Prasa walcowa to powszechnie stosowane, wysokowydajne i energooszczędne urządzenie do mielenia, szczególnie odpowiednie do wstępnego mielenia klinkieru cementowego. Jest również skuteczna w mieleniu wapienia, żużla wielkopiecowego, wapienia piaskowca, węgla surowego, gipsu, piasku kwarcowego, rudy żelaza i innych materiałów. Główną cechą prasy walcowej jest wytłaczanie materiałów pod wysokim ciśnieniem od 50 do 300 MPa w celu osiągnięcia zamierzonego rozdrobnienia. Powierzchnia walca prasy walcowej jest narażona na zużycie ścierne pod wpływem wysokich naprężeń w ekstremalnie trudnych warunkach pracy, a zużycie jest nieuniknione po pewnym okresie użytkowania. Ponadto, z powodu ciał obcych, takich jak bloki żelaza, lub nieprawidłowej obsługi prowadzącej do zbyt małej szczeliny walca, na tulei walca prasy walcowej mogą wystąpić odpryski lub łuszczenia zmęczeniowe niskocyklowe.

Materiał korpusu walca to stal kuta 34CrNiMoA lub 42CrMo, która jest bardzo droga. W większości przypadków wymiana jest niemożliwa, a jedyną opcją jest naprawa na miejscu. Dlatego podczas produkcji prasy walcowej należy zastosować skuteczną ochronę powierzchni walca wytłaczającego. Obecnie nakładanie materiałów odpornych na zużycie na powierzchnię walca wytłaczającego jest uznawane za najskuteczniejszą i najwygodniejszą metodę.

Występuje znaczna różnica wytrzymałości między warstwą odporną na zużycie o wysokiej twardości na powierzchni walca a materiałem korpusu walca. Bezpośrednie nakładanie warstwy odpornej na zużycie na korpus walca jest podatne na problemy z odpryskiwaniem na dużych powierzchniach. Dlatego konieczne jest zaprojektowanie materiałów o różnych poziomach wytrzymałości między warstwą odporną na zużycie na powierzchni walca a materiałem korpusu walca, aby zapewnić niezawodność napawania. Oprócz zapewnienia odporności na zużycie warstwy wzoru powierzchni walca, należy również zagwarantować odporność warstwy przejściowej na odpryskiwanie zmęczeniowe. Dlatego materiał warstwy przejściowej dla prasy walcowej musi charakteryzować się dobrą plastycznością i wytrzymałością.

Materiałem tulei walca jest zazwyczaj stal stopowa o średniej zawartości węgla, na przykład 42CrMo, która jest hartowana i odpuszczana po kuciu. Stal 42CrMo charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, wysoką hartownością, dobrą ciągliwością, niewielkim odkształceniem podczas hartowania oraz wysoką wytrzymałością na pełzanie i pękanie w wysokich temperaturach. Jest stosowana do produkcji odkuwek wymagających wyższej wytrzymałości i większych przekrojów po hartowaniu i odpuszczeniu niż stal 35CrMo. Całkowity równoważnik węgla dla 42CrMo wynosi 0,78%. Ze względu na wysoki równoważnik węgla ma on silną tendencję do hartowania i jest stosunkowo trudno spawalnym materiałem. Pierwiastki takie jak Mn i Mo w jego składzie zwiększają podatność na powstawanie białych plam i są podatne na opóźnione pękanie. Gdy zawartość P i S jest również wysoka, istnieje prawdopodobieństwo wystąpienia pęknięć na gorąco. Aby zapobiec pękaniu na gorąco, wybrany drut spawalniczy powinien mieć niską zawartość C, P i S oraz wysoką zawartość Mn, aby poprawić odsiarczanie. Mikrostruktura po hartowaniu i odpuszczaniu to odpuszczony sorbit zachowujący orientację martenzytyczną.

Druty spawalnicze serii T firmy Shandong Xinyuan Botong to druty spawalnicze z rdzeniem topnikowym z żeliwa wysokochromowego Fe-Cr-C, charakteryzujące się samoosłoną, minimalną ilością żużla lub brakiem żużla bez dodatku środków żużlotwórczych. Jako pionier w dziedzinie napawania łukiem otwartym w Chinach, druty te cieszą się dużym udziałem w rynku i uznaniem w branży. Ich odporność na zużycie stopu pozwala na zachowanie dobrej twardości i odporności na zużycie nawet w wysokich temperaturach powyżej 350°C. Twardość warstwy roboczej odpornej na zużycie po napawaniu sięga 60 HRC lub więcej, z dużą liczbą mikropęknięć.

W przypadku napawania odpornymi na zużycie drutami rdzeniowymi z rdzeniem topnikowym bezpośrednio na metal bazowy, ze względu na dużą różnicę temperatur topnienia między warstwą ochronną a metalem bazowym, topienie jest asynchroniczne. Metal o niskiej temperaturze topnienia topi się przedwcześnie, powodując osiadanie lub brak połączenia z metalem o wysokiej temperaturze topnienia. Ponadto metal o wysokiej temperaturze topnienia krzepnie i kurczy się wcześniej, co powoduje naprężenia w metalu o niskiej temperaturze topnienia, który jest jeszcze częściowo zestalony i osłabiony, co może prowadzić do pęknięć.

Ponadto, współczynniki rozszerzalności liniowej obu mikrostruktur znacznie się różnią. Nierównomierny skurcz chłodzący między nimi spowoduje duże wewnętrzne naprężenia powierzchniowe, co w ciężkich przypadkach może prowadzić do pęknięć powierzchniowych. Podczas pracy w wysokich temperaturach powstają naprężenia termiczne. Tego naprężenia termicznego nie da się wyeliminować (obróbka cieplna po spawaniu może wyeliminować naprężenia szczątkowe, ale naprężenia termiczne powstają podczas eksploatacji).

Zgodnie z powyższymi warunkami pracy, ten stan nie dotyczy już spawania stali różnoimiennych, takich jak spawanie stali różnoimiennych F (ferrytycznych), M (martenzytycznych) i A (austenitycznych). Ten stan pracy powinien obejmować spawanie stali stopowej o średniej zawartości węgla i odpornego na zużycie żeliwa białego o wysokiej zawartości chromu. Specjalnie opracowany materiał warstwy przejściowej musi charakteryzować się wysoką wytrzymałością i właściwościami zapobiegającymi pękaniu, a materiał napawany musi charakteryzować się doskonałą odpornością na pękanie i udarnością. Powinien on skutecznie zapobiegać rozprzestrzenianiu się pęknięć spawalniczych i zmęczeniowych na powierzchni walca w kierunku korpusu walca, skutecznie chroniąc go przed uszkodzeniem.

Metoda napawania izolacyjnego jest stosowana pomiędzy stalą stopową o średniej zawartości węgla a warstwą napawania odporną na zużycie. Metal o współczynniku rozszerzalności liniowej między tymi dwoma metalami jest wybierany jako spoiwo dla warstwy przejściowej, aby zmniejszyć naprężenia cieplne spowodowane różnicą współczynników rozszerzalności liniowej. Aby rozwiązać powyższe problemy, należy również rozważyć kwestie kosztów. W przeciwieństwie do przemysłu chemicznego i przemysłu zbiorników ciśnieniowych kotłów, warstwa izolacyjna ma dużą grubość. Jeśli do napawania warstwy izolacyjnej zostaną użyte konwencjonalne materiały spawalnicze ze stali nierdzewnej austenitycznej (18-8), koszty będą bardzo wysokie. Ponadto należy uwzględnić wytrzymałość i plastyczność strefy stopienia z warstwą napawania odporną na zużycie. W tej warstwie zachodzi migracja węgla "", co powoduje nawęglone i odwęglone strefy przejściowe. Nagła zmiana twardości w tych strefach spowoduje niekorzystne skutki, łatwo prowadząc do zmęczenia materiału w tych obszarach.

Jednak ze względu na niedobór zasobów niklu i niedawny gwałtowny wzrost jego ceny, konieczne jest zastąpienie niklu innymi pierwiastkami w celu obniżenia kosztów. Wpływ manganu na austenit jest podobny do wpływu niklu. Dlatego mangan może być stosowany zamiast niklu do produkcji tanich materiałów spawalniczych ze stali nierdzewnej austenitycznej.

Węgiel jest pierwiastkiem silnie austenitotwórczym, o zdolności tworzenia austenitu 30 razy większej niż nikiel. Nie można go jednak dodawać do stali nierdzewnej odpornej na korozję, ponieważ powoduje korozję uczulającą i późniejsze problemy z korozją międzykrystaliczną po spawaniu. W tych warunkach pracy zawartość węgla w odpornym na zużycie drucie spawalniczym z rdzeniem topnikowym po napawaniu przekracza 4%. Zbyt wysoka zawartość węgla zwiększa twardość i kruchość spoiny, co nie sprzyja jej wytrzymałości.

Aby zapobiec korozji międzykrystalicznej stali nierdzewnej chromowo-niklowej, takiej jak 18-8, zawartość węgla w stali jest zazwyczaj obniżana poniżej 0,03% lub dodawane są pierwiastki o silniejszym powinowactwie do węgla niż chrom (takie jak tytan lub niob), aby zapobiec tworzeniu się węglików chromu. W tych warunkach pracy, gdzie głównymi wymaganiami są wysoka twardość i odporność na zużycie, zawartość węgla w stali jest zwiększana, aby spełnić wymagania dotyczące twardości i odporności na zużycie.

Zarówno mangan, jak i nikiel są pierwiastkami austenitotwórczymi, co oznacza, że ​​mogą tworzyć nieskończenie mieszalny roztwór stały (austenit) z żelazem. Rolą manganu nie jest jednak tworzenie austenitu, lecz obniżenie krytycznej szybkości hartowania stali, zwiększenie stabilności austenitu podczas chłodzenia, hamowanie rozkładu austenitu i umożliwienie utrzymania austenitu utworzonego w wysokich temperaturach w temperaturze pokojowej. Mangan ma niewielki wpływ na poprawę odporności stali na korozję. Dlatego w warunkach pracy, w których odporność na korozję nie jest wymagana, całkowicie możliwe jest użycie Mn zamiast Ni w celu uzyskania jednofazowej struktury austenitu. Jednocześnie Mn ma większy wpływ na wzmocnienie roztworu stałego niż Ni, co może poprawić właściwości stali. Ponadto utworzony MnS może zastąpić FeS, co zapobiega pękaniu na gorąco, a tym samym jest korzystne dla spawania. Mangan może również kompensować niekorzystne działanie niektórych szkodliwych pierwiastków i jest pierwiastkiem zmniejszającym podatność na pękanie podczas krzepnięcia.

Azot jest również pierwiastkiem silnie austenitotwórczym, o zdolności tworzenia austenitu 30 razy większej niż nikiel. Jest jednak gazem, dlatego można dodać tylko ograniczoną ilość azotu, aby uniknąć problemów z porowatością. Ze wzoru na równoważnik niklu wynika, że ​​dodanie manganu nie jest zbyt skuteczne w tworzeniu austenitu. Dodanie manganu może jednak rozpuścić więcej azotu w stali nierdzewnej, a azot jest bardzo silnym pierwiastkiem austenitotwórczym. Azot o zawartości 0,25% ma zdolność tworzenia austenitu równą 7,5% niklu. Zawartość manganu nie powinna być jednak zbyt wysoka, w przeciwnym razie łatwo o powstanie gruboziarnistych ziaren podczas krzepnięcia i pracy w wysokich temperaturach, co zwiększa kruchość materiału. Dlatego nie należy dodawać nadmiernych ilości manganu i azotu.

W przypadku braku niklu lub jego niskiej zawartości, aby uzyskać strukturę 100% austenitu, można zmniejszyć dodatek chromu, odnosząc się do diagramu Schaefflera. Chociaż prowadzi to do zmniejszenia odporności na korozję, jest to możliwe w warunkach pracy charakteryzujących się jedynie udarnością i zużyciem, bez korozji lub jej niewielkim narażeniem. Przy obniżonej zawartości chromu i wysokiej zawartości węgla, aby zapobiec tworzeniu się węglików chromu, można dodać pewną ilość pierwiastków silnie węglikotwórczych, takich jak niob i tytan.

W stali nierdzewnej serii 200, mangan i azot zastępują nikiel wystarczającą ilością, aby utworzyć strukturę 100% austenitu. Im niższa zawartość niklu, tym wyższe wymagane ilości manganu i azotu. Na przykład, stal nierdzewna typu 201 zawiera tylko 4,5% niklu i 0,25% azotu. Zgodnie ze wzorem na równoważnik niklu, ta zawartość azotu ma zdolność tworzenia austenitu równą 7,5% niklu, więc możliwe jest również utworzenie struktury 100% austenitu. Na tym właśnie polega zasada formowania stali nierdzewnej serii 200.

Bazując na powyższych założeniach, nasza firma z powodzeniem opracowała specjalny drut spawalniczy z rdzeniem topnikowym do napawania izolacyjnego T96, poprzez eksperymenty z formułą. Twardość po napawaniu wynosi 180-220 HB. Jest to spawany stop metali o odporności na korozję, udarność i wysokie naprężenia.

Spełniając wymagania dotyczące wydajności warstwy przejściowej tulei walcowej, koszt jest niższy o 45% w porównaniu z austenityczną stalą nierdzewną chromowo-niklową 18-8. Pozwala to nie tylko zaoszczędzić cenne zasoby niklu, ale także obniżyć koszty. Drut spawalniczy rdzeniowy T96 nadaje się nie tylko do produkcji i naprawy tulei walcowych pras walcowych, ale także do produkcji i naprawy tulei walcowych walcarek pionowych odlewanych. Może być również stosowany do napawania elementów obrabianych poddawanych dużym obciążeniom udarowym lub obrotowym. Nadaje się do napawania warstwy przejściowej w procesie napawania utwardzającego i spawania naprawczego elementów ze stali manganowej odpornych na zużycie.