在軋製生產中 ，軋輥與所軋金屬直接接觸 ，使金屬產生塑性變形 ，是軋機的主要變形工具 。軋輥是軋機大型消耗性不見 ，在整個生產過程中軋輥因磨損而消耗的部分約占軋輥總重量的10%~20% ，而大量的軋輥消耗是由於修複過程中局部缺陷而導致報廢的 。因此 ，如何提高軋輥的使用壽命 ，對軋輥進行修舊利廢 ，成為降低產品成本的一個重要途徑 。
軋輥堆焊是指去除軋輥表麵的疲勞層或缺陷後 ，用合適的堆焊材料 、采用科學的工藝方法將其修複至原始輥徑的過程 ，它的主要優點是軋輥使用前後的輥徑不變 。因此軋輥堆焊技術為軋輥生產中降低軋輥消耗 、提高軋輥使用壽命提供了可能 。
各種堆焊技術的特點
目前在國內外冶金行業使用的堆焊技術有噴鍍 、氣體保護焊 、埋弧焊 、電渣焊 ，其中軋輥埋弧焊是應用最廣泛的工藝 ，具有生產效率高 、質量好 、經濟效益較好的優點 。各種工藝特點如表1 。
表1 各種工藝特點
噴鍍
氣體保護焊
埋弧焊
電渣焊
熔敷速度/kg·h-1
＞20
＞10
＞30
200~400
堆焊厚度/mm
＞4
10~20
＞100
15~100
堆焊特點
單層或多層
多層
多層
多層
第一層稀釋率/%
理論上為0
8~50
8~50
8~50
結合形式
機械
冶金
冶金
冶金
軋輥堆焊材料
軋輥根據其使用要求的不同 ，對堆焊材料的選擇也不同 ，按其合金類型可歸納為八類 ：
1 低合金鋼 ：此類合金價格便宜 ，堆焊金屬組織以索氏體或屈氏體為主 ，衝擊韌性好 ，抗裂性好 ，硬度HRC30~35 ，易於加工 。具有一定的耐磨性 ，但不能進一步提高軋輥使用壽命 。
2 熱作模具鋼 ：該類材料具有良好的紅硬性 、高溫耐磨性及較高的衝擊韌性 ，焊後消除應力退火後 ，硬度一般在HRC45~50 ，使用壽命比原軋輥提高1~5倍 。
3 馬氏體鋼 ：焊接性能好 、耐磨 、耐熱性能也較好 ，但成本較貴 。
4 彌散硬化鋼 ：15Cr3Mo2MnV等 ，焊態硬度HRC35~38 ，易加工 。經560℃ ，保溫15小時彌散硬化處理後 ，硬度可提高到HRC46~47 。
5 奧氏體加工硬化鋼 ：此類材料焊後硬度較低 ，但使用過程中由於冷加工硬化而大幅度提高 。該合金係多用於深孔槽軋輥的孔型堆焊 。
6 合金鑄鐵 ：這類合金具有很高的硬度和耐磨性 、良好的熱穩定性和抗氧化性 。由於含碳很高 ，無法拔絲故埋弧焊很難 ，隻能鑄成管子作為電極進行電渣堆焊 。堆焊軋輥比同樣成分鑄造輥耐磨性提高1.5~2倍 ，而成本比複合鑄鐵軋輥低1倍 。
7 高碳合金鋼：該類材料含炭量及合金元素較高 ，為防止堆焊時出現裂紋 ，要求較高的預熱溫度和層間溫度 ，堆焊後要進行一定的熱處理 。
8 馬氏體時效鋼 ：該材料為Fe-Ni-Co-Mo合金係 ，焊態低硬度 ，便於加工 ，經時效處理硬度大為提高 。
上麵介紹了集中主要堆焊合金係統的可焊性 、抗裂性、加工性及經濟性 ，在具體選材時要根據軋輥類型 、工作條件 ，預期壽命及設備條件等 ，進行綜合分析 、以選區合適的材料 。
軋輥堆焊工藝
嚴格執行正確的軋輥堆焊工藝 ，是保證軋輥堆焊質量的好壞及成功與否的決定性因素 。軋輥堆焊過程包括以下步驟 ：
1 堆焊前采用機械加工方法 ，對堆焊孔型進行粗加工 ，去除軋輥表麵的疲勞層及缺陷 ，特別是裂紋必須徹底清除 ，對多次堆焊的軋輥 ，應經超聲波探傷 ，檢查內部情況 ，在確認無裂紋的情況下方可進行焊接 。
2 預熱
由於軋輥及堆焊材料均為含炭量和合金元素較高的材料 ，加之軋輥輥徑大 、剛性大 、冷卻速度快 ，很容易在焊接時造成脆性區 ，並且由於溫度不均形成很大的熱應力造成裂紋 。為了防止裂紋的發生 ，堆焊前必須對軋輥進行預熱 ，預熱溫度由輥身及堆焊材料成分而定 。為了使軋輥表麵得到均勻的硬度 ，預熱溫度應在材料的Ms點以上 。為了減少熱應力 ，加熱速度也應當控製 ，特別是大軋輥 ，升溫速度開始100℃采用約20℃/h ，之後可為40℃/h 。要求均勻加熱 。
3 焊接
焊接是堆焊成敗的關鍵環節 ，要獲得理想的堆焊層必須綜合考慮某些可變因素 ，如 ：焊接電壓 、焊接速度 、軋輥轉速 、軋輥的保溫 、焊接電流 、焊接材料等 ，對一些含碳及合金元素高的輥芯 ，為防止脆性區的裂紋 ，除一定的預熱措施外 ，多采用低碳低合金過渡層進行預先堆焊過渡層 。
4 焊後處理
這是軋輥堆焊的最後一道工序 ，為了減少由於表麵和內部冷速不一造成體積應力而引起裂紋 ，要控製冷速 。一般控製冷速和加熱速度大致相同 ，冷至100℃時要保溫一定時間 ，冷至50℃以下可不再控製冷速 。為了消除焊接殘餘應力 ，必須進行回火處理 ，回火溫度視軋輥使用條件 ，一般控製在450~600℃之間 。回火溫度高，內應力消除徹底 ，但硬度降低。因而回火溫度的選擇 ，既要保證軋輥表麵一定的硬度 ，又要盡量消除內應力 。回火的保溫時間通常取每一寸直徑保溫一小時 ，多在4~10小時內選取 ，冷卻大部分是隨爐緩冷 ，降溫至150℃後可空冷 。
結論
軋輥堆焊作為“複活”軋輥的一項先進技術 ，具有如下優點 ：
1 堆焊後的軋輥使用壽命普遍提高一倍以上 。
2 極大的降低了噸鋼成本 ，提高了生產效率 。
3 堆焊後的軋輥具有良好的抗裂性 、耐磨性 、耐冷熱疲勞性 。