CN105397335A

CN105397335A - 水冷篦板、刮料板堆焊用药芯焊丝

Info

Publication number: CN105397335A
Application number: CN201510965299.9A
Authority: CN
Inventors: 李强; 樊朝阳; 王青
Original assignee: SICHUAN HONGJIAN HEAVY MACHINERY MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: SICHUAN HONGJIAN HEAVY MACHINERY MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2035-12-21
Also published as: CN105397335B

Abstract

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种用于堆焊水冷篦板、刮料板的药芯焊丝。本发明所要解决的技术问题是现有用于水冷篦板、刮料板堆焊的药芯焊丝性能不佳的问题。本发明提供了提供一种水冷篦板、刮料板堆焊用药芯焊丝，包括药芯和外部的包裹钢带,药芯部分按重量百分比含有：C：1.75～2.85％、Si：0.25～0.65％、Mn：0.55～1.75％、Cr：23～32％、Ni：0.50～1.65％、Mo：0.82～2.5％、V：0.21～0.65％、W：1.91～4.23％、Nb：0.25～0.72％、B:0.45～0.96％、Re：0.21～1.22％，其余为铁和不可避免的杂质。本发明药芯焊丝的堆焊合金能大大提高了水冷篦板、刮料板的使用寿命，具有很好的应用前景。

Description

水冷篦板、刮料板堆焊用药芯焊丝

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种用于堆焊水冷篦板、刮料板的药芯焊丝。

背景技术

药芯焊丝是按制造方法和焊丝形状进行分类的其中一类。药芯焊丝是将药粉包在薄钢带内卷成不同的截面形状经轧拨加工制成的焊丝。药芯焊丝通常分为气体保护焊、自保护焊和埋弧焊三种焊丝。目前广泛应用于钢结构制造及合金堆焊领域。

水冷篦板、刮料板是重要冶金设备上的关键备件，其质量好坏、寿命长短直接关系到钢厂的出铁水量和钢产量。水冷篦板、刮料板安装在烧结机尾端，其主要功能就是与单齿辊配合将高温状态下的烧结料挤压碎，烧结料温度在650～850℃，且从4～5米的高处砸到水冷篦板、刮料板上，工况条件十分恶劣，属于高温条件下的强冲击磨料磨损，其主要失效形式就是高温氧化和磨损。

国内现在堆焊水冷篦板、刮料板用的合金普遍采用的是高Cr铸铁合金，如比江苏乔氏公司生产的856-4AZ耐磨焊条，这种合金虽然硬度高，一般在HRC60左右，抗磨料磨损也较好，但焊接性能差，堆焊时裂纹倾向很大，且裂纹呈网状，使用过程中存在合金成块状脱落，严重影响水冷篦板、刮料板使用寿命。也有的采用低C马氏体合金堆焊，其成分为：C:0.45、Si≤0.65％、Mn：1.5％、Cr:7.5％、Mo：2.5％、W：0.6％，这样虽然解决了裂纹问题，但耐磨性和抗高温氧化性大大降低，无法满足水冷篦板、刮料板的工况要求。

本领域目前急需兼具硬度、韧性、抗氧化性和抗裂性的，专用于堆焊水冷篦板、刮料板的焊接材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种使堆焊合金具有较高的硬度(HRC55～58)，高温抗氧化性，同时还要具有较好的抗裂性和抗冲击韧性的用于水冷篦板、刮料板堆焊的药芯焊丝，从而提高水冷篦板、刮料板的使用寿命，满足生产需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供了一种水冷篦板、刮料板堆焊用药芯焊丝，该药芯焊丝一般包括药芯和外部的包裹钢带。本发明水冷篦板、刮料板堆焊用药芯焊丝的药芯部分由如下重量百分比的成分组成：

C：1.75～2.85％、Si：0.25～0.65％、Mn：0.55～1.75％、Cr：23～32％、Ni：0.50～1.65％、Mo：0.82～2.5％、V：0.21～0.65％、W：1.91～4.23％、Nb：0.25～0.72％、B:0.45～0.96％Re：0.21～1.22％，余量为Fe和不可避免的杂质；以上成分百分数之和为100％。

进一步的，本发明水冷篦板、刮料板堆焊用药芯焊丝的药芯部分由如下重量百分比的成分组成：C：1.75～2.85％、Si：0.25～0.65％、Mn：0.55～1.75％、Cr：23～32％、Ni：0.50～1.65％、Mo：0.82～2.5％、V：0.21～0.65％、W：1.91～4.23％、Nb：0.25～0.72％、B:0.45～0.96％、Re：0.21～1.22％；

还含有Ti:0.021～0.45％、Mg：0.0015～0.12％、Al：0.002～0.35％中的至少一种；余量为Fe和不可避免的杂质；以上成分百分数含量之和为100％。

其中，上述药芯焊丝中所述不可避免的杂质及含量按重量百分比为：S≤0.03％、P≤0.025％。

此外本发明还提供了上述药芯焊丝的制备方法。该方法包括以下步骤：

A、按成分要求取药芯原料的粉末烘干；

B、将按原料粉末充分混合得到药芯粉；

C、将药芯粉填充到钢带槽中，包覆、拉拔成焊丝即得。

本发明的有益效果在于：本发明创造性地对药芯焊丝的成分进行了革新，使制得的药芯焊丝的堆焊合金不仅具有较高的硬度，具有极高的抗强力磨料磨损性能，而且具有较好的韧性，抗裂性较好，从而大大提高了水冷篦板、刮料板的使用寿命，是一种优秀的水冷篦板、刮料板堆焊专用药芯焊丝，具有很好的应用前景。

具体实施方式

本发明在前期的研究中发现，由于V和Nb具有细化晶粒，固溶强化作用，尤其是两种元素以上加入时效果更好。V、Nb还有较强的沉淀强化能力，它们和Mo都是强碳化物形成元素，加入这些元素使得堆焊金属的晶粒尺寸更小、硬度提高、韧性得到改善；加入Ni、Mo能提高合金的强度和韧性，在同时含有Ni、Cr的情况下，Ni、Mo还能大大提高堆焊合金层的回火稳定性；加入B能形成硼化物，提高堆焊合金的耐磨性，同时也可节约大量的贵重金属。大量加入Cr，提高Cr/C比，易生成孤立的条状形态的高硬度M₇C₃型碳化物，比之网状分布的M₃C型碳化物，可增强基体的连续性，从而提高整体材料的塑韧性；Mn能促进强碳化物在奥氏体中的溶解，平衡碳化物和奥氏体中的合金元素的含量，从分发挥V、Nb、Mo等元素的沉淀强化和固溶强化能力；另外，提高Mn/S比还能降低堆焊合金热裂倾向，防止合金层产生网状裂纹而掉块；Nb的加入使堆焊合金具有较好的抑制氢脆，降低回火脆性和在热处理过程中抑制P在晶界上的偏聚能力，从而达到提高堆焊合金韧性的目的。此外，由于Nb具有使夹杂物变性，净化晶界以及较强的细化晶粒的作用，加入到堆焊材料中能起到改善堆焊层性能的效果。稀土(Re)的加入可改善熔池的流动性，减少非金属夹杂，使焊接组织致密、纯净，同时稀土元素有良好的脱氧去硫作用，在高温下阻止晶粒长大，提高组织的高温强度。

由于AI和Ti联合加入细化晶粒的效果比只有Ti强，因此AI加入可使堆焊合金细化；加入微量Mg，强烈偏聚于晶界及相界面，能使碳化物细块化，使晶界能和相界能降低，提高界面结合力，使裂纹形核与扩展难以进行，从而改善堆焊合金塑性；此外，加入V和Re的收得率一般较低，但若同时加入一定量的AI元素，就能大大提高V和Re收得率，节约成本

本发明经过大量的研究，才得到了上述的适合本发明的药芯焊丝，其主要改进是在药芯部分，其焊丝的外皮部分可以使用本领域常用的钢带，将药芯装入后，按常规工艺拉制而成。

该药芯焊丝药芯按重量百分比含有：

C：1.75～2.85％、Si：0.25～0.65％、Mn：0.55～1.75％、Cr：23～32％、Ni：0.50～1.65％、Mo：0.82～2.5％、V：0.21～0.65％、W：1.91～4.23％、Nb：0.25～0.72％、B:0.45～0.96％、Re：0.21～1.22％，其余为铁和杂质。

为了进一步增强堆焊合金的韧性，可以加入Ti、Mg、Al中至少一种，加入的量为Ti:0.021～0.45％、Mg：0.0015～0.12％、Al：0.002～0.35％。

此时，该药芯焊丝的药芯部分按重量百分比由下列成分组成：C：1.75～2.85％、Si：0.25～0.65％、Mn：0.55～1.75％、Cr：23～32％、Ni：0.50～1.65％、Mo：0.82～2.5％、V：0.21～0.65％、W：1.91～4.23％、Nb：0.25～0.72％、B:0.45～0.96％、Re：0.21～1.22％；

还含有下列中的一种或两种：Ti:0.021～0.45％、Mg：0.0015～0.12％、Al：0.002～0.35％；其余为Fe、杂质和其他成分，以上均以重量百分比，百分数之和为100％。

其中，上述药芯焊丝中所述不可避免的杂质及含量按重量百分为：S≤0.03％、P≤0.025％。

上述药芯焊丝的制备方法主要包括以下步骤：

A、按成分要求取药芯原料的粉末烘干；

B、将按原料粉末充分混合得到药芯粉；

C、将药芯粉填充到钢带槽中，包覆、拉拔成焊丝即得。

本发明药芯焊丝的外部薄钢带的成分和规格尺寸按本领域的常规技术标准选用，最好遵循相应的国家标准。一般可采用普通08F钢0.6毫米规格的带钢材料。

在实际操作中，将锰铁、钼铁、铬铁、钒铁、铌铁、钨铁、硼化铁、铁粉和稀土为基础原料。进一步使用钛铁、镁粉或铝粉作为进一步添加的原料。按上述配方中的元素要求，在原料中进行选取，使配得粉料的元素组成达到要求即可。这样即可容易地制得药芯部分。

显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

将锰铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、铌铁、钨铁、钛铁、硼化铁和铁粉、稀土、按一定比例取料，其粒度控制在120～140目范围，混合均匀，其成分为：

C：2.15％Si：0.42％、Mn：1.2％、Cr：28％、Ni：1.25％、Mo：1.35％、V：0.45％、W：2.5％、Nb：0.45％、B:0.65％、Re：0.80％、Ti：0.30％余量为Fe和不可避免的杂质，以上成分重量百分含量之和为100％。

将上述比例的粉料混合物装入钢带槽，然后拉拔成φ2.0mm的焊丝，用于CO₂气体保护堆焊水冷篦板、刮料板。结果表明堆焊合金抗高温氧化性是Q235钢的10～12倍，耐磨性是Q235钢的23～25倍，抗裂性较好即与同类合金材料比较在同等条件下裂纹倾向减少60％。退火后硬度达HRC58以上，退火后合金元素有一个弥散强化过程，晶粒更加细化，金相组织更加致密，使该合金整体性能得到提升。同时堆焊合金的韧性也较好，室温下延伸率达8％以上。使用本实例制得的焊丝堆焊水冷篦板、刮料板，其寿命由原有的4个月提高到8～12个月。

实施例2

将锰铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、铌铁、钨铁、钛铁、硼化铁和铁粉、镁粉、稀土、按一定比例取粉料，其粒度控制在120～140目范围，混合均匀，控制其成分为：

C：2.35％Si：0.55％、Mn：1.2％、Cr：28％、Ni：0.85％、Mo：1.2％、V：0.45％、W：1.85％、Nb：0.45％、B:0.65％、Re：0.80％、Ti：0.12％、Mg：0.045％，余量为Fe和不可避免的杂质，以上成分重量百分含量之和为100％。

将上述比例的粉料混合物装入钢带槽，然后拉拔制成φ2.0mm的焊丝，用于CO₂气体保护堆焊水冷篦板、刮料板。结果表明堆焊合金抗高温氧化性好，耐磨性优良，抗裂性较好，退火后硬度达HRC60以上。退火后合金元素还会有一个弥散强化过程，使晶粒更加细化，金相组织更加致密，使该合金整体性能得到提升。同时堆焊合金的韧性也较好，室温下延伸率达6％以上。使用本实例制得的焊丝堆焊水冷篦板、刮料板，其寿命由原有的4个月提高到8～12个月。

实施例3

将锰铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、铌铁、钨铁、硼化铁和铁粉、稀土、镁粉和铝粉按一定比例取料，其粒度控制在120～140目范围，混合均匀，其成分控制在：

C：1.85％Si：0.60％、Mn：1.2％、Cr：25％、Ni：0.65％、Mo：2.0％、V：0.35％、W：1.95％、Nb：0.45％、B:0.85％、Re：0.45％、Mg:0.025％、Al：0.015％余量为Fe和不可避免的杂质，以上成分重量百分含量之和为100％。

将上述比例的粉料混合物装入钢带槽，然后拉拔成φ2.0mm的焊丝，用于CO₂气体保护堆焊水冷篦板、刮料板。结果表明堆焊合金抗高温氧化性好，耐磨性优良，抗裂性较好，退火后硬度达HRC55以上。退火后合金元素有一个弥散强化过程，晶粒更加细化，金相组织更加致密，使该合金整体性能得到提升。同时堆焊合金的韧性也较好，室温下延伸率达9％以上。使用本实例制得的焊丝堆焊水冷篦板、刮料板，其寿命由原有的4个月提高到8～12个月。

Claims

1.一种水冷篦板、刮料板堆焊用药芯焊丝，其特征在于：其药芯化学成分的重量配比为：

2.根据权利要求1所述的水冷篦板、刮料板堆焊用药芯焊丝，其特征在于：其药芯化学成分的重量配比为：

C：1.75～2.85％、Si：0.25～0.65％、Mn：0.55～1.75％、Cr：23～32％、Ni：0.50～1.65％、Mo：0.82～2.5％、V：0.21～0.65％、W：1.91～4.23％、Nb：0.25～0.72％、B:0.45～0.96％、Re：0.21～1.22％；

还含有Ti:0.021～0.45％、Mg：0.0015～0.12％、Al：0.002～0.35％中的至少一种；余量为Fe和不可避免的杂质；以上成分百分数之和为100％。

3.根据权利要求1或2所述的水冷篦板、刮料板堆焊用药芯焊丝，其特征在于：所述不可避免的杂质及含量按重量百分比为：S≤0.03％、P≤0.025％。

4.制备权利要求1～3任一项所述的水冷篦板、刮料板堆焊用药芯焊丝的方法：其特征在于，包括以下步骤：

A、按成分要求取药芯原料的粉末烘干；

B、将按原料粉末充分混合得到药芯粉；

C、将药芯粉填充到钢带槽中，包覆、拉拔成焊丝即得。