils niedriger als die Prozessanforderungen ist, sollte das Auftragschweißen gestoppt und eine Zwischenerwärmung durchgeführt werden. Das Auftragschweißen sollte fortgesetzt werden, nachdem die Temperatur des Grundmetall-Auftragschweißteils die Prozessanforderungen erreicht hat. Der gesamte Oberflächenbehandlungsprozess muss auf der Grundlage durchgeführt werden, dass der Mutterkörper strikt auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, um die Festigkeit nach dem Verschmelzen sicherzustellen.

Was die Stützwalze betrifft, so sind die Größe der Stützwalze und die Oberflächendicke groß und die Schweißspannung hoch, da der Legierungsgehalt des Grundmaterials und des Plattierungsmaterials relativ hoch ist. Die Zwischenlagentemperatur muss streng kontrolliert werden, um die Koordination mehrerer Schweißmaschinen und die Konsistenz der Zwischenlagentemperatur aufrechtzuerhalten. Beim Auftragen der Walzenoberfläche sollten zusätzlich zum kontinuierlichen Erhitzen und Isolieren der Seiten Flammenheizgeräte verwendet werden, um aufgrund der schnellen Wärmeableitung an beiden Enden rechtzeitig für Erwärmung und Isolierung zu sorgen.

2.1.4 Zwischenbehandlung zur Spannungsentlastung

Da es sich bei der Plattierungswalze um ein mehrschichtiges Mehrlagenschweißen handelt, hat die hintere Schicht eine Wärmebehandlungswirkung auf die vordere Schicht, und die Ansammlung von Wasserstoff in der Schweißnaht nimmt ebenfalls Schicht für Schicht zu. Daher muss während des Plattierungsprozesses, wenn die Plattierungsdicke einen bestimmten Bereich erreicht (einseitige Plattierungsdicke 20–25 mm), eine Glühwärmebehandlung durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Plattierungsspannung beseitigt wird, und dann wird die Plattierung bis zur angegebenen Größe fortgesetzt.

Da die Martensitumwandlungspunkte der Plattierungsmaterialien der Basisschicht, der Übergangsschicht und der Arbeitsschicht unterschiedlich sind, wird das Material mit dem höchsten Martensitumwandlungspunkt üblicherweise als Referenzwert für die Zwischenschichttemperatur verwendet. Was das Material der Stützwalze betrifft, muss die Temperatur auf 480 bis 520 °C geregelt werden, die Temperatur muss etwa 20 Stunden lang aufrechterhalten werden und der Ofen muss auf 400 °C abgekühlt werden, bevor mit der Ofenoberfläche begonnen wird. Wiederholen Sie den Wärmebehandlungsprozess des Plattierens und Verbesserns der Struktur, bis die Plattierungsdicke die in der Zeichnung geforderte Größe erreicht.

2.1.5 Wärmebehandlung nach dem Schweißen

Nach dem Schweißen ist eine Dispersionsverfestigungsbehandlung (Anlassen) erforderlich, um Carbide wie V₄C₃, Mo₂C, Cr₇C₃ zur Dispersionsverfestigung vollständig auszufällen, damit nach dem Schweißen eine gute metallografische Struktur der Oberflächenschicht erhalten wird. Passen Sie die Härte der Oberflächenschicht an und beseitigen Sie die Schweißspannung, die durch Wärmeausdehnung und -kontraktion während des Auftragschweißvorgangs verursacht wird. Der Hauptzweck der Wärmebehandlung nach dem Schweißen besteht darin, die Struktur nach dem Schweißen zu verbessern und Schweißspannungen zu beseitigen. Die Stützwalze sollte nach dem Auftragschweißen langsam abgekühlt werden und vor der Wärmebehandlung 250 °C nicht überschreiten. Die Anfangstemperatur des Wärmebehandlungsofens beträgt etwa 280 °C, wird langsam auf 480–520 °C erhitzt und 20 Stunden lang warm gehalten. Im Bereich von 520 bis 450 °C fällt die Temperatur nicht mehr als 10 °C pro Stunde. Wenn die Temperatur auf 450 °C fällt, wird die Stromzufuhr unterbrochen und der Ofen langsam abgekühlt, bevor er bei Raumtemperatur entladen wird.

Nachdem die Stützwalze oberflächengeschweißt wurde, sollte sie langsam abgekühlt werden und die Temperatur sollte 250 °C nicht überschreiten, bevor sie zur Anlassbehandlung in einen speziellen elektrischen Wärmebehandlungsofen gehoben wird. Der Wärmebehandlungsofen erfordert eine gute Temperaturgleichmäßigkeit im Ofen, eine genaue Temperaturmessung und einen präzisen Temperaturkontrollprozess. Das Erhitzen, die Wärmespeicherung und das Abkühlen des gesamten Wärmebehandlungsprozesses müssen streng gemäß den Prozessanforderungen durchgeführt werden.

Um die Leistung des Materials voll zu nutzen, sollte eine Hochtemperaturtemperierung bei 540 bis 560 °C gewählt werden. Eine zu hohe oder zu niedrige Temperierungstemperatur verringert die Härte der Oberflächenschicht. Dies liegt daran, dass bei zu hoher Temperatur die Zersetzung von Martensit und die Aggregation von Carbiden verstärkt werden; bei zu niedriger Temperatur ist der Dispersionsverstärkungseffekt unzureichend. Eine angemessene Temperierungstemperatur wird durch eine ausreichende Temperierungszeit ergänzt. Die metallografische Struktur der Oberflächenschicht nach dem Temperieren besteht aus angelassenem Martensit + Carbide.

Während des Ofenliefervorgangs können dicke Asbestpolster verwendet werden, um die Rollen einzuwickeln und so zu verhindern, dass die Temperatur der Rollen zu schnell abfällt. Gleichzeitig sollte die Anfangstemperatur im Ofen im erforderlichen Bereich der Vorwärmtemperatur der Stützrolle oder der Zwischenschichttemperatur liegen. Während des Heizvorgangs sollte die Heizrate langsam sein, um eine gleichmäßige Temperatur zu gewährleisten. Während des Abkühlvorgangs sollte die Abkühlung ebenfalls langsam erfolgen, um die Entstehung neuer Spannungen zu verhindern. Nachdem die Stützrolle allmählich auf 50 °C abgekühlt ist, kann sie aus dem Ofen genommen und auf natürliche Weise auf Raumtemperatur abkühlen gelassen werden. Gleichzeitig sollte während des Abkühlvorgangs die Temperaturkonsistenz an der Endkante und im Mittelteil des Rollenkörpers sichergestellt werden, um Härteunterschiede zu vermeiden, die durch die schnelle Abkühlung der Endkante verursacht werden.

2.1.6 Stützwalzenzapfenschutz

Der Zapfen muss während des Temperierens geschützt werden. Der Zapfen darf nicht durch die Temperatur des Wärmebehandlungsprozesses beeinflusst werden. Sobald die Temperatur auf den Zapfen einwirkt, oxidiert die Oberfläche des Zapfens, was die Formtoleranz dieses Teils beeinträchtigt und sogar dazu führt, dass die Konzentrizität aufgrund der axialen Biegung ernsthaft außerhalb der Toleranz liegt. Da die Stützrolle schwer ist, das Schweißen lange dauert und sie sich ständig dreht, müssen die Zapfen auf beiden Seiten der Rolle geschützt werden. Zwei Stücke geschmiedeter Buchsen (2900/400 mm × 300 mm) werden entsprechend der Zapfengröße bearbeitet. Nach der Bearbeitung werden sie auf den Zapfen auf beiden Seiten der Rolle montiert und fixiert. Die Rollenbuchsen dürfen sich nicht in Reihe bewegen.

2.2 Oberflächenverfahren

Die Parameter des Auftragsschweißvorgangs sind in Tabelle 3 aufgeführt. Nach der Farbprüfung der Walzenoberfläche und der Ultraschallprüfung wird die Walzenoberfläche gedreht (> 1436 mm), um sicherzustellen, dass keine Risse, Poren und andere Defekte vorhanden sind, die die Auftragsschweißung beeinträchtigen.

Tabelle 3 Prozessparameter für die Oberflächenbearbeitung

Vorwärmtemperatur ℃	Schweißstrom A	Spannung V	Schweißgeschwindigkeit mm/min	Drahtüberstand mm	Zwischenlagentemperatur ℃	Zwischenwärmebehandlung ℃	Wärmebehandlung nach dem Schweißen ℃
350～450	400～550	28~32	380～500	20～35	280～320	450～500	480～520

Das Auftragsschweißen wird in Grundschicht, Übergangsschicht und Arbeitsschicht unterteilt. Die Grundschicht besteht aus zwei Schichten, etwa 7 mm auf einer Seite. Die Übergangsschicht besteht aus zwei Schichten, etwa 7 mm auf einer Seite. Die Arbeitsschicht muss gemäß den Reparaturanforderungen eine mehrschichtige Auftragsschweißung auf der Walzenoberfläche durchführen. Nach 20 bis 30 mm Zwischenauftragsschweißen muss eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, bis der Walzenoberflächendurchmesser die vereinbarten Anforderungen erreicht. Vor dem Auftragen werden Schweißdraht und Flussmittel bei 200 °C getrocknet und 2 Stunden lang aufbewahrt.

Die erste Wärmebehandlung der Ofenversiegelung: Auf >200 °C erhitzen und 4–6 Stunden halten, auf >300 °C erhitzen und 5–10 Stunden halten, auf >400 °C erhitzen und 5–10 Stunden halten, auf >560 °C erhitzen und 20–30 Stunden halten. Den Ofen auf <400 °C abkühlen lassen und für die erste Oberflächenschweißung öffnen. Die beiden Basisschichten mit Stellite ∅ 4 mm, 108 Schweißdraht + 260 Flussmittel verschweißen. Die beiden Übergangsschichten mit Stellite ∅04 mm, 107M Schweißdraht + 260 Flussmittel verschweißen und die harte Oberfläche mit 254 Schweißdraht + 260 Flussmittel auf ∅1491 mm × 2090 mm verschweißen.

Die zweite Wärmebehandlung der Ofenversiegelung: Auf >200 °C erhitzen und 4–8 Stunden halten, auf >400 °C erhitzen und 10–14 Stunden halten, auf >560 °C erhitzen und 8–12 Stunden halten. Den Ofen auf <400 °C abkühlen lassen und den Ofen für die zweite Auftragsschweißung öffnen. Dabei Stellite 254-Schweißdraht + 260-Flussmittel verwenden, um auf ∅1545 mm × 2075 mm zu schweißen.

Dritte Wärmebehandlung zum Versiegeln des Ofens: Abkühlen auf 200 °C und Halten für 5–9 Stunden, Erhitzen auf >300 °C und Halten für 8–10 Stunden, Erhitzen auf >400 °C und Halten für 8–10 Stunden, Erhitzen auf >560 °C und Halten für 5–8 Stunden. Den Ofen auf <400 °C abkühlen und für die dritte Oberflächenschweißung öffnen. Verwenden Sie Stellite 254-Schweißdraht + 260-Flussmittel zum Schweißen auf ∅1594,5 mm × 2065 mm.

Vierte Wärmebehandlung zur Ofenversiegelung: auf >200 °C erhitzen und 6–8 Stunden halten, auf >300 °C erhitzen und 6–8 Stunden halten, auf >400 °C erhitzen und 8–10 Stunden halten, auf >560 °C erhitzen und 8–10 Stunden halten. Den Ofen auf Raumtemperatur abkühlen lassen.

Die Oberflächenoberfläche muss glatt und frei von Defekten wie Rissen und Poren sein. Die Oberflächenschicht hat eine dichte Struktur, keine Defekte und eine stabile Qualität. Die typische Oberflächenschichtstruktur ist in Abbildung 1 dargestellt.

(a) geringe Vergrößerung (b) hohe Vergrößerung

Abbildung 1 Metallografische Struktur der Oberflächenschicht

3 Härte und industrielle Anwendung von Plattierwalzen

Die Härte der Plattierrolle ist in Tabelle 4 aufgeführt. Es ist ersichtlich, dass die Oberflächenhärte der Auftragsschweißung 61–63 HSD beträgt und damit den Anforderungen entspricht.

Seit die reparierte Stützrolle im September 2012 zum ersten Mal in der Maschine verwendet wurde, wurde sie 10 Mal in der unteren Rollenstation R3 verwendet. Einzelheiten finden Sie in Tabelle 5. Die Verschleißergebnisse zeigen, dass bei normalen Rollenwechselzyklen der relative Verschleiß der Stützrolle 0764# zwischen 0,2 und 0,4 mm liegt, was dem Niveau gewöhnlicher Rollen entspricht.

Tabelle 4 0764# Härtetestergebnisse der Stützwalze (HSD)

Walzenkörper	1	2	3	4	5
Buslinie 1	62	62	62	62	62
Buslinie 2	62	63	62	62	61
Buslinie 3	62	62	63	63	62
Buslinie 4	61	62	62	62	62

Tabelle 5 0764# - Nutzungsverlauf der Stützrolle

Seriennummer	Datum der Inbetriebnahme der Maschine	Datum der Abnahme der Maschine	Maschinendurchmesser mm	Rollende Tonnage	Durchmesser vor dem Schleifen mm	Absoluter Verschleiß mm	Relativer Verschleiß mm	Durchmesser nach dem Schleifen mm
1	2012.09.13	2012.09.28	1583.30	25600	1582.90	0.40	0.1054	1581.85
2	2012.10.09	2012.11.08	1581.85	453318	1580.95	0.90	0.3408	1577.85
3	2012.12.04	2013.01.05	1577.85	456413	1577.05	0.80	0.3312	1573.50
4	2013.01.29	2013.02.26	1573.50	360362	1572.80	0.70	0.2014	1570.00
5	2013.03.29	2013.04.23	1570.00	367017	1569.00	1.00	0.3140	1566.10
6	2013.08.12	2013.09.17	1566.10	539741	1565.50	0.60	0.2865	1562.00
7	2013.10.28	2013.12.06	1562.00	477281	1561.61	0.39	0.3017	1558.20
8	2014.01.07	2014.02.02	1558.20	393157	1557.80	0.40	0.3805	1554.40
9	2014.03.31	2014.05.03	1554.40	529014	1553.45	0.95	0.3307	1550.40
10	2014.06.04	2014.07.03	1550.40	452598	1549.60	0.80	0.2578	1546.40

4 Fazit

(1) Das Schweißdrahtmaterial jeder Auftragsschicht wird bestimmt, die Drahtzusammensetzung der Arbeitsschicht besteht aus Cr5Ni3Mo3 und die der Basisschicht aus 20CrNiMo.

(2) Durch Drehbearbeitung muss die verbleibende Ermüdungsschicht auf der Walzenoberfläche entfernt werden. Die Vorwärmtemperatur, die Zwischenschichttemperatur und die Wärmebehandlungstemperatur nach dem Schweißen sollten höher sein als die martensitische Umwandlungstemperatur des Grundmetalls und des Plattierungsmaterials. Während des Oberflächenbearbeitungsprozesses müssen Buchsen verwendet werden, um den Stützwalzenzapfen zu schützen.

(3) Die durch Oberflächenbehandlung reparierten Stützrollen können die Nutzungsanforderungen der R3- und R4-Rahmen der Produktionslinie 2050 erfüllen. Die Millimeterdicke der Plattierungsrolle entspricht der einer gewöhnlichen Stützrolle. Die Förderung und Anwendung der Oberflächenreparaturtechnologie für Stützrollen hat gute wirtschaftliche und soziale Vorteile.