CN102430839A - 一种堆焊复合矫直辊的制作方法 - Google Patents

一种堆焊复合矫直辊的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种堆焊复合矫直辊的制作方法，该方法首先制造42CrMo调质的矫直辊本体；然后在矫直辊本体上堆焊厚度为2-4mm的过渡层；然后在过渡层上通过埋弧堆焊制得熔敷金属工作层。本发明的堆焊复合矫直辊的制作方法制作的矫直辊的辊面具有耐蚀、抗高温、耐磨损和抗粘钢的优点。

Description

一种堆焊复合矫直辊的制作方法
技术领域
本发明涉及机械制造领域，特别是一种堆焊复合矫直辊的制作方法。本发明的焊接材料和工艺方法除了用于热轧平整机的矫直工作辊外，还可广泛应用于轧制生产线上的夹送辊、热轧辊和热轧支撑辊等的堆焊复合，具有耐蚀、抗高温、耐磨损和抗粘钢等优点。
背景技术
随着钢铁企业的技术改造与产品升级，其产能和产品质量均得到了较大的提升，与此同时对冶金设备的要求也越来越高；轧钢生产线上的宽厚板矫直平整机是钢铁企业生产宽厚板的关键设备，其中宽厚板矫直工作辊是一种高新技术产品，矫直工作辊目前主要是依赖进口，国内个别企业采用4Cr5MoSiV1(H13)合金工具钢制造，其主要缺点是工艺复杂、制造中容易产生废料，制造成本高、生产周期长，辊面硬度低(45-52HRC)易粘钢，难以满足宽厚板矫直平整机的应用需求；矫直辊在使用中的主要失效形式为：辊面产生热疲劳裂纹、磨损和辊面粘钢。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中所述的现有的矫直辊制造工艺复杂、制造成本高、生产周期长、辊面硬度无法满足宽厚板矫直平整机的应用需求的问题，提供一种堆焊复合矫直辊的制作方法。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种堆焊复合矫直辊的制作方法，其包括以下步骤：
首先制造42CrMo调质的矫直辊本体；然后在矫直辊本体上堆焊厚度为2-4mm的过渡层；然后在过渡层上通过埋弧堆焊制得熔敷金属工作层，该熔敷金属工作层组分及重量百分比为：
碳：0.30-0.50％；硅：0.35-0.60％；锰：0.30-0.60％；钼：0.30-0.50％；铬：5.5-7.0％；钨：7.0-9.0％；钒：0.20-0.40％；硫：≤0.020％；磷≤0.025％；
余量为铁及不可避免的杂质。
所述的42CrMo调质的矫直辊本体应进行调质处理，调质淬火温度为840℃-880℃，调质回火温度为550℃-650℃，矫直辊本体表面硬度为HRC28-32，且淬硬深度30-40mm，调质变形量≤1.5mm/m。
所述的过渡层熔敷金属组分及重量百分比为：
碳≤0.12％、锰0.5-0.9％、硅≤0.5％、镍0.8-1.5％、磷≤0.025％、硫≤0.020％，余量为铁及不可避免的杂质。
所述的熔敷金属工作层厚度为5-20mm。
在埋弧堆焊形成熔敷金属工作层时所选用的焊丝组分及重量百分比为：
碳：0.40-0.60％；硅：0.10-0.20％；锰：0.40-0.80％；钼：0.35-0.60％；铬：6.5-8.5％；钨：7.5-9.5％；钒：0.25-0.45；硫：≤0.015％；磷≤0.020％；
余量为铁及不可避免的杂质。
选用的焊剂型号为SJ604的焊剂。
本发明的优势在于选用本发明的焊丝，通过堆焊的方式在42CrMo调质的矫直辊本体表面形成所述的熔敷金属层，工作层熔敷金属中含有钨、钼、钒等弥散硬化元素，其组织为马氏体基体上弥散析出复杂金属碳化物，使辊面耐蚀、抗高温、耐磨损和抗粘钢。在500℃的焊后回火，其硬度达到HRC57～HRC61，保证矫直平整机生产的钢板满足用户要求。本发明焊丝配用SJ604焊剂进行埋弧焊，堆焊烟尘少、脱渣好、焊缝成形好，堆焊层无气孔、裂纹等缺陷。且本发明采用42CrMo调质作为矫直辊本体，制作工艺较4Cr5MoSiV1(H13)简单易于控制，较采用4Cr5MoSiV1(H13)整体淬火法制造成本降低30-40％，制作工艺简单，生产周期缩短20-30％，更适合工业化应用。
附图说明
图1为本发明的埋弧堆焊矫直辊的结构示意图；
图2为实施例2中埋弧堆焊矫直辊的周向硬度测试示意图；
图3为实施例2中埋弧堆焊矫直辊的轴向硬度测试示意图；
图4为实施例3中埋弧堆焊矫直辊的周向硬度测试示意图；
图5为实施例3中埋弧堆焊矫直辊的轴向硬度测试示意图；
图6为实施例4中埋弧堆焊矫直辊的周向硬度测试示意图；
图7为实施例4中埋弧堆焊矫直辊的轴向硬度测试示意图；
图中，1为矫直辊本体，2为过渡层，3为熔敷金属工作层。
具体实施方式
下面结合具体实施案例和一些实验数据对本发明的技术方案进行更进一步的阐述：
实施例1
在生产矫直辊时，首先制造42CrMo调质的矫直辊本体1，该矫直辊本体应进行调质处理，调质淬火温度为840℃-880℃，调质回火温度为550℃-650℃，矫直辊本体表面硬度为HRC28-32，且淬硬深度30-40mm，调质变形量≤1.5mm/m。然后在矫直辊本体1上堆焊2-4mm的过渡层2；过渡层的熔敷金属组分及质量百分比为：碳≤0.12％、锰0.5-0.9％、硅≤0.5％、镍0.8-1.5％、磷≤0.025％、硫≤0.020％，余量为铁，然后在过渡层2上利用焊丝埋弧堆焊形成5-20mm厚度的熔敷金属工作层3。在堆焊时所用焊丝的组分及重量百分比为：碳：0.40-0.60％、硅：0.10-0.20％、锰：0.40-0.80％、钼：0.35-0.60％、铬：6.5-8.5％、钨：7.5-9.5％、钒：0.25-0.45％、硫：≤0.015％、磷≤0.020％，余量为铁。焊剂选用型号为SJ604，焊剂的组分及重量百分比为：二氧化硅19.02％、二氧化钛3.1％、氟化钙14.1％、三氧化二铝25.6％、氧化锰8.7％、氧化钙3.4％、氧化镁24.1％、硫≤0.013％、磷硫≤0.020％。该焊剂可以在市场上直接采购到，例如阳光SJ604焊剂即可用作本发明中使用的焊剂。形成的堆焊复合矫直辊熔敷金属工作层3的组分及重量百分比为：碳：0.30-0.50％、硅：0.35-0.60％、锰：0.30-0.60％、钼：0.30-0.50％、铬：5.5-7.0％、钨：7.0-9.0％、钒：0.20-0.40％、硫：≤0.020％、磷≤0.020％，余量为铁。
本发明焊丝堆焊工作层取样委托国家钢铁材料测试中心，检测堆焊层高温力学性能如下：
Figure BDA0000095680490000041
该方法制作的9支堆焊矫直工作辊在某钢厂4300矫直机上试用9个多月，各项数据满足技术要求，目前运行状况良好。
实施例2
在实施例1的基础上，作为一种更优选的实施方式，熔敷金属工作层3的组分及重量百分比为：碳：0.37％、硅：0.43％、锰：0.52％、钼：0.41％、铬：5.67％、钨：7.85％、钒：0.27％、硫：0.008％、磷0.012％，余量为铁；熔敷金属工作层3的厚度为10mm。
如图2和图3中所示的测试点，该产品堆焊后经500℃×6h回火处理硬度分布，HRC
  1   2   3   4   5
  A   56.8   58.4   59.1   59.5   57.3
  B   57.7   59.2   60.3   59.6   58.6
  C   57.1   59.9   57.7   58.7   56.9
  D   57.5   60.3   58.7   59   58.3
实施例3
在实施例1的基础上，作为一种更优选的实施方式，熔敷金属工作层3的组分及重量百分比为：碳：0.35％、硅：0.40％、锰：0.50％、钼：0.42％、铬：6.0％、钨：8.05％、钒：0.25％、硫：0.01％、磷：0.018％，余量为铁；熔敷金属工作层3的厚度为13mm。
如图4和图5中所示的测试点，该产品堆焊后经500℃×6h回火处理硬度分布，HRC
  1   2   3   4   5
  A   56.8   58.2   57.4   59.9   57.6
  B   57.1   58.7   60.5   60.7   58.4
  C   59.6   59.7   59.6   60.9   58.2
  D   57.4   57.7   58   60.1   59.7
实施例4
在实施例1的基础上，作为一种更优选的实施方式，熔敷金属工作层3的组分及重量百分比为：碳：0.34％、硅：0.40％、锰：0.50％、钼：0.40％、铬：5.8％、钨：7.95％、钒：0.28％、硫：0.009％、磷：0.016％，余量为铁；熔敷金属工作层3的厚度为16mm。
如图6和图7中所示的测试点，该产品堆焊后经500℃×6h回火处理硬度分布，HRC
  1   2   3   4   5
  A   58.7   60.5   60.3   58.7   59.6
  B   59.9   59.6   60.3   58.2   57.1
  C   57.7   58.4   60.1   60.5   58.8
  D   56.9   58.2   59.8   57.3   57.8

Claims (6)

1.一种堆焊复合矫直辊的制作方法，其特征在于：其包括以下步骤：
首先制造42CrMo调质的矫直辊本体；然后在矫直辊本体上堆焊厚度为2-4mm的过渡层；然后在过渡层上通过埋弧堆焊制得熔敷金属工作层，该熔敷金属工作层组分及重量百分比为：
碳：0.30-0.50％；硅：0.35-0.60％；锰：0.30-0.60％；钼：0.30-0.50％；铬：5.5-7.0％；钨：7.0-9.0％；钒：0.20-0.40％；硫：≤0.020％；磷≤0.025％；
余量为铁及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1中所述的堆焊复合矫直辊的制作方法，其特征在于：所述的42CrMo调质的矫直辊本体应进行调质处理，调质淬火温度为840℃-880℃，调质回火温度为550℃-650℃，矫直辊本体表面硬度为28-32HRC，且淬硬深度30-40mm，调质变形量≤1.5mm/m。
3.根据权利要求1中所述的堆焊复合矫直辊的制作方法，其特征在于：所述的过渡层熔敷金属组分及重量百分比为：
碳≤0.12％、锰0.5-0.9％、硅≤0.5％、镍0.8-1.5％、磷≤0.025％、硫≤0.020％，余量为铁及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的堆焊复合矫直辊的制作方法，其特征在于：所述的熔敷金属工作层厚度为5-20mm。
5.根据权利要求1所述的堆焊复合矫直辊的制作方法，其特征在于：在埋弧堆焊形成熔敷金属工作层时所选用的焊丝组分及重量百分比为：
碳：0.40-0.60％；硅：0.10-0.20％；锰：0.40-0.80％；钼：0.35-0.60％；铬：6.5-8.5％；钨：7.5-9.5％；钒：0.25-0.45％；硫：≤0.015％；磷≤0.020％；
余量为铁及不可避免的杂质。
6.根据权利要求1中所述的堆焊复合矫直辊的制作方法，其特征在于：选用的焊剂型号为SJ604的焊剂。
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