CN101722383A - 一种药芯焊丝及其焊接冷轧工作辊的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种药芯焊丝及其焊接冷轧工作辊的方法，涉及焊接技术，其焊丝药芯组份按质量百分比计算为：碳：0.20～0.80％、硅：0.20～1.50％、锰：0.20～2.00％、铬：3.00～7.00、钼：0.50～4.50％、钨：2.00～6.50％、钒：0.20～1.00％、镍：0.20～1.00％、钴：0.2～1.5、硫：0～0.03％、磷：0～0.03％、余量为铁。本发明药芯焊丝在恒温堆焊作业时，需保持冷轧工作辊堆焊层间温度在300～350℃之间。本发明的药芯焊丝很好地解决了冷轧工作辊堆焊后堆焊材料强度与韧性不匹配的问题，使冷轧工作辊的强度高和韧性好，从而提高了冷轧工作辊的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体地说，是一种药芯焊丝及其焊接冷轧工作辊的方法
背景技术
冷轧工作辊是冷轧钢板生产所需零部件的关键部件，冷轧工作辊是在冷态下通过挤压的方式将金属加工成型的工作部件。由于其工作条件恶劣，工作应力极大，在工作过程中表面常产生剥离、掉块、磨损等形式的失效，因此要求其表面具备相当高的硬度、耐磨性和抗裂性。轧制过程中，因轧辊大面积剥落而造成轧辊报废。
国内外的冷轧工作辊大多采用碳和合金元素含量较高的诸如：Cr12MoV、9Cr2Mo、85CrMoV、9Cr2MoV，86CrMoV7、9Cr3Mo、GCr15等材料整体制造，然后通过表面淬火等热处理手段来达到62～64HRC的硬度要求，因此，轧辊制造成本高，失效后修复难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种药芯焊丝及其焊接冷轧工作辊的方法，以解决冷轧工作辊在工作过程中，存在的局部脱落、耐磨性不足和裂纹等问题。本发明的药芯焊丝采用多元合金强化，提高堆焊金属的硬度、强度、韧性和耐磨性能。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种药芯焊丝，以钢带为外皮，用于焊接冷轧工作辊；其焊丝药芯组份按质量百分比计算为：碳：0.20～0.80％、硅：0.20～1.50％、锰：0.20～2.00％、铬：3.00～7.00、钼：0.50～4.50％、钨：2.00～6.50％、钒：0.20～1.00％、镍：0.20～1.00％、钴：0.2～1.5、硫：0～0.03％、磷：0～0.03％、余量为铁。
所述的药芯焊丝，其所述药芯组份的粒度为60～120目。
所述的药芯焊丝，其所述药芯焊丝为管状焊丝，外径为2.4～4.0mm。
一种所述的药芯焊丝焊接冷轧工作辊的方法，其步骤为：
A)将待堆焊的冷轧工作辊预热到350～450℃，并在此温度下保温若干小时；
B)用药芯焊丝进行恒温堆焊作业时，保持冷轧工作辊堆焊层间温度在300～350℃之间；
C)将恒温堆焊后的冷轧工作辊，按每小时不超过50℃的加热速度加热到550～570℃后，进行若干小时的回火热处理；
D)随炉冷却至50℃以下取出，冷却速度每小时不超过30℃；
E)将堆焊好的冷轧工作辊进行加工至要求尺寸；
F)对冷轧工作辊的堆焊表面进行无损探伤和硬度测试。
所述的方法，其所述A)步骤中待堆焊的冷轧工作辊，是指用到极限尺寸的冷轧工作辊或新制作的冷轧工作辊。
所述的方法，其所述A)步骤之前还有一步骤：对待堆焊的冷轧工作辊进行探伤。
所述的方法，其所述探伤采用磁粉和超声进行。
所述的方法，其所述B)步骤中的恒温堆焊作业，是堆焊至直径大于所需成品直径尺寸的4～8mm。
所述的方法，其所述E)步骤中的加工是采用车床粗车、精车及磨床精磨。
所述的方法，其所述A)步骤中的保温小时数、C)步骤中的回火小时数，以下式计算：
时间数小时，其中：
代表轧辊的直径，单位：mm；K为系数：50.4，单位：mm/小时。
用本发明提供的药芯焊丝焊接冷轧工作辊的方法，操作工艺简单，无焊接缺陷。修复后的冷轧工作辊比原冷轧工作辊可降低成本50％左右。经修复的冷轧工作辊其耐磨性能和强韧性提高了1.0～1.2倍，大大提高了冷轧工作辊的使用寿命。
具体实施方式
实施例1：用于修复抗拉强度≥1600N/mm2的9Cr2Mo系列的冷轧工作辊。
本发明的药芯焊丝，根据冷轧工作辊使用性能要求，选择下列合金粉末：铬铁、碳化钨、碳化铬、碳化钒、钼铁、硅铁、钒铁、镍铁、铁粉、钨铁，其粒度为60～120目，按比例均匀混合后装入药芯焊丝轧丝机的布料器中，在轧丝机工作时将均匀混合的粉末稳定而均匀地撒在药芯焊丝包皮钢带上包扎成管状，再经过拉丝机进行拉拔，制成外径为
的管状药芯焊丝；药芯焊丝的化学成分按质量百分比应控制在：
碳(C)：0.58％、硅(Si)：0.30％、锰(Mn)：0.50％、铬(Cr)：5.80、钼(Mo)：2.10％、钨(W)：4.50％、钒(V)：0.50％、镍(Ni)：1.00％，钴(Co)：0.70、硫(S)：0.020、磷(P)：0.010、余量为铁。
实施例2：用于修复抗拉强度≥1550N/mm2的GCr15系列的冷轧工作辊。
将铬铁、碳化钨、钼铁、硅铁、钒铁、镍铁、铁粉和钨铁合金粉加工成粒度为60～120目，比例均匀混合后装入药芯焊丝轧丝机的布料器中，在轧丝机工作时将均匀混合的粉末稳定而均匀地撒在药芯焊丝包皮钢带上包扎成管状，再经过拉丝机进行拉拔，制成外径为
的管状药芯焊丝；管状药芯焊丝的化学成分按质量百分比应控制在：
C：0.56％、Si：0.30％、Mn：0.50％、Cr：5.80、Mo：2.00％、W：4.30％、V：0.40％、Ni：1.00％，Co：0.80、硫(S)：0.020、磷(P)：0.010、余量为铁。
实施例3：修复抗拉强度≥1600N/mm2的9Cr2Mo系列的冷轧工作辊。
冷轧工作辊规格为
(辊面宽度)。将使用到极限尺寸的冷轧工作辊车削掉疲劳层，采用如下方法进行堆焊修复：
1、机加工和无损检测：将用到极限尺寸的旧冷轧工作辊或者新制作的中低合金钢冷轧工作辊机加工至待焊尺寸，经过磁粉和超声探伤，确保待堆焊制造的冷轧工作辊无缺陷。
2、预热：将探伤无缺陷的冷轧工作辊预热到350～450℃之间，并保温在此温度下4小时。
3、恒温堆焊作业：采用专用的冷轧工作辊修复与制造专用药芯焊丝，保持冷轧工作辊堆焊层间温度在300～350℃之间，进行恒温堆焊作业，堆焊至直径为
之间。
4、焊后热处理：将恒温堆焊后的冷轧工作辊，放入热处理炉进行加热到560℃后，进行4小时的回火热处理，回火温度450℃，加热过程中应控制加热速度不超过每小时50℃，然后随炉冷却，冷却过程中应控制冷却速度不超过每小时30℃，待冷却至50℃以下时方可出炉。
5、焊后机加工：将堆焊好的冷轧工作辊进行车床粗车、精车以及磨床精磨。直至加工至冷轧工作辊图纸要求尺寸直径为
6、无损检测和硬度测试：将加工完的冷轧工作辊堆焊表面进行无损探伤和硬度测试，检测标准和硬度要求满足冷轧工作辊图纸性能要求。
Claims (10)
1.一种药芯焊丝，以钢带为外皮，用于焊接冷轧工作辊；其特征在于，该焊丝药芯组份按质量百分比计算为：碳：0.20～0.80％、硅：0.20～1.50％、锰：0.20～2.00％、铬：3.00～7.00、钼：0.50～4.50％、钨：2.00～6.50％、钒：0.20～1.00％、镍：0.20～1.00％、钴：0.2～1.5、硫：0～0.03％、磷：0～0.03％、余量为铁。
2.如权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于，所述药芯组份的粒度为60～120目。
3.如权利要求1或2所述的药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝为管状焊丝，外径为2.4～4.0mm。
4.一种利用权利要求1所述的药芯焊丝焊接冷轧工作辊的方法，其特征在于，步骤为：
A)将待堆焊的冷轧工作辊预热到350～450℃，并在此温度下保温若干小时；
B)用药芯焊丝进行恒温堆焊作业时，保持冷轧工作辊堆焊层间温度在300～350℃之间；
C)将恒温堆焊后的冷轧工作辊，按每小时不超过50℃的加热速度加热到550～570℃后，进行若干小时的回火热处理；
D)随炉冷却至50℃以下取出，冷却速度每小时不超过30℃；
E)将堆焊好的冷轧工作辊进行加工至要求尺寸；
F)对冷轧工作辊的堆焊表面进行无损探伤和硬度测试。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述A)步骤中待堆焊的冷轧工作辊，是指用到极限尺寸的冷轧工作辊或新制作的冷轧工作辊。
6.如权利待要求4所述的方法，其特征在于，所述A)步骤之前还有一步骤：对待堆焊的冷轧工作辊进行探伤。
7.如权利待要求6所述的方法，其特征在于，所述探伤采用磁粉和超声进行。
8.如权利待要求4所述的方法，其特征在于，所述B)步骤中的恒温堆焊作业，是堆焊至直径大于所需成品直径尺寸的4～8mm。
9.如权利待要求4所述的方法，其特征在于，所述E)步骤中的加工是采用车床粗车、精车及磨床精磨。
10.如权利待要求4所述的方法，其特征在于，所述A)步骤中的保温小时数、C)步骤中的回火小时数，以下式计算：
时间数
小时，其中：
代表轧辊的直径，单位：mm；K为系数：50.4，单位：mm/小时。
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