CN100463762C

CN100463762C - 半钢辊埋弧堆焊药芯焊丝

Info

Publication number: CN100463762C
Application number: CNB2006100814965A
Authority: CN
Inventors: 张飞虎; 董现春; 陈延青; 周丹津; 王敬礼; 孔凤华; 鞠建斌; 邱利
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: CN101077554A

Abstract

本发明涉及一种半钢材质辊埋弧堆焊用药芯焊丝，解决目前广泛使用的半钢材质的型材、板材和线棒材翻钢辊、轧辊的堆焊修复问题。该药芯焊丝化学成分(按重量%)含有：C 1.0～2.5、Mn 1.0～2.5、Si 0.2～1.5、Cr 12～22、Ni 0.5～2.5、Mo 0～1.5、V 0～0.5、P≤0.030、S≤0.030，余量为Fe。该药芯焊丝采用 SJ107 焊剂保护堆焊时，焊缝金属硬度HRC35～45，600℃保温热处理后，硬度可以达到 HRC45～55。熔敷金属韧性好，使用过程中耐高温磨损性能和热疲劳性能优良。

Description

半钢辊埋弧堆焊药芯焊丝

技术领域

本发明涉及一种焊接材料，尤其适用于半钢材质的辊类堆焊。可广泛应用于半钢材质的型材、线材热轧辊、翻钢辊等的埋弧堆焊修复。

背景技术

由于机械零件的局部磨损而使整个备件过早的失效现象比较普遍，而大部分工件还可以通过修复的方法继续使用，堆焊就是众多修复方法中的一种重要的修复方法。

型材、线材的热轧辊和翻钢辊由于在高温1000～1200℃下使用，要求具有高温强度好、抗高温耐磨性、抗粘钢的性能，目前广泛采取半钢材质。受材质所限，半钢辊的抗高温磨损性能普遍较低，一般的半钢辊使用寿命在1个月以内，即由于磨损而报废，造成很大的浪费。

半钢辊的化学成分含碳量很高，在1.3～1.7％之间，合金含量相对比较高，显微组织基本上是渗碳体和铁素体的混合组织。其导热系数很低，堆焊过程中易产生较大的热应力和组织应力，堆焊时预热温度控制不好，很容易产生堆焊层剥落。普通的药芯焊丝堆焊层容易在高温热疲劳作用下下发生剥落、产生瘤子等缺陷，并且不耐高温磨损，因而国内尚没有能够有效应用于半钢材质辊埋弧堆焊的药芯焊丝。

申请号为CN00103065.5的发明专利公开了一种超耐磨埋弧堆焊药芯焊丝，其特征是通过填充碳化铬、纯铌粉末、纯钼粉末、碳化钨等，所需原材料成本都比较高，并且其耐高温磨损性能并没有得到有效验证，不适合半钢材质辊类的埋弧堆焊修复。

申请号为CN02132724.6的发明专利公开了一种堆焊药芯焊丝。其特征是通过添加稀土元素，提高耐磨焊丝的韧性。主要应用于常温下使用的辊材、冷冲压模具、冷剪韧、齿轮、凸轮等，其抗高温热疲劳性能和高温磨损性能无法保障。

申请号为CN03103971.5的发明专利公开了一种耐磨堆焊药芯焊丝，其特征是通过添加适当比例的高碳铬铁、石墨、钨铁、钼铁、钒铁、铌铁等粉末，制成药芯焊丝，其应用领域适合于低温的中速磨煤机磨辊辊套和衬瓦，耐高温磨损性能和抗高温积瘤性能并无相关应用报道。

发明内容

本发明在于提供一种半钢材质辊埋弧堆焊用药芯焊丝，该药芯焊丝化学成分(按重量％)为：C 1.0～2.5、Mn 1.0～2.5、Si 0.2～1.5、Cr 12～22、Ni 0.5～2.5、Mo 0～1.5、V 0～0.5、P≤0.030、S≤0.030，余量为Fe。

焊丝外皮采用低碳冷轧退火钢带，通过调整添加的低碳铬铁、高碳铬铁、锰铁、硅锰合金、镍铁、钼铁、钒铁等合金粉末比例，使得该药芯焊丝化学成分(按重量％)为：C 1.0～2.5、Mn 1.0～2.5、Si 0.2～1.5、Cr 12～22、Ni 0.5～2.5、Mo 0～1.5、V 0～0.5、P≤0.030、S≤0.030，余量为Fe。

本焊丝SJ107焊剂保护堆焊时，其焊态硬度可以达到HRC35～40，600℃保温8小时热处理后，硬度可以达到HRC45～55。

本发明的主要技术特点在于药芯焊丝具有高的碳含量和多种合金元素。

C是马氏体形成元素，是提高堆焊金属硬度的主要元素，通常情况下，碳含量过高会造成偏析，使堆焊金属脆化，在焊接应力的作用下产生裂纹，但是加入多种碳化物形成元素Cr、Mo、V时，这些元素会首先与C反应形成不溶于奥氏体的碳化物，吸收奥氏体的C含量，在堆焊层冷却时，可以获得硬度高、综合性能好，含碳相对较低的马氏体组织。碳化物形成元素Cr、Mo、V合适时，会形成弥散分布的碳化物，成为形核质点，从而细化晶粒提高堆焊层韧性，达到抗裂性能高的目的，从而提高堆焊层的高温耐磨损性能和抗热循环疲劳性能。上述元素的重量百分比为C 1.0～2.5、Cr 12～22、Mo 0～1.5、V 0～0.5。

Ni、Mn、Si为非碳化物形成元素，主要与Fe形成固溶体，对堆焊金属性能的影响在于固溶强化，增加堆焊金属的淬透性和高温强度，Si、Mn在焊接过程中还有联合脱氧作用，当其Mn/Si≈3时，脱氧效果最明显。上述元素的重量百分比为Mn 1.0～2.5、Si 0.2～1.5、Ni 0.5～2.5。

P、S为有害元素，通过选用低P、S的合金粉末，控制P、S≤0.030。

本发明药芯焊丝通过下述步骤生产：(1)将低碳铬铁、高碳铬铁、锰铁、硅锰合金、镍铁、钼铁、钒铁等合金粉末按照一定比例混合、烘干、装入料斗；(2)将带钢通过轧辊轧制成“V”型，“U”型槽，将药粉按照填充比例加入型槽；(3)将加进药粉的“U”型槽封闭；(4)拉拔减径至Φ2.4～3.2mm。

具体实施方式

实施例1.将低碳铬铁、高碳铬铁、锰铁、硅锰合金、镍铁、钼铁、钒铁等合金粉末按照比例混合制成药芯焊丝，药芯焊丝成分重量百分比为C 1.1、Mn 1.8、Si 0.6、Cr 20、Ni 1.7、Mo 0.6、V 0.25余量为Fe。半钢翻钢辊材质成分(重量百分比)为：C 1.3～1.5、Mn 0.5～1.5、Si 0.5～1.5、Cr 0.8～1.2、Ni≥0.20、Mo 0.2～0.6、P≤0.030、S≤0.030、余量为Fe。将疲劳层车削后进行堆焊，焊接工艺如下：

焊丝直径：Φ4.0mm；

预热温度：300℃；

焊接电流：400～500A；

焊接电压：28～34V。

将堆焊后的半钢翻钢辊立即放入热处理炉内，加热到600℃，保温8小时，随炉空冷至室温，加工后硬度为HRC50。使用效果表明堆焊修复后的半钢翻钢辊较新辊寿命提高1倍以上，使用过程中没有发生剥落、结瘤现象。

实施例2.将低碳铬铁、高碳铬铁、锰铁、硅锰合金、镍铁、钼铁等合金粉末按照比例混合，制成药芯焊丝，药芯焊丝成分重量百分比为C 1.6、Mn 2.1、Si 0.3、Cr 19、Ni 2.4、Mo 0.9、P≤0.030、S≤0.030，余量为Fe。半钢轧辊材质成分(重量百分比)为：C 1.5～1.7、Mn 0.5～15、Si 0.5～15、Cr 0.8～1.2、Ni≥0.20、Mo 0.2～0.6、P≤0.030、S≤0.030、余量为Fe。将疲劳层车削后进行堆焊，焊接工艺如下：

焊丝直径：Φ3.2mm；

预热温度：300℃；

焊接电流：350～450A；

焊接电压：28～34V。

将堆焊后的半钢轧辊立即放入热处理炉内，加热到600℃，保温8小时，随炉空冷至室温，加工后硬度为HRC48。使用效果表明堆焊修复后的半钢轧辊较新辊寿命提高1倍以上，使用过程中没有发生剥落、结瘤现象。

实施例3.将低碳铬铁、高碳铬铁、锰铁、硅锰合金、镍铁、钒铁等合金粉末按照比例混合，制成药芯焊丝，药芯焊丝成分重量百分比为C 1.4、Mn 1.8、Si 0.6、Cr 20、Ni 2.3、V 0.35余量为Fe。半钢翻钢辊材质成分(重量百分比)为：C 1.3～1.5、Mn 0.5～1.5、Si 0.5～1.5、Cr 0.8～1.2、Ni≥0.20、Mo 0.2～0.6、P≤0.030、S≤0.030、余量为Fe。将疲劳层车削后进行堆焊，焊接工艺如下：

焊丝直径：Φ4.0mm；

预热温度：300℃；

焊接电流：400～500A；焊接电压：28～34V。

将堆焊后的半钢翻钢辊立即放入热处理炉内，加热到600℃，保温8小时，随炉空冷至室温，加工后硬度为HRC47。使用效果表明堆焊修复后的半钢翻钢辊较新辊寿命提高1倍以上，使用过程中没有发生剥落、结瘤现象。

Claims

1.一种半钢材质辊埋弧堆焊用药芯焊丝，该药芯焊丝化学成分(按重量％)为：C 1.0～2.5、Mn 1.0～2.5、Si 0.2～1.5、Cr 12～22、Ni 0.5～2.5、Mo 0～1.5、V 0～0.5、P≤0.030、S≤0.030，余量为Fe。