CN101596635B

CN101596635B - 一种热浸镀用沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法

Info

Publication number: CN101596635B
Application number: CN2009101598219A
Authority: CN
Inventors: 贺同正; 武广波
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2029-07-10
Also published as: CN101596635A

Abstract

本发明公开了一种热浸镀用沉没辊和稳定辊的复合堆焊方法，其基体采用不锈钢铁基材料，在基体上堆焊有钴基合金工作面，采用的步骤为：将制成的沉没辊或稳定辊基体预热至500～650℃，保温1～3h，而后以50-150℃/h的速度缓冷至250-350℃，在其基体上堆焊钴基合金材料，然后进行热处理消除应力，最后对沉没辊或稳定辊辊体进行粗加工和精加工以及平衡试验和检测；本发明的沉没辊和稳定辊在热镀铝、铝锌、锌铝、锌、纯铝液等条件下工作，具有足够的耐热耐腐蚀以及耐磨损性能，其基体与工作面结合强度高，沉没辊和稳定辊的使用寿命有很大提高，是现有产品的2-3倍。

Description

一种热浸镀用沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法

技术领域

本发明涉及合金材料堆焊技术领域，尤其涉及一种用于热镀铝锌锅、铝锌锅、热镀锌锅、热镀锌铝锅、热镀纯铝锅内的沉没辊或稳定辊辊体，在其表面复合堆焊钴基合金材料的方法。

背景技术

热浸镀铝锌生产设备包括有热镀铝锌锅、沉没辊和稳定辊，以及其它支撑部件。在工作状态下，沉没辊和稳定辊浸没于装有锌铝合金熔液的热镀铝锌锅中，并在450-550℃的温度范围下工作。

由于沉没辊或稳定辊一直浸没于高温的锌铝合金熔液中，不但经受着锌铝合金熔液的腐蚀和磨损，还会由于粘渣等原因造成生产出的产品存在质量缺陷，如表面沟槽印、锌花不均等，使沉没辊或稳定辊的使用寿命不稳定，更换频繁，产品质量不稳定。

目前沉没辊或稳定辊所用的材质大都采用00Cr17Ni14Mo2(相当于SUS316L材质)、1Cr13等不锈钢材质。这些材质具有一定的耐腐蚀性能，但其耐磨损性能较低。为了提高其耐磨损性能，通常在制造时或在修复时在其辊体表面上采用热涂镀耐磨损材料的方法。热涂镀由于生产效率高，目前在冶金和镀层钢板行业得到了较为广泛的应用。热涂镀方法虽然简单实用，一般在辊面喷涂Co-WC或MoB/CoCr-WC等作为耐腐蚀耐磨损层，由于材质和喷涂工艺等原因造成耐腐蚀耐磨损层存在如裂纹、不致密等缺陷，加之镀液的渗透能力较强，很容易渗透过喷涂层而腐蚀辊面造成喷涂层失效，同时喷涂层的缺陷也容易粘渣。然而，在使用过程中，由于粘渣等原因容易造成生产出的产品存在质量缺陷，如表面沟槽印、锌花不均等。由于涂层与辊体基体不锈钢材质的结合强度不够高，其涂层材料耐热耐腐蚀性能不够高，因此容易造成沉没辊或稳定辊表面涂层的剥离和脱落，表面腐蚀严重，导致最终产品的质量出现缺陷或不合格，从而造成沉没辊和稳定辊在每次修复后产品质量不稳定，使用寿命不长，更换频繁。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的技术问题，提供一种用钴基合金材料在沉没辊和稳定辊辊体表面进行复合堆焊的方法。用该方法制备的沉没辊和稳定辊，由于使用了耐热耐腐蚀的钴基合金材料，工作面表现出良好的耐热、耐腐蚀以及耐磨性能。在热镀铝锌液、热镀锌液、热镀锌铝、热镀纯铝液等热镀铝锌工作条件下，具有足够的强度和耐热疲劳性能。其辊体基体的耐热不锈钢材质和在其上堆焊的钴基合金材质具有足够的结合强度。与现有的00Cr17Ni14Mo2、1Cr13不锈钢材质以及在辊面喷涂耐腐蚀层的沉没辊和稳定辊相比，其工作层的堆焊材质不会脱落，耐腐蚀耐磨损强度提高，沉没辊和稳定辊的工作寿命和稳定性大大提高。同时还提高了其导热性能和延伸率，降低了热膨胀系数和弹性模数。

本发明所采用的技术方案是：热浸镀用沉没辊和稳定辊的复合堆焊方法的特点在于：沉没辊和稳定辊辊体的基体采用铁素体或奥氏体或奥氏体与铁素体的耐热不锈钢铁基材料，在其基体上堆焊钴基合金材料工作面，钴基合金堆焊材料的成分以重量百分比计为：10％-40％的Cr、0.1％～15％的Ni、0.01％～5.0％的V、0.01％～5.0％的Ti、0.01％～1.5％的C、0.01％～20％的Fe、0.01％～5.0％的Al、0.1％～3.0％的Mn、0.01％～5.0％的Nb、0.1％～3.0％的Si、0.01～0.05％的RE，其余为Co和不可避免的杂质。

本发明的堆焊方法采用以下步骤：

1)将制成的沉没辊或稳定辊辊体基体预热至500～650℃，保温1～3h，而后以50-150℃/h的速度缓冷至250-350℃；

2)采用钴基合金堆焊材料在沉没辊或稳定辊的基体上进行一层或多层堆焊，每层堆焊的厚度为2-10mm；在每层堆焊后清除表面的焊渣，重复步骤1)的热处理过程，再进行下一层堆焊；堆焊时相邻焊道搭接部分为焊道宽度的30％-80％，焊道间及焊层间在堆焊前的温度范围为10℃-50℃；

3)堆焊结束后将沉没辊或稳定辊辊体加热至500～650℃，保温1～3h，而后以10-50℃/h的速度缓冷到室温；

4)对复合堆焊的沉没辊或稳定辊辊体进行粗加工和精加工，并进行平衡试验和检测。

本发明的有益效果在于，在沉没辊和稳定辊的基体上采用复合堆焊的方法堆焊钴基合金材料工作面，使堆焊后的沉没辊和稳定辊在液态金属的腐蚀和磨损下，其耐腐蚀和耐磨损性能明显提高，堆焊工作面与基体的结合强度明显提高，延伸率好，具有较低的热膨胀系数以及良好的耐热疲劳性能等优点。由于本发明选择了钴基合金材料以及合理的成分比例进行堆焊，可以保证沉没辊和稳定辊的工作面具有耐腐蚀，耐磨损，使用寿命长等优异性能，其使用寿命是现有沉没辊和稳定辊的2-3倍。

附图说明

图1为本发明的沉没辊和稳定辊的结构示意图，1-辊体基体，2-堆焊层，3-轴头；

图2为堆焊后的沉没辊和稳定辊的堆焊材料结构示意图，1-基体，2-堆焊层；

图3为本发明在使用后的效果图示；

图4为现有技术在使用后的效果图示。

具体实施方式

以下结合本发明的构成机理、附图以及实施例对本发明进行详细的描述，以说明本发明与已有技术相比具有显著的良好效果。

参照图1和图2，本发明采用复合堆焊的方法在热浸镀用沉没辊和稳定辊的基体1上堆焊钴基合金材料2，沉没辊和稳定辊的基体1采用铁素体或奥氏体或奥氏体与铁素体的耐热不锈钢铁基材料，这种组织结构的不锈钢铁基材料具有耐热和耐腐蚀的优良性能，可作为一直浸没于高温锌铝合金熔液中热浸镀用沉没辊和稳定辊的基体，该基体同时也必须保证与基体上堆焊的钴基合金材料有足够的结合强度，使其在工作中，不仅耐热和耐腐蚀，还具有耐磨损和不脱落不剥离的性能。

本发明所采用的钴基合金堆焊材料的成分以重量百分比计为：

10％-40％的Cr、0.1％～15％的Ni、0.01％～5.0％的V、0.01％～5.0％的Ti、0.01％～1.5％的C、0.01％～20％的Fe、0.01％～5.0％的Al、0.1％～3.0％的Mn、0.01％～5.0％的Nb、0.1％～3.0％的Si、0.01～0.05％的RE，其余为Co和不可避免的杂质。

其中：Cr是钴基合金的重要合金元素，铬与钴能形成一系列不同组织结构的相和金属间化合物，同时铬与碳容易形成Cr₇C₃、Cr₂₃C₆碳化物强化相和固溶强化基体，能显著提高钴基合金的室温和高温力学性能。铬含量过低将降低钴基合金的抗高温腐蚀性能，铬含量过高将降低钴基合金的高温持久强度。而本发明10％-40％的Cr含量是经过实验得出的能保证材料的抗氧化性和耐腐蚀性的优选比例范围，15％-30％的Cr作为最佳范围。

0.01％～1.5％碳的加入是为了与Cr等合金元素形成碳化物，获得一定的组织和强度，本发明优选0.5％～1.5％的C；Ni在Co基体中能很好地固溶，在钴基合金中作为稳定α-Co及层错数量的主要元素，在钴基合金中可形成Co₃Ni和CoNi₃有序相，因此，加入了0.1％～15％的Ni，本发明也选用3％～10％的Ni作为最佳范围；本发明中0.01％～20％的Fe是强烈稳定α-Co的元素，且γ-Fe与α-Co可无限固溶，可促进钴基合金中金属间化合物σ相及骨架状碳化物的生成，本发明优选0.01％～15％的Fe。

V和Ti的加入使钒钛元素的固溶和析出强化了基体组织，并使材料的耐热性能显著地提高。此外，在钴基材料中还加入了Nb和稀土元素RE。Nb具有高温合金性能，稀土RE的加入能够有效地细化材料的结晶组织。加入Nb和稀土元素RE，有效的提高了本发明的综合性能，在使用中表现出了优良的高温耐磨性能和抗热裂性能。

综上所述，本发明所选用的钴基合金堆焊材料采用了合理的成分和比例，与本发明所使用的耐热不锈钢铁基材料在高温下的膨胀系数相吻合，两者性能既有良好的结合性，又能发挥耐热耐耐腐蚀的最佳性能。

本发明在实施中所采用的堆焊步骤如下：

1)将制成的沉没辊或稳定辊辊体基体预热至500～650℃，保温1～3h，而后以50-150℃/h的速度缓冷至250-300℃，以消除制备过程中的应力；所述制成的沉没辊或稳定辊辊体基体，可以是离心铸造或轧制的沉没辊或稳定辊辊体基体，或安装有轴头的沉没辊或稳定辊辊体基体，或使用后表面损坏的沉没辊或稳定辊等；

2)采用钴基合金堆焊材料在沉没辊或稳定辊辊体基体上进行一层或多层堆焊，每层堆焊的厚度为2-10mm；每层堆焊后铲除表面的焊渣，将堆焊后的沉没辊或稳定辊再进行预热至500～650℃，保温1～3h，而后以10-50℃/h的速度缓冷至250-300℃，消除堆焊过程中产生的应力，再进行下一层的堆焊，如此重复，直至达到所要求的总厚度，如本发明所堆焊的总厚度为2-30mm。但本发明不局限于该厚度，可根据产品的要求大于30mm。

本发明在堆焊时相邻焊道的搭接堆焊部分为焊道宽度的30％-80％，以使堆焊材料表面结合均匀、平整。各焊道之间及各焊层之间在每次堆焊前保持其温度范围为10℃-50℃。

本发明在采用机器堆焊时采用的焊接电流为250-450A，焊接电压为20-40V，焊接速度为100-550mm/min(指堆焊层转动圆周线速度)；焊接极性采用直流反接，焊接电源特性采用具有弧压反馈的下降外特性，焊弧导前距离在5～50mm范围内，焊丝伸出长度为20-40mm。

3)将最后一层堆焊后的沉没辊或稳定辊辊体加热至500～650℃，保温1～3h，然后以10-50℃/h的速度缓冷到室温；

4)最后对复合堆焊的沉没辊或稳定辊辊体进行粗加工和精加工，并进行平衡试验和相关的检测即可。

本发明采用了第一层和最后一层焊接后进行预热并用不同的速度进行缓冷，即第一层采用50-150℃/h的速度缓冷至200-300℃，以消除在堆焊过程中产生的应力，以及为下一层堆焊保持一定的焊接温度，使每一层的结合强度以及焊接质量更好，而最后一层焊接则采用10-50℃/h的速度缓冷至室温，以使材料的组织和性能达到最佳。

本发明的堆焊方法可采用焊接设备进行连续堆焊，间隔堆焊，也可采用手工进行堆焊或交替使用其中的一种或两种。如采用手工堆焊则调整堆焊时的电流、压力等指标；采用焊接设备进行堆焊时，根据焊接设备的性能进行各项焊接数据的常规选择。

本发明可采用电加热、燃气加热、电阻加热、电磁感应加热等方法中的一种或两种对沉没辊或稳定辊辊体或基体进行预热或加热。

本发明还采用了一组钴基合金堆焊材料的优选成分和比例(重量％)：15％-30％的Cr、3％～10％的Ni、1.0％～3.0％的V、1.0％～3.0％的Ti、0.5％～1.5％的C、5.0％～15％的Fe、0.5％～2.0％的Al、0.5％～2.5％的Mn、0.5％～3.0％的Nb、0.5％～2.0％的Si、0.02～0.03％的RE，其余为Co和不可避免的杂质。

实施例1

实施例1采用常规离心铸造的方法得到沉没辊的辊体基体1，其材质为00cr17Ni14Mo2不锈钢铁基材料，直径为Ф610mm、长度为1860mm、壁厚50mm的沉没辊基体。将该辊体基体1用电加热方法预热至500℃，保温1h，然后以50℃/h的速度缓冷至250℃，采用钴基合金焊条，其成分为：25％的Cr、5％的Ni、0.1％的V、0.1％的Ti、0.8％的C、6％的Fe、5％的Al、0.3％的Mn、1.5％的Nb、0.5％的Si、0.01％RE，其余为Co以及小于0.05的P和S，在沉没辊辊体基体上用堆焊设备进行连续堆焊，每层堆焊的厚度为5mm。当第一层堆焊后，铲除其堆焊表面的焊渣，然后将堆焊后的沉没辊辊体预热至500℃，保温1h，以50℃/h的速度缓冷至250-300℃，消除堆焊过程中产生的应力，接着再进行下一层的堆焊，如此反复三次，直至达到所要求的总厚度15mm。

将堆焊后的沉没辊辊体加热到500℃，保温2h，而后以10℃/h的速度缓冷到室温，然后对复合堆焊的沉没辊辊体进行粗加工和精加工，最后进行离心平衡试验和检测。

本实施例堆焊的工艺条件为：焊接电流250A，焊接电压25V，焊接速度300mm/min(指堆焊层转动圆周线速度)，相邻焊道搭接60％，焊接极性采用直流反接，焊接电源特性采用具有弧压反馈的下降外特性，焊弧导前距离20mm，焊丝伸出长度30mm，焊道间及焊层间温度不超过20℃。

将本实施例的沉没辊与已有技术的沉没辊在相同的机组上使用，本发明的沉没辊的工作面与基体结合很好，堆焊的工作层表面没有剥离现象，且其使用时间明显高于现有技术的沉没辊，本发明的沉没辊和稳定辊经辊面加工后，每次使用时间为15天以上，已有技术的沉没辊和稳定辊的使用时间是3-5天。本发明的沉没辊使用时间是现有技术的3倍以上。同时，其工作层的腐蚀和磨损都很小，提高了其使用寿命。

实施例2

实施例2采用轧制的稳定辊辊体基体1，直径为Ф200mm、长度为1860mm，其基体为SUS316奥氏体耐热不锈钢。将该辊体基体用电阻加热的方法预热至650℃，保温3h，而后以150℃/h的速度缓冷至300℃，采用钴基合金焊条，其成分为：20％的Cr、3％的Ni、0.2％的V、0.2％的Ti、0.5％的C、12％的Fe、0.5％的Al、0.7％的Mn、1.0％的Nb、0.4％的Si、0.02％RE，其余为Co以及小于0.04的P和S，在稳定辊辊体基体上用堆焊机器进行间隔堆焊，每层堆焊的厚度为10mm。当第一层堆焊后，铲除其堆焊表面的焊渣，然后将堆焊后的稳定辊辊体预热至600℃，保温2h，以30℃/h的速度缓冷至300℃，消除堆焊过程中产生的应力，接着再进行下一层的堆焊，如此反复三次，直至达到所要求的总厚度30mm。

将堆焊后的稳定辊辊体加热到650℃，保温3h，而后以50℃/h的速度缓冷到室温，然后对复合堆焊的稳定辊辊体进行粗加工和精加工，最后进行离心平衡试验和检测。

本实施例堆焊的工艺条件为：焊接电流300A，焊接电压30V，焊接速度550mm/min(指堆焊层转动圆周线速度)，焊道搭接：相邻焊道搭接80％，焊接极性采用直流反接，焊接电源特性采用具有弧压反馈的下降外特性，焊弧导前距离25mm，焊丝伸出长度35mm，焊道间及焊层间温度不超过50℃。

将本实施例的稳定辊与已有技术的稳定辊在相同的机组上使用，本发明的稳定辊的工作面与基体结合很好，堆焊的工作层表面没有剥离现象，且其使用时间明显高于现有技术的稳定辊，本发明的稳定辊经辊面加工后，每次使用时间为10天以上，已有技术的沉没辊和稳定辊的使用时间是3-5天。本发明的沉没辊使用时间是现有技术的3倍以上。同时，其工作层的腐蚀和磨损都很小，提高了其使用寿命。

实施例3

实施例3采用直径为Ф610mm、长度为1860mm、壁厚50mm的沉没辊辊体基体，其基体为ZG07Cr19Ni9耐热不锈钢，将该辊体基体用燃气和电磁感应加热方法预热至600℃，保温2h，然后以100℃/h的速度缓冷至350℃，采用钴基合金焊条，其成分为：26％的Cr、3％的Ni、1.0％的V、1.0％的Ti、1.5％的C、15％的Fe、1.0％的Al、1.0％的Mn、2.0％的Nb、1.0％的Si、0.03％RE，其余为Co和小于0.04的P和S，在沉没辊辊体基体上用堆焊机器进行连续堆焊，每层堆焊的厚度为3mm，当第一层堆焊后，铲除其堆焊表面的焊渣，然后将堆焊后的稳定辊辊体预热至600℃，保温2h，以30℃/h的速度缓冷至300℃，消除堆焊过程中产生的应力，接着再进行下一层的堆焊，如此反复四次，直至达到所要求的总厚度12mm。

将堆焊后的稳定辊辊体加热到600℃，保温2h，而后以40℃/h的速度缓冷到室温，然后对复合堆焊的稳定辊辊体进行粗加工和精加工，最后进行离心平衡试验和检测。

本实施例堆焊的工艺条件为：焊接电流450A，焊接电压31V，焊接速度350mm/min，相邻焊道搭接30％，焊接极性采用直流反接，焊接电源特性采用具有弧压反馈的下降外特性，焊弧导前距离20mm，焊丝伸出长度25mm，焊道间及焊层间温度不超过30℃。

将本实施例的稳定辊与已有技术的稳定辊在相同的机组上使用，本发明的稳定辊的工作面与基体结合很好，堆焊的工作层表面没有剥离现象，且其使用时间明显高于现有技术的稳定辊，本发明的稳定辊经辊面加工后，每次使用时间为15天以上，已有技术的沉没辊和稳定辊的使用时间是3-5天。本发明的沉没辊使用时间是现有技术的3倍以上。而且其工作层的腐蚀和磨损都很小，使用寿命得以延长。

实施例4

采用离心铸造的型号为00cr17Ni14Mo2的不锈钢稳定辊辊体基体，直径为Ф200mm、长度为1860mm。将该辊体基体1用电阻加热的方法预热至550℃，保温2h，而后以125℃/h的速度缓冷至250℃，采用钴基合金焊条，其成分为：25％的Cr、5％的Ni、0.1％的V、0.1％的Ti、1.0％的C、6％的Fe、1.0％的Al、0.3％的Mn、0.5％的Nb、0.5％的Si、0.05％RE，其余为Co和小于0.04的P和S，在稳定辊辊体基体上用堆焊机器进行连续堆焊，第一层堆焊的厚度为3mm，当第一层堆焊后，铲除其堆焊表面的焊渣，然后将堆焊后的稳定辊辊体预热至600℃，保温2h，以30℃/h的速度缓冷至300℃，消除堆焊过程中产生的应力，接着再进行下二层的堆焊，第二层堆焊的厚度为5mm，堆焊后铲除其堆焊表面的焊渣，重复以上的热处理过程，消除应力，再进行第三层的堆焊，第三层堆焊的厚度为10mm，直至达到所要求的18mm总厚度。

将堆焊后的稳定辊辊体加热到500℃，保温3h，而后以20℃/h的速度缓冷到室温，然后对复合堆焊的稳定辊辊体进行粗加工和精加工，最后进行离心平衡试验和检测。

本实施例堆焊的工艺条件为：焊接电流350A，焊接电压30V，焊接速度350mm/min，焊道搭接：相邻焊道搭接50％，焊接极性采用直流反接，焊接电源特性采用具有弧压反馈的下降外特性，焊弧导前距离40mm范围内，焊丝伸出长度35mm，焊道间及焊层间温度不超过10℃。

将本实施例的稳定辊与已有技术的稳定辊在相同的机组上使用，本发明的稳定辊的工作面与基体结合强度高，堆焊的工作层表面没有脱落现象，其使用时间明显高于现有技术的沉没辊，本发明的稳定辊经辊面加工后，使用时间为15天以上，与现有技术稳定辊的使用时间相比，本发明是现有技术的3倍以上，而且其工作层的腐蚀和磨损明显低于现有技术的稳定辊，提高了稳定辊的使用寿命和可靠性。

实施例5

实施例5采用直径为Ф610mm、长度为1860mm、壁厚50mm的沉没辊辊体基体，其基体为00Cr17Ni14Mo2耐热不锈钢，将该辊体基体用电加热方法预热至530℃，保温2h，然后以135℃/h的速度缓冷至350℃，采用钴基合金焊条，其成分为：40％的Cr、10％的Ni、0.05％的V、0.05％的Ti、0.05％的C、0.05％的Fe、0.3％的Al、0.3％的Mn、5％的Nb、2.5％的Si、0.02％RE，其余为Co和小于0.05的P和S，在沉没辊辊体基体上用堆焊机器进行间隔堆焊，每层堆焊的厚度为8mm。当第一层堆焊后，铲除其堆焊表面的焊渣，然后将堆焊后的沉没辊辊体预热至500℃左右，保温2h，以40℃/h的速度缓冷至300℃，消除堆焊过程中产生的应力，接着再进行下一层的堆焊，如此反复二次，直至达到所要求的总厚度16mm。

将堆焊后的沉没辊辊体加热到530℃左右，保温2h，而后以40℃/h的速度缓冷到室温，然后对复合堆焊的沉没辊辊体进行粗加工和精加工，最后进行离心平衡试验和检测。

本实施例堆焊的工艺条件为：焊接电流300A，焊接电压25V，焊接速度500mm/min，相邻焊道搭接80％，焊接极性采用直流反接，焊接电源特性采用具有弧压反馈的下降外特性，焊弧导前距离30mm，焊丝伸出长度40mm，焊道间及焊层间温度不超过40℃。

将本实施例的沉没辊与已有技术的沉没辊在相同的机组上使用，本发明的沉没辊的堆焊工作层表面没有剥离现象，使用时间明显高于现有技术的沉没辊，本发明的沉没辊经辊面加工后，每次使用时间为12天，是已有技术的沉没辊使用时间的4倍。其工作层的腐蚀和磨损都很小，使用寿命较长。

实施例6

实施例6是对一个表面磨损的稳定辊辊体进行修复，其基体为SUS316奥氏体耐热不锈钢，表面采用特制的钴基合金焊条，其成分为：20％的Cr、3％的Ni、0.2％的V、0.2％的Ti、0.5％的C、12％的Fe、0.5％的Al、0.7％的Mn、1.0％的Nb、0.4％的Si、0.02％RE，其余为Co和小于0.04的P和S，修复时采用同样的堆焊材料。将该辊体用电阻加热的方法预热至500℃，保温2h，以120℃/h的速度缓冷至250℃，采用手工操作进行修复堆焊，堆焊厚度约为5mm，堆焊后将稳定辊辊体预热至500℃，保温2h，以30℃/h的速度缓冷至室温，然后对辊体进行加工以及进行平衡试验和检测。

本实施例堆焊的工艺条件为：焊接电流250A，焊接电压20V。

本实施例6的稳定辊与已有技术的稳定辊在相同的机组上使用结果表明，本发明的稳定辊堆焊的工作层表面较已有的稳定辊腐蚀和磨损较轻，没有发生剥离现象，使用时间高于现有的稳定辊，使用时间为10天左右，是已有技术的3倍或以上，其使用寿命显著提高。

实施例7

采用型号为00cr17Ni14Mo2的不锈钢稳定辊辊体基体，产品直径Ф200mm、长度为1860mm，将该辊体基体1用电阻加热的方法预热至500℃，保温2.5h，而后以135℃/h的速度缓冷至350℃，采用钴基合金焊条，其成分为：10％的Cr、15％的Ni、5％的V、5％的Ti、0.02％的C、20％的Fe、0.1％的Al、0.1％的Mn、0.1％的Nb、0.1％的Si、0.04％RE，其余为Co和小于0.05的P和S，在稳定辊辊体基体上用堆焊机器进行连续堆焊，每层的堆焊厚度为10mm，当第一层堆焊后，铲除其堆焊表面的焊渣，然后将堆焊后的稳定辊辊体预热至500℃，保温2.5h，以35℃/h的速度缓冷至350℃，消除堆焊过程中产生的应力，接着再进行下二层的堆焊和第二层的堆焊，重复以上的热处理和堆焊过程，直到达到堆焊总厚度30mm。

将堆焊后的稳定辊辊体加热到500℃，保温2.5h，而后以35℃/h的速度缓冷到室温，然后对复合堆焊的稳定辊辊体进行粗加工和精加工，最后进行离心平衡试验和检测。

本实施例堆焊的工艺条件为：焊接电流350A，焊接电压30V，焊接速度350mm/min，焊道搭接：相邻焊道搭接50％，焊接极性采用直流反接，焊接电源特性采用具有弧压反馈的下降外特性，焊弧导前距离40mm范围内，焊丝伸出长度35mm，焊道间及焊层间温度不超过30℃。

将本实施例的稳定辊与已有技术的稳定辊在相同的机组上使用，本发明的稳定辊的工作面与基体结合强度高，堆焊的工作层表面没有脱落现象，其使用时间明显高于现有技术的沉没辊，本发明的稳定辊经辊面加工后，使用时间为10天以上，与现有技术稳定辊的使用时间相比，本发明是现有技术的3倍或以上，而且其工作层的腐蚀和磨损明显低于现有技术的稳定辊，提高了稳定辊的使用寿命和可靠性。

上述实施例的效果如图3和图4所示：图3显示了将本发明堆焊的钴基合金置于GL铝锌锅内浸泡了58天后的界面形貌效果图，其左边为钴基合金，右边为铝锌液，从中可明显看出铝锌液浸泡过加工刀痕还在，界面很清晰。而图4为现有技术喷涂的铁基合金在GL铝锌锅内浸泡了20天后的界面形貌效果图，其左边为铁基合金，右边为铝锌液，从中可明显看出铝锌液浸泡过，被严重腐蚀的界面已难以区分。

本发明的堆焊方法和钴基合金材料成分及含量虽然没有在实施例中都例举到，但均可进行具体地实施，只要是在本发明的成分范围内均可达到本发明所述的良好效果。

本发明的沉没辊和稳定辊采用耐热不锈钢基体，并在其上堆焊耐热耐腐蚀的钴基合金工作层，使用在热镀铝锌液、热镀锌液、热镀锌铝、热镀纯铝液等热镀铝锌工作条件下，表现出良好的耐腐蚀性能和耐磨强度，工作寿命和稳定性大大提高。本发明可直接在沉没辊或稳定辊辊体基体上进行堆焊，也可对已损坏的沉没辊和稳定辊辊体工作面进行修复或修补。本发明的方法还可用于其他在热镀铝锌工作条件下产品的堆焊。

Claims

1.一种热浸镀用沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法，其特征在于：沉没辊或稳定辊辊体的基体采用不锈钢铁基材料，在其基体上堆焊钴基合金材料工作面，采用下述步骤进行堆焊：

2)采用钴基合金堆焊材料在沉没辊或稳定辊的基体上进行一层或多层堆焊，每层堆焊的厚度为2-10mm；在每层堆焊后清除表面的焊渣，重复步骤1)的热处理过程，再进行下一层堆焊；

堆焊时相邻焊道搭接部分为焊道宽度的30％-80％，焊道间及焊层间在堆焊前的温度范围为10℃-50℃；

2.根据权利要求1所述的沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法，其特征在于所采用的钴基合金堆焊材料的成分以重量百分比计为：10％-40％的Cr、0.1％～15％的Ni、0.01％～5.0％的V、0.01％～5.0％的Ti、0.01％～1.5％的C、0.01％～20％的Fe、0.01％～5.0％的Al、0.1％～3.0％的Mn、0.01％～5.0％的Nb、0.1％～3.0％的Si、0.01～0.05％的RE，其余为Co和不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法，其特征在于所采用的钴基合金堆焊材料的优选成分以重量百分比计为：15％-30％的Cr、3％～10％的Ni、1.0％～3.0％的V、1.0％～3.0％的Ti、0.5％～1.5％的C、5.0％～15％的Fe、0.5％～2.0％的Al、0.5％～2.5％的Mn、0.5％～3.0％的Nb、0.5％～2.0％的Si、0.02～0.03％的RE，其余为Co和不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法，其特征在于所述的不锈钢铁基材料是铁素体或奥氏体或奥氏体与铁素体的耐热不锈钢铁基材料。

5.根据权利要求1所述的沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法，其特征在于逐层堆焊的总厚度达2-30mm。

6.根据权利要求1所述的沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法，其特征在于采用250-450A的焊接电流，20-40V的焊接电压，100-550mm/min的焊接速度进行堆焊。

7.根据权利要求1所述的沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法，其特征在于所述的沉没辊或稳定辊辊体基体是安装有轴头的沉没辊或稳定辊辊体基体。

8.根据权利要求1所述的沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法，其特征在于所述的沉没辊或稳定辊辊体基体是使用后表面损坏的沉没辊或稳定辊辊体基体。

9.根据权利要求1所述的沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法，其特征在于采用焊接设备进行连续堆焊或间隔堆焊。

10.根据权利要求1所述的沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法，其特征在于采用手工进行堆焊。

11.根据权利要求1所述的沉没辊或稳定辊的复合堆焊方法，其特征在于交替使用焊接设备或手工进行堆焊。