CN101947682B - 连铸机框架表面堆焊的方法 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的是一种适用于连铸机框架表面堆焊的方法，包括被加工焊接件连铸机框架的焊前预处理和框架表面堆焊，以其所述堆焊焊接是气体保护堆焊；堆焊层熔敷合金的组分及各组分的重量百分含量是(％)：C0.02～0.05，Mn0.70～1.10，Si0.20～0.60，Cr16.0～18.0，S≤0.025，P≤0.025，Fe及不可避免的杂质余量为主要特征，具有方法先进，生产效率高，焊接成本低，堆焊层耐腐蚀、耐磨性能好，堆焊后所述框架可以进行整体回火消除应力处理等特点。

Description

连铸机框架表面堆焊的方法

技术领域

本发明涉及一种连铸机框架表面堆焊的方法，属于重型机械构件焊接技术。

背景技术

本发明所涉及的连铸机，是钢铁企业炉前连铸的一种重要设备，而所述连铸机框架，是用来承载多级轧辊及其传动装置的大型构件。

随着钢铁企业产能的大幅度提升，连铸机设备得到了广泛的应用。为了提高所述框架的使用寿命，许多厂商在进行连铸机框架设计时在其的与轧辊装配的轴承座的块面部位，均采用堆焊不锈钢的办法，来提高所述轴承座块面部位的耐腐蚀、耐高温和耐磨损的性能。

目前已有技术所述连铸机框架表面堆焊层的堆焊，是采用GB/T938E309-16奥302(A302)堆焊材料，采用手工电弧焊堆焊。这种已有技术的堆焊方法，在具体生产实践中，显现出以下几点不足：

1、堆焊层易产生合金晶间腐蚀。由于连铸机框架长期工作在500～550℃温度工况条件中，同时A302堆焊层为含C 0.15％，含Cr21％的奥氏体组织，其多余的C不断地向奥氏体晶粒边界迁移扩散，并与Cr化合而在晶间形成碳化铬的化合物，如(CrFe)23C6等析出，使得奥氏体晶界处产生贫铬层(Cr＜12％)，从而在腐蚀介质的作用下产生晶间腐蚀，最终导致堆焊层锈蚀和开裂，使所述堆焊层破裂、溃散乃至失效。

2、堆焊层不能实施回火消除应力处理。所述框架的尺寸精度要求较高(通常其平面度要求为5μm)，因而所述框架需进行整体回火处理。但由于已有技术的堆焊层为中碳奥氏体组织，不允许实施回火处理(回火会产生晶间腐蚀和475度脆化)，从而只能在堆焊后直接进行加工，使所述框架的应力得不到消除，从而其尺寸稳定性差，加工精度难以保证。

3、耐磨损性差。由于设在所述框架上的轴承座块面经常拆卸更新，且承受较大的压强，所以所述堆焊面需要有足够的耐磨损性能。可是已有技术的A302(奥302)堆焊层的硬度在140～160HB范围内，而其总体耐磨性差，因而满足不了所述框架的耐磨性要求。

4、生产效率低，焊接成本高。由于已有技术采用的是手工电弧焊堆焊方法，其生产效率仅为气体保护焊的30～40％，且其采用电焊条焊接的熔敷金属收得率仅为60％左右，而气体保护焊的熔敷金属收得率达到90％以上。

综上所述，提供一种能够克服已有技术上述不足的所述框架表面堆焊的方法，已成为业内迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种适用于连铸机框架表面堆焊层耐腐蚀、耐磨损、堆焊生产效率高的且可以实施回火消除应力处理的连铸机框架表面堆焊的方法，以克服已有技术的不足。

实现本发明目的的技术构想是，主要采用超低碳(含C量在0.02～0.05％范围内)铁素体合金堆焊层，来避免高温下产生游离碳向晶粒边界扩散迁移，以提高其高温耐腐蚀、耐磨损性能和可回火性能；同时采取气体保护焊的堆焊方法，以提高其高效性，且可进行全位置焊接，使得堆焊操作变得方便简易。从而实现本发明的目的。

基于上述技术构思，本发明实现其目的的技术方案是：

一种连铸机框架表面堆焊的方法，包括被加工焊接件连铸机框架的焊前预处理和框架表面堆焊，其创新点在于：

a、所述框架表面堆焊，是气体保护堆焊；

b、所述框架表面堆焊层的熔敷合金的组分及各组分的重量百分含量是(％)：

C                        0.02～0.05，

Mn                       0.70～1.10，

Si                       0.20～0.60，

Cr                       16.0～18.0，

S                        ≤0.025，

P                        ≤0.025，

Fe及不可避免的杂质       余量。

由以上所给出的技术方案结合前述技术构想可以明了，本发明由于其堆焊层熔敷合金中的含碳量在0.02～0.05％范围内，因而所述熔敷合金的金相组织，是超低碳铁素体组织，加上采用气体保护焊堆焊焊接，从而实现了本发明所要实现的目的。

本发明一种典型的堆焊层熔敷合金的组分及各组分的重量百分含量是(％)：

C                        0.03，

Mn                       0.86，

Si                       0.38，

Cr                       16.89，

S                        0.010，

P                         0.016，

Fe及不可避免的杂质        余量。

所述的典型堆焊层熔敷合金的组分及各组分的重量百分含量，是本发明通过反复试验所优选的一种最佳方案，本发明予以积极推荐。

在上述技术方案中，本发明还主张，所述焊前处理包括预热处理和焊部表面洁净处理；所述预热处理是在母材(即所述框架材料)碳当量在0.30～0.45％范围内的条件下的预热处理，其预热处理的温度在80～120℃范围内。这里应当说明的是，当母材(即所述框架材料)碳当量≤0.3％的条件下，可以不用预热处理。而所述洁净处理，包括除锈、除污垢等处理。

在上述技术方案中，本发明还主张，所述堆焊熔敷合金层，是采用含有与堆焊层熔敷合金的组分及各组分重量百分含量相同药芯的药芯焊丝，且采用通常的气体保护焊电源堆焊构成的。所述药芯焊丝是含C量≤0.04％SPCC-SD低碳冷轧带钢包裹合金粉的药芯焊丝，所述药芯的组分及各组分的重量百分含量(％)，与所述堆焊层熔敷合金的组分及各组分的重量百分含量是相同相等的。至于药芯中所含有的造渣剂，可以另行按一定配比添加。事实上由于采用气体保护焊，其各种金属氧化物是极其微量的，在通常的条件下，可以不再另行添加造渣剂。

在上述技术方案中，本发明还主张，所述药芯焊丝是φ1.0～2.0mm的药芯焊丝。所述药芯焊丝的成品，一般是盘状缠绕成捆的，其仓储、运输和使用都非常方便。

在上述技术方案中，本发明还主张，所述气体保护焊所采用的保护气体的组分及各组分的重量百分含量是Ar70～90％、CO₂ 10～30％；或者是100％的CO₂。当然，并不局限于此。采用纯氩气保护或其它惰性气体保护，都是可以的。

在上述技术方案中，本发明还主张，焊态堆焊层的硬度在240～260HB范围内；经580℃回火处理后的堆焊层的硬度在220～240HB范围内。这里所述的堆焊层的硬度，是与已有技术相区别的重要特征之一。它对于堆焊层的耐腐蚀，耐磨损和延长使用寿命，具有明显的重要意义。这也是已有技术的堆焊层不可与之相比拟的。

上述技术方案得以实施后，本发明所具有的焊接方法先进，堆焊层耐腐蚀、耐磨损性能良好，使用寿命长，生产效率高，焊接成本低等特点，是显而易见的。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1。

一种适用于连铸机框架表面堆焊的方法，包括被加工焊接件连铸机框架的焊前预处理和框架表面堆焊，而其：

所述框架表面堆焊，是气体保护堆焊；

所述框架表面堆焊层的熔敷合金的组分及各组分的重量百分含量是(％)：C0.02～0.05，Mn0.70～1.10，Si0.20～0.60，Cr16.0～18.0，S≤0.025，P≤0.025，Fe及不可避免的杂质为余量

所述焊前处理包括预热处理和焊部表面洁净处理；所述预热处理是在母材碳当量在0.30～0.45％范围内的条件下的预热处理，其预热处理的温度在80～120℃范围内。所述堆焊熔敷合金层，是采用含有与堆焊层熔敷合金的组分及各组分重量百分含量相同药芯的药芯焊丝，且采用通常的气体保护焊电源堆焊构成的。所述药芯焊丝是φ1.6mm的药芯焊丝。所述气体保护焊所采用的保护气体的组分及各组分的重量百分含量是Ar30～90％、CO₂ 10～30％；焊态堆焊层的硬度在240～260HB范围内；经580℃回火处理后的堆焊层的硬度在220～240HB范围内。

实施例2

一种适用于连铸机框架表面堆焊的方法，除了其堆焊层熔敷合金的组分及各组分的重量百分含量是(％)：C0.03，Mn0.86，Si0.38，Cr16.89，S0.010，P0.016，Fe及不可避免的杂质为余量，和气体保护焊的保护气体是100％的CO₂外，其它均如实施例1。

上述具体实施方法经实际试用效果显示，本发明具有以下积极意义：

1、不会产生晶间腐蚀。本发明所述堆焊合金为超低碳的铁素体组织，且含碳量很低，从而在晶界处不会产生贫铬层，故不会在腐蚀介质作用下产生腐蚀开裂，堆焊层整体强度和耐磨损性能好。

2、堆焊后框架可以进行整体回火处理。由于堆焊层为超低碳的铁素体组织，不会如奥氏体组织那样会产生晶间腐蚀和475度脆化，所以堆焊后的框架可进行整体回火，以消除焊接应力。

3、提高了堆焊层面的耐磨性能。本发明堆焊层硬度达到240～280HB，较已有技术的奥320(A302)堆焊层硬度提高50％以上。有效提高了堆焊层的耐磨性能，延长了使用寿命。

4、生产效率高，焊接成本低。本发明采用气体保护焊，其生产效率是已有技术手工电弧焊的2～3倍，且熔敷金属收得率达95％左右、节约了焊接材料，有效降低了焊接成本。

5、焊接工艺性好。现场无焊接飞溅，焊缝成型好，且其焊接热输入量明显小于已有技术的手工电弧焊接，节约了能源消耗，保护了现场环境。

本发明的应用范围，不受本说明书描述的限制，本发明同样适用于阀门、汽轮机、燃汽轮机部件，轴承座和轧机牌坊等耐腐蚀、耐高温和耐磨损部件/部位的堆焊焊接。

Claims (7)

1.一种连铸机框架表面堆焊的方法，包括被加工焊接件连铸机框架的焊前预热、焊部表面洁净处理和框架表面堆焊，其特征在于：

a、所述框架表面堆焊，是气体保护堆焊；

b、所述框架表面堆焊层的熔敷合金的组分及各组分的重量百分含量是(％)：

C                   0.02～0.05，

Mn                  0.70～1.10，

Si                  0.20～0.60，

Cr                  16.0～18.0，

S                   ≤0.025，

P                   ≤0.025，

Fe及不可避免的杂质  余量。

2.根据权利要求1所述的连铸机框架表面堆焊的方法，其特征在于，所述堆焊层的熔敷合金的组分及各组分的重量百分含量是(％)：

C                    0.03，

Mn                   0.86，

Si                   0.38，

Cr                   16.89，

S                    0.010，

P                    0.016，

Fe及不可避免的杂质   余量。

3.根据权利要求1或2所述的连铸机框架表面堆焊的方法，其特征在于，所述焊前预热处理是在母材碳当量在0.30～0.45％范围内的条件下的预热处理，其预热处理的温度在80～120℃范围内。

4.根据权利要求1或2所述的连铸机框架表面堆焊的方法，其特征在于，所述堆焊熔敷合金层，是采用含有与堆焊层熔敷合金的组分及各组分重量百分含量相同药芯的药芯焊丝，且采用通常的气体保护焊电源堆焊构成的。

5.根据权利要求4所述的连铸机框架表面堆焊的方法，其特征在于，所述药芯焊丝是φ1.0～2.0mm的药芯焊丝。

6.根据权利要求1或2所述的连铸机框架表面堆焊的方法，其特征在于，所述气体保护焊所采用的保护气体的组分及各组分的重量百分含量是Ar70～90％、CO₂10～30％；或者是100％的CO₂。

7.根据权利要求1或2所述的连铸机框架表面堆焊的方法，其特征在于，焊态堆焊层的硬度在240～260HB范围内；经580℃回火处理后的堆焊层的硬度在220～240HB范围内。