25CrMo花辊的焊接工艺改进

罗 敏

(中国第二重型机械集团万信工程设备有限责任公司，四川618013)

花辊是800 mm热精轧机中的部件，位于热精轧机的一前一后，承载和输送红热钢板，要求辊子具有耐高温和抗磨损特性。花辊材质为25CrMo，是中等含C量调质钢。钢中加入的合金元素较多，其强度高淬透性好，冷裂倾向较为严重，焊接性差。花辊结构见图1。它由辊套和辊头组焊而成。花辊的化学成分见表1，其力学性能见表2。

1 花辊的焊接工艺

1.1 传统焊接方法

表1 花辊的化学成分(质量分数，%)Table 1 The chemical composition of delivery roll (mass fraction, %)

表2 花辊的力学性能Table 2 The mechanical property of delivery roll

图1 花辊结构图Figure 1 The structure chart of delivery roll

花辊传统焊接方法为手工电弧焊，焊条牌号为R307。辊套内端面加工有12×45°的倒角，即单边V形坡口。焊接过程中没有预热及焊后热处理。焊接完成后，对焊缝表面进行加工时发现有不少辊子的焊缝中有裂纹，长度在10 mm～20 mm不等；母材和焊缝的接合处也有熔合裂纹出现，并伴有少量夹渣，是不合格品。用这种工艺方法生产的产品合格率在80%左右。为提高产品一次合格率，我们改进了原有的焊接工艺。

1.2 改进的焊接工艺

花辊材质为25CrMo，其强度高、焊接性差、冷裂纹倾向较为严重的原因是在500℃以下的温度区间过冷奥氏体具有更高的稳定性。因Ms点较低，在低温下形成的马氏体一般难以产生“自回火”现象。焊接这类钢时，应根据等强度原则选择焊条。为了防止冷裂纹的产生，不仅应采取焊前预热措施，还要在焊后进行及时的回火处理。

改进后的焊接方法仍为手工电弧焊。电源极性为直流反接，焊条牌号为J857CrNi，每件花辊焊条使用量是∅3.2 mm的2 kg，∅4.0 mm的7 kg。操作步骤为: 加工掉已焊的焊缝，并同时加工成单边U形坡口，见图2。对加工好的坡口面进行着色探伤，检查裂纹是否完全去除干净。如果还有裂纹，则需进一步清除，直到没有裂纹为止。

为了对花辊进行预热和焊后热处理，制作了两件天然气加热器。即用∅40 mm的管子均匀分布的钻上∅3 mm的孔，孔的间隔为80 mm，弯成∅250 mm～300 mm的圈。

将花辊放在一个由石棉板搭成的小空间内，对花辊的一头预热250～300℃，且升温速度不大于50℃/h。同时用焊条烘干箱对焊条进行400℃、1 h的烘烤。焊条用多少烘多少，焊条反复烘焙次数不要超过3次。

焊接时将花辊竖置，使焊缝处于平焊位置。用∅3.2 mm的焊条焊两层，焊接电流为(90～120)A。再用∅4 mm的焊条填充和盖面，焊接电流为(140～180)A，焊角高6 mm。各焊层的焊缝接头不要处于同一位置，每一层药皮必须清理干净。

当一头焊完后，用加热器对着焊完的焊缝加热，同时将另一头焊缝处于平焊位置，用加热器对着坡口预热至250～300℃后焊接。焊完后用加热器将两焊缝加热至发蓝，然后用石棉布将整个花辊包裹，缓慢冷却到室温。

2 焊后产品检验结果

当产品缓慢冷却到室温后，再上设备进行加工。在加工过程中直至加工完毕，目测无裂纹出现，再经过渗透探伤检验，所有花辊组焊产品完全合格。

3 结论

采用J857CrNi焊条焊接25CrMo钢，在工艺上适当采取预热和回火保温，焊接后的焊缝质量稳定可靠。相对于原先的焊接工艺不仅降低了焊接成本，提高了生产效率，而且还保证了产品的100%合格率。改进后的焊接工艺经过生产实践证明完全可以推广运用。