CN101633086B - 一种用于半钢轧辊打底堆焊的药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明一种用于半钢轧辊打底堆焊的药芯焊丝，涉及材料加工工程的焊接技术，其中，所述的药芯包括以下重量百分比的物质：金属铬：2～10％，金属锰：5～11％，金属钼：2～10％，硅铁：1～5％，氟化物：3～15％，钒铁：0.5～10％，钛铁：0～5％，余为铁粉。本发明的焊丝解决了半钢轧辊可焊性差的难题，且该焊丝的堆焊工艺性能优良，与半钢轧辊工作层堆焊材料具有良好的冶金相容性，可广泛用于半钢轧辊的打底堆焊。

Description

一种用于半钢轧辊打底堆焊的药芯焊丝
技术领域：
属于材料加工工程的焊接领域，该发明用于半钢轧辊打底堆焊。
背景技术：
半钢轧辊的含碳量通常在1.0～2.1％范围内，并含有Si、Mn、Cr、Ni、Mo等和多种合金元素，其机械性能介于钢和铸铁之间，多用作型钢轧机粗轧和中轧机架、热轧带钢连轧机粗轧和精轧支撑辊等场合。由于半钢轧辊的碳含量极高且含有较多合金元素，导致半钢轧辊的淬硬性强，焊接性差，堆焊修复难度极大。国外称其为Adamite轧辊，通常认为是不可堆焊修复的。
开发半钢轧辊堆焊修复材料，关键是要设计打底层材料解决半钢轧辊可焊性的问题，然后选用适合半钢轧辊服役工况的工作层堆焊材料，恢复轧辊尺寸及辊面性能。因此设计打底层材料是解决半钢轧辊堆焊难题的关键。堆焊如图1所示，图中，半钢轧辊1，堆焊过渡层2，堆焊工作层3。
使用普通堆焊材料堆焊半钢轧辊，即使是低碳的堆焊材料，堆焊层与半钢轧辊间的打底层的硬度会高达HRC60，裂纹倾向很大。一旦堆焊打底层中出现裂纹，裂纹会向半钢轧辊内部扩展，增大断辊的危险，而且如果在有裂纹的打底层上继续堆焊，不仅不能使裂纹愈合，而且裂纹中夹杂的杂质还会导致下一堆焊层中出现大量的气孔。可见半钢轧辊中大量的碳进入堆焊过渡层，是半钢轧辊可焊性差的主要原因。
因此，必须合理设计打底层材料，使得打底层即使含碳量很高(如0.7％C)，也可具有良好的抗裂性，同时打底层熔敷金属本身也要有良好的可焊性，不仅要能实现打底层上工作层的堆焊，还要与工作层具有良好的匹配性，以满足半钢轧辊服役工况的要求。
发明内容
本发明的目的是公开一种用于半钢轧辊打底堆焊的药芯焊丝，其打底层具有良好的抗裂性、可焊性，不仅能实现打底层上工作层的堆焊，还与工作层具有良好的匹配性，以满足半钢轧辊堆焊的要求。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种用于半钢轧辊打底堆焊的药芯焊丝，其药芯由合金粉和矿物质粉组成，各成分的重量百分比为：金属铬：2～10％，金属锰：5～11％，金属钼：2～10％，硅铁：1～5％，氟化物：3～15％，钒铁：0.5～10％，钛铁：0～5％，余为铁粉。
所说的半钢轧辊埋弧堆焊修复的药芯焊丝，其所用的外用钢带为超低碳冷轧钢带，含碳量小于0.06％。
本发明的焊丝解决了半钢轧辊可焊性差的难题，且该焊丝的堆焊工艺性能优良，可广泛用于半钢辊的打底堆焊。
附图说明
图1为堆焊示意图。
具体实施方式
考虑半钢轧辊的高含碳量及各种合金元素的含量，其堆焊打底层中首先需要含有适量的碳元素，堆焊打底层中首先要含有适量的碳，保证打底层的硬度与半钢母材及工作层相匹配。但打底层设计的碳含量要远低于半钢母材，使得经半钢母材稀释后，打底层具有适中的碳含量以降低半钢的淬硬倾向，增加其可焊性。同时添加适量Mo、V等多种合金元素，以细化熔敷金属的晶粒，增加打底层抗裂性，同时保证打底层的力学性能与堆焊工作层性能的匹配。但钼、钒含量过高时，将降低熔敷金属的韧性；另外Si、Mn等其它元素的含量也要在合适范围内。
本发明的一种用于半钢轧辊打底堆焊的药芯焊丝，其药芯的成分范围如下：
金属铬(Cr)：向堆焊熔敷金属中过渡Cr元素，其质量百分比含量为2～10％；
金属锰(Mn)：向堆焊熔敷金属中过渡Mn元素，脱氧、脱硫，其质量百分比含量为5～11％；
金属钼(Mo)：提高堆焊金属的淬硬性和抗热裂性能，其质量百分比含量为2～10％；
硅铁：向堆焊熔敷金属中适量过渡硅(Si)元素，脱氧、脱硫，其质量百分比含量为1～5％；
钒铁：碳有很强的结合力，可形成硬度高、弥散度大的强化相，细化晶粒，其质量百分比含量为0.5～10％，
钛铁：碳有很强的结合力，可形成硬度高、弥散度大的强化相，细化晶粒，其质量百分比含量为0～5％，
氟化物：去氢，改善电弧性能，其质量百分比含量为3～15％。
半钢轧辊打底层堆焊用药芯焊丝的制造采用以下步骤：
1、将超低碳钢带轧成U形，向U形槽内加入占本发明焊丝总重28～32％(即填充率为28～32％)的药芯粉；
2、将U形槽合口后，通过拉丝模逐道拉拔，最终使其直径达到φ2.4mm～φ4.0mm，即为最终产品。
实施例：
1、选用厚度0.6mm，宽度14mm的超低碳钢带，将其轧成U型，用金属铬5g，金属锰10g，金属钼5g，硅铁2g，氟化物10g，钒铁4g，钛铁3g和铁粉61g充分混合后加入U型槽中，填充率为29％，经过合口并逐步减径，最终直径为φ2.4mm。
2、选用厚度0.6mm，宽度14mm的超低碳钢带，将其轧成U型，用金属铬3g，金属锰6g，金属钼3g，硅铁2g，氟化物8g，钒铁5g，钛铁4g和铁粉69g充分混合后加入U型槽中，填充率为30％，经过合口并逐步减径，最终直径为φ3.2mm。
3、选用厚度0.6mm，宽度14mm的超低碳钢带，将其轧成U型，用金属铬8g，金属锰7g，金属钼6g，硅铁3g，氟化物12g，钒铁7g，钛铁2g和铁粉57g充分混合后加入U型槽中，填充率为31％，经过合口并逐步减径，最终直径为φ4.0mm。
实施效果对比：
  示例   传统堆焊材料(如H08)   例1   例2   例3
  堆焊含碳量1.2％的半钢轧辊   焊缝出现大量裂纹   无缺陷   无缺陷   无缺陷
  堆焊含碳量1.4％的半钢轧辊   焊缝出现大量裂纹   无缺陷   无缺陷   无缺陷

Claims (2)

1. 一种用于半钢轧辊打底堆焊的药芯焊丝，其特征在于：药芯由合金粉和矿物质粉组成，各成分的重量百分比为：金属铬：2～10％，金属锰：5～11％，金属钼：2～10％，硅铁：1～5％，氟化物：3～15％，钒铁：0.5～10％，钛铁：0～5％，余为铁粉。
2. 如照权利要求1所说的半钢轧辊打底堆焊的药芯焊丝，其特征在于，所用的外用钢带为超低碳冷轧钢带，含碳量小于0.06％。
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