CN103921015A - 一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂及其制备方法，其特征在于，所述焊剂包括如下重量百分比的组分：MgO34~43%，SiO29~21%，Al2O312~22%，CaF27~15%，CaO1~16%，TiO6~14%，MnO7~11%。所述焊剂使得堆焊起来的金属具有较强的抗气孔能力，达到脱渣容易，减少气孔存在，进而提高上线的连铸辊的使用寿命。

Description

一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及焊剂成分的选择领域，具体地，涉及一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂及其制备方法，主要适用于修复炼钢厂连铸扇形段辊子的修复。 
背景技术
连铸扇形段在使用后，由于辊子的磨损、划伤、或是辊子表面不良等，需要在扇形段的修复区进行埋弧焊的修复。其主要方法是将需要修复的辊子放到焊台上，利用焊丝在有焊剂的保护下，进行焊接处理，在高温电弧下，焊材融化成一层层液态金属将辊子包裹起来，再经过车床磨削，即修复完毕。 
焊剂的作用是，当焊丝接通电源与辊子起弧后，在高热电弧下，融化成一层保护焊丝的保护渣，以此来隔绝空气。目前炼钢厂使用的焊剂，高温脱渣困难，造成焊道叠加位置有分布不均气孔等问题。这样，重新修复的扇形段辊子上线后，由于焊缝存在气孔，辊子的硬度不够，所以发生磨损的情况较为严重。 
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂及其制备方法，所述焊剂使得堆焊起来的金属具有较强的抗气孔能力，达到脱渣容易，减少气孔存在，进而提高上线的连铸辊的使用寿命。 
为达到上述目的，本发明主要采用如下技术方案： 
一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂包括如下重量百分比的组分：MgO34~43%，SiO29~21%，Al2O312~22%，CaF27~15%，CaO1~16%，TiO26~14%，MnO7~11%。 
本发明所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，优选的是，所述焊剂包括如下重量百分比的组分：MgO35~38%，SiO211~14%，Al2O314~20%，CaF29~10%，CaO7~9%，TiO26~14%，MnO7~9%。 
本发明所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，优选的是，所述焊剂包括重量百分比的MgO35~38%。 
本发明所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，优选的是，所述焊剂包括重量百分比的SiO211~14%。 
本发明所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，优选的是，所述焊剂包括重量百分比的MgO35~38%,SiO211~14%,TiO26~13%。 
本发明所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，优选的是，所述焊剂包括重量百分比的Al2O314~20%。 
本发明所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，优选的是，所述焊剂包括重量百分比的CaF29~10%。 
本发明所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，优选的是，所述焊剂包括重量百分比的Al2O314~20%,TiO26~13%,CaF29~10%。 
本发明所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，优选的是，所述焊剂包括重量百分比的CaO7~9%和MnO7~9%。 
本发明所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，优选的是，所述焊剂包括重量百分 比的TiO26~13%。 
本发明所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，优选的是，所述焊剂使连铸辊的上线时间提高了30-35%。 
本发明所述的一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂的制备方法，包括如下步骤： 
（1）配料和造粒，按照权利要求1或2的配方比例用水玻璃将铝钒土、镁砂、硅灰石、萤石、硅酸锰、金红石和耐火粘土搅拌均匀，由造粒机滚动、挤压造粒； 
（2）烘干，将步骤（1）造粒得到的颗粒烘干，烘干温度为180-220度，烘干时间为4-7小时； 
（3）焙烧，将烘干所得的颗粒焙烧，焙烧温度为800-900度； 
（4）筛分，将焙烧后所得的颗粒筛分，筛选分检出10-60目颗粒，获得本发明所述用于修复连铸辊的埋弧焊用的焊剂。 
本发明所述的一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂的制备方法，优选的是，所述的配方比例是MgO34~43%，SiO29~21%，Al2O312~22%，CaF27~15%，CaO1~16%，TiO26~14%，TiO26~13%，MnO7~11%。 
本发明所述的一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂的制备方法，进一步优选的是，所述的配方比例是MgO35~38%，SiO211~14%，Al2O314~20%，CaF29~10%，CaO7~9%，TiO26~14%，MnO7~9%。 
本发明提供的一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂的制备方法，按照上述的配方比例用水玻璃将铝钒土、镁砂、硅灰石、萤石、硅酸锰、金红石和耐火粘土搅拌均匀后，由造粒机滚动、挤压成大小不等的颗粒；然后进行烘干和筛选分检，选择 10-60目大小的颗粒，进行800度左右的高温焙烧，形成烧结焊剂。整个生产过程主要包括配料、造粒、烘干、焙烧、筛分、包装等工序。其中，烘干工序主要蒸发掉的是完成造粒后所含水份，焙烧过程去除的是种类矿物中的结晶水，提高焊接颗粒的强度。其中烘干工艺完成造粒后，烘干机运行温度为200度左右。实用回转干燥机、电热风炉，烘干时间为5小时左右。焙烧工艺中分选完成后，焙烧炉工作温度设定在800-900度之间。为保证焙烧过程中为均匀受热，炉内胆应为转筒结构，旋转运行。 
焊丝适用的钢种：由于高温和冷却水的作用，辊面容易产生高温氧化和腐蚀的现像，因此连铸辊选用高Ni高Mo型的马氏体不锈钢。目前国内外用的较多的是0Cr13Ni4MoN(414N)药芯焊丝，其显著提高堆焊耐腐蚀和抗高温性能。本发明也是采用414N焊丝作为主要焊丝材料。 
本发明与现有技术的最大不同之处TiO2含量在6~14%。 
本发明的有益效果在于：所述焊剂使得堆焊起来的金属具有较强的抗气孔能力，达到脱渣容易，减少气孔存在，进而提高上线的连铸辊的使用寿命，在炼钢厂连铸扇形段辊子修复过程中使用后，连铸辊子的寿命提高了30-35%，修复效果明显。 
具体实施方式
本发明所提供的一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂包括如下重量百分比的组分：MgO34~43%，SiO29~21%，Al2O312~22%，CaF27~15%，CaO1~16%，TiO26~14%，MnO7~11%。 
所述焊剂中各组分的组分范围的选择原理如下： 
MgO是一种形成焊接过程中熔渣的主要成分，它能够提高熔渣的碱度， 同时可以融敷金属中降低扩散氢含量。MgO的熔点很高，提高了熔渣的粘度，抑制了熔渣的流动性。MgO具有增大熔渣表面张力的作用。MgO﹤34%时起不到提高熔敷金属韧性、降低融敷金属中扩散氢含量、减少气孔的作用。但当MgO﹥43%时，由于熔渣表面张力太大，容易造成熔渣不能充分地流动而过早凝固，熔敷金属不能与坡口两侧圆滑过渡。所以本发明中，MgO的含量定在了34%-43%。 
SiO2是提高焊接热影响区性能的不可缺少的主要组分，他可以用来降低熔渣的碱度，又可降低熔敷金属的韧性。当SiO2﹤9%时起不到改善焊接工艺性能的作用。当SiO2﹥21%时，熔敷金属的韧性就会下降。所以本发明中，SiO2的含量定在了9%-21%。 
Al2O3是高温下的稳定化合物，所以可以提高电弧集中性的作用。生成的熔渣致密，同时与CaF2共存时产生粘度合适的熔渣，焊道外观良好。当Al2O3﹤12%时，上述效果不明显。当Al2O3﹥22%时，焊道外观变差、电弧稳定性降低。所以本发明中，SiO2的含量定在了12%-22%。 
CaF2具有促进熔敷金属的精炼反应的同时降低熔敷金属的氧含量，提高抗气孔能力，在含有大量高熔点的MgO、Al2O3的焊剂中具有重要的调整熔渣的作用。当CaF2﹤7%时，以上效果不明显，但当CaF2﹥15%时，电弧稳定性变差，同时熔渣的流动性变大，焊道波纹形状紊乱，而且易产生压痕。所以本发明中，CaF2的含量定在了7%-15%。 
CaO对焊缝金属基本没有氧化作用。可焊接高合金钢，交、直流两用。最大晖接电流大，焊缝具有较高拘低温冲击韧度。在烧结焊剂中具有提 高熔渣碱度,改善熔敷金属力学性能的作用。本发明中，CaO的含量定在了1~16%。 
TiO2对提高结合层强度与融合有较大作用，经过试验当TiO2含量少时，焊接部位韧性不足，表现在堆焊上容易产生龟裂和起皮，熔池不清晰，表面气孔增多；当TiO2含量多时，操作性能差。本发明中，TiO2含量定在了6-14%。 
MnO具有降低熔渣的熔点、改善熔渣的流动性、有利于焊缝的成形、降低表面张力的作用。由于该焊剂含大量的高熔点化合物如Al2O3、MgO，为了调整熔渣的熔点，改善脱渣性加入了适量的MnO。当MnO﹤7%时，起不到调整熔渣，改善脱渣性的作用。当MnO﹥11%时，使熔敷金属的韧性降低。所以本发明中，MnO的含量定在了7%-11%。 
下面给出本发明所提供的一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂的具体实施例。 
本发明提供的埋弧焊用焊剂，已经在炼钢厂连铸辊修复过程中，连续使用一年半多，满足了连铸生产的要求。 
实施例1 
本发明提供的埋弧焊用焊剂，具体实施成分如下： 
焊剂主要化学成份（重量百分比,%） 
MgO SiO2 Al2O3 CaF2 CaO TiO MnO
35.0-38 11.0-14 14-20.0 9-10 7-9.0 6.0-13 7-9.0
按照上表的配方比例用水玻璃将铝钒土、镁砂、硅灰石、萤石、硅酸锰、金红石和耐火粘土搅拌均匀后，由造粒机滚动、挤压成大小不等的颗粒；然后进行烘干和筛选分检，选择10-60目大小的颗粒，进行800度的高温焙烧，形成烧结焊剂。 整个生产过程主要包括配料、造粒、烘干、焙烧、筛分、包装等工序。其中，烘干工序主要蒸发掉的是完成造粒后所含水份，焙烧过程去除的是种类矿物中的结晶水，提高焊接颗粒的强度。其中烘干工艺完成造粒后，烘干机运行温度为200度。实用回转干燥机、电热风炉，烘干时间为5小时。焙烧工艺中分选完成后，焙烧炉工作温度设定在800-900度之间。为保证焙烧过程中为均匀受热，炉内胆应为转筒结构，旋转运行。 
经过以上配方的焊剂，连铸辊的上线时间提高了30%。 
实施例2 
本发明提供的埋弧焊用焊剂，具体实施成分如下： 
焊剂主要化学成份（重量百分比,%） 
MgO SiO2 Al2O3 CaF2 CaO TiO MnO
39-42 15-21 20-21 11-14 9-15 8.0-13 8.0-9
按照上表的配方比例用水玻璃将铝钒土、镁砂、硅灰石、萤石、硅酸锰、金红石和耐火粘土搅拌均匀后，由造粒机滚动、挤压成大小不等的颗粒；然后进行烘干和筛选分检，选择10-60目大小的颗粒，进行850度的高温焙烧，形成烧结焊剂。其中烘干工艺完成造粒后，烘干机运行温度为210度。实用回转干燥机、电热风炉，烘干时间为6小时。焙烧工艺中分选完成后，焙烧炉工作温度设定在800-900度之间。为保证焙烧过程中为均匀受热，炉内胆应为转筒结构，旋转运行。 
经过以上配方的焊剂，连铸辊子的上线时间提高了35%。 
实施例3 
本发明提供的埋弧焊用焊剂，具体实施成分如下： 
焊剂主要化学成份（重量百分比,%） 
MgO SiO2 Al2O3 CaF2 CaO TiO MnO
35.0 14.0 16.0 8.0 7.0 6.0 8.0
按照上表的配方比例用水玻璃将铝钒土、镁砂、硅灰石、萤石、硅酸锰、金红石和耐火粘土搅拌均匀后，由造粒机滚动、挤压成大小不等的颗粒；然后进行烘干和筛选分检，选择10-60目大小的颗粒，进行850度的高温焙烧，形成烧结焊剂。其中烘干工艺完成造粒后，烘干机运行温度为210度。实用回转干燥机、电热风炉，烘干时间为6小时。焙烧工艺中分选完成后，焙烧炉工作温度设定在800-900度之间。为保证焙烧过程中为均匀受热，炉内胆应为转筒结构，旋转运行。 
经过以上配方的焊剂，连铸辊子的上线时间提高了33%。 
对比实施例1 
焊剂主要化学成份（重量百分比,%） 
MgO SiO2 Al2O3 CaF2 CaO TiO MnO
35-40 10-12 10-12 17 9 5 10
对比实施例2 
焊剂主要化学成份（重量百分比,%） 
CaO＋MgO Al2O3＋SiO2 MnO＋TiO2 CaF2+Fe2 S P  
40.12 41.66 3.6 14.51 0.024 0.028  
对比实施例3 
焊剂主要化学成份（重量百分比,%） 
CaO＋MgO Al2O3＋SiO2 MnO＋TiO2 CaF2+Fe S P  
25.63 50.59 4.86 11.07 0.023 0.027  
本发明提供的焊剂与对比实施例性能指标比较见下表： 
由上表可以看出，本发明提供的焊剂在外观、软点夹杂、旱道烧结、结合程度均较好，同时大部分没有气孔，提高上线的连铸辊的使用寿命。 
本发明所述焊剂使得堆焊起来的金属具有较强的抗气孔能力，达到脱渣容易，减少气孔存在，进而提高上线的连铸辊的使用寿命，在炼钢厂连铸扇形段辊子修复过程中使用后，连铸辊子的寿命提高了30-35%，修复效果明显。 

Claims (10)

1.一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂包括如下重量百分比的组分：MgO34~43%，SiO29~21%，Al2O312~22%，CaF27~15%，CaO1~16%，TiO26~14%，MnO7~11%。
2.根据权利要求1所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂包括重量百分比的MgO35~38%。
3.根据权利要求1所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂包括重量百分比的SiO211~14%。
4.根据权利要求1所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂包括重量百分比的Al2O314~20%。
5.根据权利要求1所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂包括重量百分比的CaF29~10%。
6.根据权利要求1所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂包括重量百分比的CaO7~9%和MnO7~9%。
7.根据权利要求1所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂包括重量百分比的TiO26~13%。
8.根据权利要求1所述的修复连铸辊的埋弧焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂使连铸辊的上线时间提高30-35%。
9.权利要求1所述的一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）配料和造粒，按照权利要求1或2的配方比例用水玻璃将铝钒土、镁砂、硅灰石、萤石、硅酸锰、金红石和耐火粘土搅拌均匀，由造粒机滚动、挤压造粒；
（2）烘干，将步骤（1）造粒得到的颗粒烘干，烘干温度为180-220度，烘干时间为4-7小时；
（3）焙烧，将烘干所得的颗粒焙烧，焙烧温度为800-900度；
（4）筛分，将焙烧后所得的颗粒筛分，筛选分检出10-60目颗粒，获得本发明所述用于修复连铸辊的埋弧焊用的焊剂。
10.根据权利要求9所述的一种用于修复连铸辊的埋弧焊用焊剂的制备方法，其特征在于，所述的配方比例是MgO34~43%，SiO29~21%，Al2O312~22%，CaF27～15%，CaO1~16%，TiO26~14%，MnO7~11%。
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