La prensa de rodillos es un equipo de molienda ampliamente utilizado, de alta eficiencia y bajo consumo energético, especialmente adecuado para la premolienda de clínker de cemento. También es eficaz para moler piedra caliza, escoria de alto horno, arenisca calcárea, carbón crudo, yeso, arena de cuarzo, mineral de hierro y otros materiales. Su función principal es extruir materiales a alta presión, de 50 a 300 MPa, para lograr la conminución. La superficie del rodillo de la prensa de rodillos está sujeta a un desgaste abrasivo de alta tensión en condiciones de trabajo extremadamente duras, y el desgaste es inevitable después de un período de uso. Además, debido a objetos extraños como bloques de hierro o a un funcionamiento incorrecto que provoque una separación entre rodillos excesivamente pequeña, puede producirse desconchado o desconchado por fatiga de bajo ciclo en la camisa del rodillo de la prensa de rodillos.

El material del cuerpo del rodillo es acero forjado 34CrNiMoA o 42CrMo, que es muy costoso. En la mayoría de los casos, no es posible reemplazarlo, y la reparación in situ es la única opción. Por lo tanto, es fundamental aplicar una protección eficaz a la superficie del rodillo de extrusión durante la fabricación de la prensa de rodillos. Actualmente, revestir la superficie del rodillo de extrusión con materiales resistentes al desgaste se considera el método más eficaz y conveniente.

Existe una diferencia significativa de resistencia entre la capa resistente al desgaste de alta dureza de la superficie del rodillo y el material del cuerpo del rodillo. Aplicar directamente la capa resistente al desgaste sobre el cuerpo del rodillo es propenso a problemas de desconchado en grandes áreas. Por lo tanto, es necesario diseñar materiales de revestimiento con diferentes niveles de resistencia entre la capa resistente al desgaste de la superficie del rodillo y el material del cuerpo del rodillo para garantizar la fiabilidad del revestimiento. Además de garantizar la resistencia al desgaste de la capa de patrón de la superficie del rodillo, también debe garantizarse la resistencia al desconchado por fatiga de la capa de transición. Por lo tanto, el material de revestimiento de la capa de transición para la prensa de rodillos debe tener buena plasticidad y tenacidad.

El material del manguito del rodillo es generalmente acero de aleación con contenido medio de carbono, como el 42CrMo, que se templa y revene tras el forjado. El acero 42CrMo presenta alta resistencia, alta templabilidad, buena tenacidad, baja deformación durante el temple y alta resistencia a la fluencia y a la rotura a altas temperaturas. Se utiliza para fabricar piezas forjadas que requieren mayor resistencia y secciones transversales templadas y revenidas más grandes que el acero 35CrMo. El equivalente de carbono total del 42CrMo es del 0,78 %. Debido a su alto equivalente de carbono, presenta una fuerte tendencia al endurecimiento y es un material relativamente difícil de soldar. Elementos como el Mn y el Mo en su composición aumentan la susceptibilidad a las manchas blancas y son propensos al agrietamiento retardado. Cuando los contenidos de P y S también son altos, es probable que se produzca agrietamiento en caliente. Para prevenir el agrietamiento en caliente, el alambre de soldadura seleccionado debe tener un bajo contenido de C, P y S y un alto contenido de Mn para mejorar la desulfuración. La microestructura después del temple y revenido es sorbita revenida manteniendo la orientación martensítica.

Los alambres de soldadura de la serie T de Shandong Xinyuan Botong son alambres de soldadura con núcleo fundente de hierro fundido con alto contenido de cromo, de la serie Fe-Cr-C. Se caracterizan por su autoprotección y mínima formación de escoria, o por su ausencia total de escoria, sin la adición de agentes formadores de escoria. Como pioneros en el recubrimiento por arco abierto en China, estos alambres de soldadura tienen una alta cuota de mercado y son ampliamente reconocidos en la industria. La resistencia al desgaste de su aleación permite mantener una buena dureza y resistencia al desgaste incluso a temperaturas superiores a 350 °C. La dureza de la capa de trabajo resistente al desgaste después del recubrimiento es de hasta HRC 60 o superior, con un alto número de microfisuras.

Si se aplican directamente sobre el metal base alambres de soldadura con núcleo fundente resistentes al desgaste, debido a la gran diferencia de temperatura de fusión entre el metal depositado de la capa resistente al desgaste y el metal base, la fusión es asincrónica. El metal con bajo punto de fusión se funde prematuramente, lo que provoca descuelgue o falta de fusión con el metal con alto punto de fusión. Además, el metal con alto punto de fusión se solidifica y se contrae prematuramente, lo que genera tensión en el metal de bajo punto de fusión, que aún se encuentra parcialmente solidificado y débil, pudiendo provocar grietas.

Además, los coeficientes de expansión lineal de las dos microestructuras difieren significativamente. Una contracción por enfriamiento inconsistente entre ellas provocará una gran tensión superficial interna, lo que puede provocar grietas superficiales en casos graves. Durante el funcionamiento a alta temperatura, se generará tensión térmica. Esta tensión térmica no puede eliminarse (el tratamiento térmico posterior a la soldadura puede eliminar la tensión residual de la soldadura, pero se genera tensión térmica durante el servicio).

De acuerdo con las condiciones de trabajo mencionadas, esta condición ya no se aplica a la soldadura de aceros diferentes, como la soldadura entre aceros diferentes de tipo F (ferrita), M (martensita) y A (austenita). Esta condición de trabajo debe aplicarse a la soldadura de aceros de aleación de carbono medio y fundición blanca con alto contenido de cromo resistente al desgaste. El material de la capa de transición, especialmente desarrollado, debe tener alta tenacidad y capacidad antigrietas, y el metal de recubrimiento debe tener excelente resistencia al agrietamiento y tenacidad al impacto. Debe evitar eficazmente que las grietas de soldadura y las grietas por fatiga en la superficie del rodillo se extiendan hacia el cuerpo del rodillo, protegiéndolo eficazmente contra daños.

El método de revestimiento de aislamiento se utiliza entre el acero de aleación de carbono medio y la capa de revestimiento resistente al desgaste. Se selecciona un metal con un coeficiente de expansión lineal entre los dos metales como metal de relleno para la capa de transición para reducir la tensión térmica causada por la diferencia en los coeficientes de expansión lineal. También se deben considerar los problemas de costo para resolver los problemas anteriores. A diferencia de la industria química y la industria de recipientes a presión de calderas, la capa de aislamiento tiene un gran espesor. Si se utilizan materiales de soldadura de acero inoxidable austenítico convencional (18-8) para revestir la capa de aislamiento, el costo será muy alto. Además, se debe considerar la tenacidad y la plasticidad de la zona de fusión con la capa de revestimiento resistente al desgaste. La migración de carbono ocurre en esta capa, lo que resulta en zonas de transición carburadas y descarburadas. El cambio repentino de dureza en estas zonas causará efectos adversos, lo que fácilmente conducirá a fallas por fatiga en estas áreas.

Sin embargo, debido a la escasez de níquel y al reciente aumento drástico de su precio, es necesario sustituirlo por otros elementos para reducir costos. El efecto del manganeso sobre la austenita es similar al del níquel. Por lo tanto, el manganeso puede utilizarse en lugar del níquel para producir materiales de soldadura de acero inoxidable austenítico de bajo costo.

El carbono es un elemento formador de austenita potente, con una capacidad de formación de austenita 30 veces superior a la del níquel. Sin embargo, no se puede añadir al acero inoxidable resistente a la corrosión, ya que causa corrosión por sensibilización y problemas de corrosión intergranular posteriores tras la soldadura. En estas condiciones de trabajo, el contenido de carbono del alambre de soldadura con núcleo fundente resistente al desgaste tras el revestimiento es superior al 4 %. Un contenido de carbono excesivamente alto aumenta la dureza y la fragilidad de la soldadura, lo que perjudica la tenacidad.

Para superar la corrosión intergranular del acero inoxidable al cromo-níquel, como el 18-8, el contenido de carbono del acero generalmente se reduce a menos del 0,03 %, o se añaden elementos con mayor afinidad por el carbono que el cromo (como el titanio o el niobio) para evitar la formación de carburos de cromo. En estas condiciones de trabajo, donde la dureza y la resistencia al desgaste son los principales requisitos, se aumenta el contenido de carbono del acero para cumplir con dichos requisitos.

Tanto el manganeso como el níquel son elementos formadores de austenita, lo que significa que pueden formar una solución sólida infinitamente miscible (austenita) con el hierro. Sin embargo, la función del manganeso no es formar austenita, sino reducir la velocidad crítica de temple del acero, aumentar su estabilidad durante el enfriamiento, inhibir su descomposición y permitir que la austenita formada a altas temperaturas se conserve a temperatura ambiente. El manganeso tiene poco efecto en la mejora de la resistencia a la corrosión del acero. Por lo tanto, en estas condiciones de trabajo donde no se requiere resistencia a la corrosión, es totalmente viable utilizar Mn en lugar de Ni para obtener una estructura de austenita monofásica. Al mismo tiempo, el Mn tiene un mayor efecto de refuerzo en solución sólida que el Ni, lo que puede mejorar el rendimiento del acero. Además, el MnS formado puede reemplazar al FeS, lo que previene el agrietamiento en caliente y, por lo tanto, es beneficioso para la soldadura. El manganeso también puede contrarrestar los efectos adversos de algunos elementos dañinos y es un elemento que reduce la susceptibilidad al agrietamiento por solidificación.

El nitrógeno también es un elemento formador de austenita fuerte, con una capacidad formadora de austenita 30 veces mayor que la del níquel. Sin embargo, es un gas, por lo que solo se puede agregar una cantidad limitada de nitrógeno para evitar problemas de porosidad. Se puede ver desde la fórmula del equivalente de níquel que agregar manganeso no es muy efectivo en la formación de austenita. Sin embargo, agregar manganeso puede disolver más nitrógeno en el acero inoxidable, y el nitrógeno es un elemento formador de austenita muy fuerte. El nitrógeno con un contenido del 0,25% tiene una capacidad formadora de austenita equivalente al 7,5% de níquel. Sin embargo, el contenido de manganeso no debe ser demasiado alto, de lo contrario, es fácil causar granos gruesos durante la solidificación y el servicio a alta temperatura, aumentando la fragilidad del material. Por lo tanto, no se pueden agregar cantidades excesivas de manganeso y nitrógeno.

En caso de ausencia o bajo contenido de níquel, para formar una estructura 100% austenítica, se puede reducir la adición de cromo según el diagrama de Schaeffler. Si bien esto conlleva una disminución de la resistencia a la corrosión, es viable en condiciones de trabajo con solo impacto, desgaste y corrosión nula o leve. Con un contenido de cromo reducido y un alto contenido de carbono, para prevenir la formación de carburos de cromo, se puede añadir cierta cantidad de elementos formadores de carburos fuertes, como el niobio y el titanio.

En el acero inoxidable de la serie 200, se utiliza suficiente manganeso y nitrógeno para sustituir al níquel y formar una estructura 100% austenítica. Cuanto menor sea el contenido de níquel, mayores serán las cantidades requeridas de manganeso y nitrógeno. Por ejemplo, el acero inoxidable tipo 201 contiene solo un 4,5% de níquel y un 0,25% de nitrógeno. Según la fórmula del equivalente de níquel, este contenido de nitrógeno tiene una capacidad de formación de austenita equivalente al 7,5% de níquel, por lo que también se puede formar una estructura 100% austenítica. Este es el principio de formación del acero inoxidable de la serie 200.

Basándonos en las ideas anteriores, nuestra empresa ha desarrollado con éxito el alambre de soldadura con núcleo fundente T96 para revestimientos de aislamiento especiales mediante experimentos con fórmulas. Su dureza después del revestimiento es de 180-220 HB. Se trata de una aleación metálica soldada con resistencia a la corrosión, al impacto y a la tensión de alta presión.

Al cumplir con los requisitos de rendimiento de la capa de transición del manguito del rodillo, el coste se reduce en un 45 % en comparación con el acero inoxidable austenítico al cromo-níquel 18-8. Esto no solo ahorra valiosos recursos de níquel, sino que también reduce los costes. El alambre de soldadura con núcleo fundente T96 no solo es adecuado para la fabricación y reparación de manguitos de rodillos de prensas de rodillos, sino también para la fabricación y reparación de manguitos de rodillos de laminadores verticales de acero fundido. También se puede utilizar para el recargue de piezas sometidas a cargas de alto impacto o rotación. Es adecuado para la soldadura de la capa de transición en el recargue duro y la soldadura de reparación de piezas de acero al manganeso resistentes al desgaste.