1埋弧堆焊的特点
埋弧焊是指通过在焊剂层下燃烧的电弧熔化焊丝，并与焊剂中特定成分发生金属冶炼反应而进行焊接的焊接方法。埋弧焊自动化程度比较高，焊工劳动强度相对较小，受送丝设备和行走或移动设备的限制较大，焊接工况适用范围略小。但焊接电流电压规范大，尤其适用于中厚板或大型工件等焊接量较大，熔敷率要求高的场合。适用焊缝形式主要有直缝、环缝等。堆焊是埋弧焊的重要应用方向之一，尤其适合大工件大作业量的情况，如本文所研究的轧辊堆焊。
2轧辊埋弧堆焊工艺自身特点
首先，作为母材的轧辊，种类多，尺寸差异大，材料成分复杂多样。这就要求熔深和热输入量等各焊接参数易于控制和调节。其次，轧辊埋弧堆焊，要求焊接过程稳定，焊缝一次成型，尽量减少接头和中断；此外，焊接电压电流大，熔覆率要求高，持续时间长，耗能大也是其显著特点。
3轧辊埋弧堆焊工艺对焊接设备提出的要求
轧辊埋弧堆焊工艺自身的特点，就要求轧辊埋弧堆焊设备适应性强，满足多种轧辊的焊接要求，尤其应当具备波形控制功能，能够细致调节各焊接参数。波形参数的可调性，也保证了设备的焊接效率，焊接稳定性和持续工作能力，降低了焊接缺陷率。此外，输出功率大，可靠性高，节能，也是轧棍埋弧堆焊工艺对轧辊埋弧堆焊设备提出的要求。
3.1焊接输出频率与交流埋弧轧辊堆焊工艺的关系
焊接输出频率一般设定在10-100Hz的范围内，频率高时，电弧稳定，熔深小。反之，频率低时，电弧稳定性降低，熔深大。体现在焊缝上，频率越高，焊缝越宽，焊接余高越小，热影响区稍微增大。
当进行小直径轧辊焊接或者对要求堆焊层厚度控制在较低值的情况，可适当提高焊接频率，降低熔深，调节热输入量，提高电弧稳定性以满足此时轧辊堆焊工艺的要求。
工艺实践证明，挥接热输入量的控制与最终堆焊金属层的耐磨性直接关联，通过实际工艺参数的摸索及建模仿真，可以通过焊接输出频率的设置，找到特定种类轧辊的最优焊接热输入量，从而得到耐磨性最优的堆焊金属层。
3.2正反向电流比例与交流埋弧轧辊堆焊工艺的关系
交流埋弧焊输出方波波形的正反向电流比例，一般可在25％-75％间调整。
3.3正反向电流幅值和交流埋弧轧辊堆焊工艺的关系
反向（正接）电流的幅值与熔敷率成正比，正向（反接）电流幅值与熔深成正比。因此，交流偏置设为0-25％时，熔深明显增加；而交流偏置设为－25％-0％时，熔敷率明显增加。
4埋弧堆焊设备
4.1结构组成
辊压机挤压辊埋弧堆焊装置主要由动力减速机构、滚轮、台车式堆焊框架、埋弧焊装置、焊剂分筛回收装置、燃气加热装置等部分组成。动力减速机构通过电机、减速机构、PLC变频调速器提供了低速、大扭矩动力。驱动滚轮与减速机构终端的输出轴相连，堆焊的挤压辊两端轴颈安装托圈后放置在驱动滚轮、从动滚轮上，并且从动滚轮可根据挤压辊的长度调节位置，满足不同尺寸的挤压辊的装配、堆焊。
台车式堆焊框架是分体式结构，由前、后两个可沿轨道移动的独立台车式堆焊框架组成，堆焊前分开，便于吊装待堆焊的挤压辊，在堆焊时闭合。台车式堆焊框架上部是堆焊平台，中间是保温壳体，底部是台车底盘。操作侧的台车式堆焊框架下方有掀翻式保温盖、分筛槽、焊剂回收小车及燃气喷管，燃气喷管用于加热辊面，控制辊面温度。非操作侧的台车式堆焊框架下方的保温层有倾斜坡度，保温层表面覆盖一层不锈钢板，不锈钢板有利于焊剂、焊渣流淌。台车式堆焊框架的上方是堆焊平台，焊接堆焊装置、焊接控制设备置于该平台上，操作侧、非操作侧的两个台车式堆焊框架拼接成整体后，并在接合处形成一个镂空的堆焊槽口。
该装置对挤压辊表面连续堆焊时，两侧的台车式堆焊框架闭合，焊剂回收小车移至分筛槽的下方，堆焊产生的熔池表面残留焊剂和焊渣随挤压辊的旋转、脱落，沿台车式堆焊框架下方斜坡流淌堆积到分筛槽处，实现残留焊剂与焊渣的分离。
4.2使用方法及应用实例
辊压机挤压辊埋弧堆焊装置结构较简单，使用维护方便。
埋弧堆焊前，台车式堆焊框架沿轨道分开。待堆焊的辊压机挤压辊安装轴颈保护托圈，吊装至滚轮架上，通过动力减速机构使挤压辊能够连续转动。台车式堆焊框架再沿轨道合上并固定，挤压辊待堆焊的主体部分封闭于保温壳体内。保温壳体两端的通孔与辊颈间的配合间隙尽量小（一般约10 mm)，以提高保温效果。台车式堆焊框架上方堆焊槽口填塞移动式耐火纤维炉衬盖板保温。掀翻式保温盖放下，留约20 mm间隙，燃气喷管上有若干火口，通过红外测温装置测量辊面温度、调节火口燃气流量控制火焰大小，实现对辊体加热、保温。加热过程中挤压辊连续转动，便于传热。
埋弧堆焊时，掀翻式保温盖打开，移开塞紧在堆焊槽口内的耐火纤维炉衬盖板，埋弧焊导电嘴进入堆焊槽口对辊面实施堆焊。堆焊过程中，燃气喷管始终通过火焰加热以保证辊面温度。堆焊时，辊面上方的残留焊剂、焊渣沿台车式堆焊框架下方斜坡流淌堆积到分筛槽处，操作者适时对焊剂、焊渣分筛，焊剂抖落至下方焊剂回收小车中。
该堆焊装置内部仅有少量燃气喷管加热装置，控制温度不超过400℃，能满足挤压辊堆焊时温度控制要求，目前已应用于烧结矿破碎辊、干熄焦挤压辊等辊体的表面埋弧堆焊修复。由于该堆焊装置内部没有电热元件布置，操作维护方便，使用成本低。
某钢铁公司干熄焦生产全部采用辊压机挤压辊对焦炭分级破碎，该破碎工艺为粗磨、精磨两级辊压机破碎，粗磨破碎采用一对挤压辊，调节辊缝间隙为8~10 mm，块状干熄焦从辊压机上方喂入挤压辊缝隙，经挤压后从下方挤出，落料到皮带输送机输送到精磨辊压机上方喂料口。精磨辊压机采用上下各2组共4根挤压辊，每组挤压辊的辊缝间隙约为3 mm，粗磨干熄焦颗粒喂入挤压辊缝隙，经挤压后从下方排出，获得粒径小于3 mm的细焦粒，然后落料到皮带输送机输送到下级工位。普通铸造挤压辊使用寿命1~2个月，不仅备件成本高，而且换辊周期长，影响生产节奏。近年来上海梅山科技公司应用上述堆焊装置开展挤压辊的表面耐磨堆焊修复强化再利用，取得积极效果。
粗磨辊压机的挤压辊的辊面采用埋弧堆焊的方法，堆焊3~5 mm厚度的司太立108牌号的打底层和一定厚度的高铬铸铁耐磨合金工作层，其工作层硬度为62~66 HRC。精磨辊压机的挤压辊的辊面也采用埋弧堆焊的方法，堆焊3~5 mm厚度打底层和一定厚度的Cr5NiMoW系耐磨合金工作层，其工作层硬度为57~60 HRC。上述不同挤压辊采用不同成分的合金主要依据不同位置工况，粗磨、精磨对干熄焦的焦粒大小、均匀度要求不同。正常运行情况下，堆焊修复的辊压机粗磨挤压辊、精磨挤压辊使用寿命分别可达5~6个月、3~4个月。这些服役下线后的挤压辊仍可以通过车削去净疲劳层、探伤合格后继续堆焊耐磨合金，实现绿色再制造。
5结束语
轧辊埋弧堆焊的修复方法，通过合金化等手段提高轧辊材质的硬度和耐磨性，为国内外所广泛采用。辊压机挤压辊埋弧堆焊装置结构紧凑，设计合理，操作维护方便，使用成本低，特别适合表面高硬度的破碎辊、挤压辊的埋弧堆焊。
参考文献：
[1]王继生，张光宇，王素玲.辊压机技术及其发展[J]，水泥工程，2011(2):44-49.
[2]郭林.耐磨破碎机辊子的研制与应用[J].铸造技术，2010，31(6):793-794
