CN107252993A - 一种轧辊堆焊用药芯焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轧辊堆焊用药芯焊丝,由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成,药芯粉末的原料按重量份包括:合金粉末70‑90份、氧化镁粉末4‑8份、氧化铝粉末4‑6份、氧化钙粉末4‑6份、氧化铁粉末1‑3份、二氧化硅粉末5‑9份、二氧化钛粉末12‑20份。本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝,其具有飞溅小,成型好,与母材结合强度高,同时堆焊层具有优异的韧性、硬度、抗蠕变性、耐磨性和耐腐蚀性,有效延长了轧辊的使用寿命,具有良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域,尤其涉及一种轧辊堆焊用药芯焊丝。
背景技术
轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件,作为钢铁行业一种重要的生产部件,具有消耗量大,费用昂贵等特点;轧辊工作条件复杂,容易受到损坏,对于损坏导致的失效轧辊,可以采用堆焊的方法进行修复,从而延长其使用寿命。目前,焊接材料存在配方成分不合理,与母材结合强度不高,堆焊层容易出现裂纹,且堆焊层在韧性、硬度、抗蠕变性、耐磨性和耐腐蚀性方面还有待加强;因此,研制出一种综合性能好,利于失效轧辊堆焊修复的药芯焊丝是目前急需解决的问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种轧辊堆焊用药芯焊丝,其具有飞溅小,成型好,与母材结合强度高,同时堆焊层具有优异的韧性、硬度、抗蠕变性、耐磨性和耐腐蚀性,有效延长了轧辊的使用寿命,具有良好的经济效益。
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝,由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成,药芯粉末的原料按重量份包括:合金粉末70-90份、氧化镁粉末4-8份、氧化铝粉末4-6份、氧化钙粉末4-6份、氧化铁粉末1-3份、二氧化硅粉末5-9份、二氧化钛粉末12-20份。
优选地,钢带为低碳钢钢带,其按质量分数包括以下组分:C:0.05-0.12、Mn:0.18-0.35%、V:0.1-0.2%、Ce:0.02-0.05%、Nd:0.02-0.05%,余量为铁及不可避免的杂质。
优选地,药芯粉末按以下工艺进行制备:将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀,在520-550℃下烧结2-2.5h,碾碎,与合金粉末混合均匀,过120-150目筛,得到药芯粉末。
优选地,合金粉末按质量百分数包括以下组分:C:2-4%、B:0.2-0.3%、Ti:1-1.8%、Mn:3-5%、Si:2-4%、Cr:15-17%、Nb:2.5-3%、V:1.5-2.5%、Al:1-2%、Cu:0.5-1.2%、Ni:0.3-0.5%、Sr:0.05-0.1%、Nd:0.1-0.2%、La:0.1-0.2%、Y:0.1-0.2%,其余为Fe及不可避免的杂质。
优选地,合金粉末中,C、B、Ti满足以下关系式:WTi=0.4×WC+0.5×WB+R其中,R=0.18%~0.22%,WTi、WC、WB分别表示C、B、Ti在合金粉末中的质量百分数。
优选地,其焊接工艺参数如下:焊接电流为350-380A,电弧电压为35-38V,焊接速度为510-530mm/min,焊丝伸出长度为25-28mm,层间温度为160-180℃。
优选地,焊接保护气体按体积分数由80%Ar和20%CO2组成。
本发明轧辊堆焊用药芯焊丝按照以下工艺进行制备:将钢带清洗、烘干,制成U形槽,然后将药芯填充于U形槽中,再将钢带闭合,经逐级拉拔减径至药芯焊丝的直径为2-3mm,再将焊丝矫直,盘丝,密封包装。
本发明中选用的钢带为低碳钢钢带,通过合理设置各组分含量,使钢带具有良好的加工性能,有利于药芯焊丝的拉拔减径,与药芯配合,具有细化熔滴、提高焊接速度与改善堆焊层淬透性等作用,从而提高堆焊层整体性能;药芯的合金粉末中,通过控制C、B、Ti的含量,使其三者满足一定的函数关系,一方面B、Ti的加入使药芯焊丝具有良好的脱氧、脱氮效果,降低堆焊层的气孔敏感性,防止堆焊层出现开裂现象,使堆焊层成型美观,无明显波纹,同时Ti元素与O元素生成TiO,与Sr配合,作为变质剂,起到良好的变质效果,有效细化了组织晶粒,同时避免晶界腐蚀,改善了堆焊层的组织结构,提高堆焊层的耐腐蚀性和抗蠕变性,另一方面,C、B、Ti配合生成了硬质相颗粒TiC和TiB2,提高了初生碳化物的形核率,增加了结晶形核质点,同时抑制了初生碳化物的生长,使得初生碳化物数量多,面积小,其弥散分布在初生碳化物和堆焊层基体中,起到镶嵌钉扎作用,使堆焊层具有良好的耐磨性、韧性、硬度、抗开裂和抗碾压性;通过控制合金粉末中的Cr、Nb、V的含量,在堆焊层中生成了强碳化物Cr23C6、NbC、VC,在结晶过程中形成形核基体,强碳化物弥散分布在堆焊层中,且数量较多,增加了晶核数量,有效阻碍了初生碳化物的生长,细化了组织晶粒,促进枝晶破碎,提高位错密度,显著提高堆焊层的韧性、屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐腐蚀性和抗开裂性;再通过控制合金粉末中Mn、Si的含量,使药芯焊丝具有良好的脱氧、脱氮效果,有效降低堆焊层中氮、氧的含量,降低堆焊层的气孔敏感性,同时细化了组织晶粒,提高了堆焊层整体力学性能;稀土元素与Al配合,具有良好的固氮作用,有效抑制了堆焊层中生成脆性物质Fe4N而产生的时效现象;并且在合金粉末中控制B、Ti的含量,易于形成针状铁素体,在堆焊层中起到阻碍晶粒长大的作用,提高堆焊层组织的致密性,进一步提高堆焊层的耐磨性、硬度、韧性和抗开裂性,有效延长了轧辊的使用寿命;药芯中氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末之间相互配合,作为造渣剂,经烧结后流动性好,密度大,药芯焊丝填充率高,焊接时可提高堆焊层组织的方向性和结晶过程中产生的内应力,改善焊渣的物理性能,焊渣均匀覆盖在堆焊层表面,增强焊渣的保护效果和脱渣性能,并且脱渣后在堆焊层表面无明显波纹,堆焊层表面成型美观,减少氢气孔产生的倾向性,同时具有良好的稳弧作用,飞溅小,有效提高药芯焊丝的利用率。本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝,其具有飞溅小,成型好,与母材结合强度高,同时堆焊层具有优异的韧性、硬度、抗蠕变性、耐磨性和耐腐蚀性,有效延长了轧辊的使用寿命,具有良好的经济效益。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝,由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成,药芯粉末的原料按重量份包括:合金粉末70份、氧化镁粉末8份、氧化铝粉末4份、氧化钙粉末6份、氧化铁粉末1份、二氧化硅粉末9份、二氧化钛粉末12份。
其中,钢带为低碳钢钢带,其按质量分数包括以下组分:C:0.05、Mn:0.35%、V:0.1%、Ce:0.05%、Nd:0.02%,余量为铁及不可避免的杂质;
药芯粉末按以下工艺进行制备:将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀,在520℃下烧结2.5h,碾碎,与合金粉末混合均匀,过120目筛,得到药芯粉末;
合金粉末按质量百分数包括以下组分:C:2%、B:0.2%、Ti:1%、Mn:5%、Si:4%、Cr:17%、Nb:2.5%、V:2.5%、Al:1%、Cu:1.2%、Ni:0.3%、Sr:0.1%、Nd:0.1%、La:0.2%、Y:0.1%,其余为Fe及不可避免的杂质;
其焊接工艺参数如下:焊接电流为350A,电弧电压为35V,焊接速度为510mm/min,焊丝伸出长度为25mm,层间温度为160℃。
实施例2
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝,由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成,药芯粉末的原料按重量份包括:合金粉末90份、氧化镁粉末4份、氧化铝粉末6份、氧化钙粉末4份、氧化铁粉末3份、二氧化硅粉末5份、二氧化钛粉末20份。
其中,钢带为低碳钢钢带,其按质量分数包括以下组分:C:0.12、Mn:0.18%、V:0.2%、Ce:0.02%、Nd:0.05%,余量为铁及不可避免的杂质;
药芯粉末按以下工艺进行制备:将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀,在550℃下烧结2h,碾碎,与合金粉末混合均匀,过150目筛,得到药芯粉末;
合金粉末按质量百分数包括以下组分:C:4%、B:0.3%、Ti:1.8%、Mn:3%、Si:2%、Cr:15%、Nb:3%、V:1.5%、Al:2%、Cu:0.5%、Ni:0.5%、Sr:0.05%、Nd:0.2%、La:0.1%、Y:0.2%,其余为Fe及不可避免的杂质;
其焊接工艺参数如下:焊接电流为380A,电弧电压为38V,焊接速度为530mm/min,焊丝伸出长度为28mm,层间温度为180℃。
实施例3
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝,由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成,药芯粉末的原料按重量份包括:合金粉末80份、氧化镁粉末6份、氧化铝粉末5份、氧化钙粉末5份、氧化铁粉末2份、二氧化硅粉末6.5份、二氧化钛粉末15份。
其中,钢带为低碳钢钢带,其按质量分数包括以下组分:C:0.08、Mn:0.24%、V:0.15%、Ce:0.04%、Nd:0.03%,余量为铁及不可避免的杂质;
药芯粉末按以下工艺进行制备:将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀,在535℃下烧结2.2h,碾碎,与合金粉末混合均匀,过130目筛,得到药芯粉末;
合金粉末按质量百分数包括以下组分:C:3%、B:0.24%、Ti:1.32%、Mn:4.2%、Si:3%、Cr:16.2%、Nb:2.8%、V:2.1%、Al:1.6%、Cu:0.95%、Ni:0.42%、Sr:0.07%、Nd:0.16%、La:0.16%、Y:0.15%,其余为Fe及不可避免的杂质;
其焊接工艺参数如下:焊接电流为360A,电弧电压为36V,焊接速度为520mm/min,焊丝伸出长度为26mm,层间温度为170℃。
实施例4
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝,由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成,药芯粉末的原料按重量份包括:合金粉末75份、氧化镁粉末7.5份、氧化铝粉末4.6份、氧化钙粉末5.6份、氧化铁粉末1.2份、二氧化硅粉末8.5份、二氧化钛粉末13.5份。
其中,钢带为低碳钢钢带,其按质量分数包括以下组分:C:0.07、Mn:0.32%、V:0.12%、Ce:0.04%、Nd:0.03%,余量为铁及不可避免的杂质;
药芯粉末按以下工艺进行制备:将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀,在540℃下烧结2.1h,碾碎,与合金粉末混合均匀,过120目筛,得到药芯粉末;
合金粉末按质量百分数包括以下组分:C:2.5%、B:0.28%、Ti:1.14%、Mn:3.5%、Si:3.4%、Cr:15.6%、Nb:2.8%、V:1.8%、Al:1.8%、Cu:0.7%、Ni:0.45%、Sr:0.06%、Nd:0.18%、La:0.12%、Y:0.18%,其余为Fe及不可避免的杂质;
其焊接工艺参数如下:焊接电流为360A,电弧电压为35V,焊接速度为520mm/min,焊丝伸出长度为28mm,层间温度为165℃。
实施例5
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝,由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成,药芯粉末的原料按重量份包括:合金粉末85份、氧化镁粉末5.5份、氧化铝粉末5.6份、氧化钙粉末4.6份、氧化铁粉末2.5份、二氧化硅粉末6.5份、二氧化钛粉末18份。
其中,钢带为低碳钢钢带,其按质量分数包括以下组分:C:0.1、Mn:0.22%、V:0.16%、Ce:0.03%、Nd:0.04%,余量为铁及不可避免的杂质;
药芯粉末按以下工艺进行制备:将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀,在530℃下烧结2.4h,碾碎,与合金粉末混合均匀,过150目筛,得到药芯粉末;
合金粉末按质量百分数包括以下组分:C:3.5%、B:0.26%、Ti:1.53%、Mn:4.5%、Si:2.4%、Cr:16.5%、Nb:2.8%、V:2.2%、Al:1.2%、Cu:1%、Ni:0.35%、Sr:0.08%、Nd:0.12%、La:0.18%、Y:0.12%,其余为Fe及不可避免的杂质;
其焊接工艺参数如下:焊接电流为370A,电弧电压为35V,焊接速度为530mm/min,焊丝伸出长度为25mm,层间温度为180℃。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种轧辊堆焊用药芯焊丝,其特征在于,由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成,药芯粉末的原料按重量份包括:合金粉末70-90份、氧化镁粉末4-8份、氧化铝粉末4-6份、氧化钙粉末4-6份、氧化铁粉末1-3份、二氧化硅粉末5-9份、二氧化钛粉末12-20份。
2.根据权利要求1所述轧辊堆焊用药芯焊丝,其特征在于,钢带为低碳钢钢带,其按质量分数包括以下组分:C:0.05-0.12、Mn:0.18-0.35%、V:0.1-0.2%、Ce:0.02-0.05%、Nd:0.02-0.05%,余量为铁及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述轧辊堆焊用药芯焊丝,其特征在于,药芯粉末按以下工艺进行制备:将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀,在520-550℃下烧结2-2.5h,碾碎,与合金粉末混合均匀,过120-150目筛,得到药芯粉末。
4.根据权利要求1所述轧辊堆焊用药芯焊丝,其特征在于,合金粉末按质量百分数包括以下组分:C:2-4%、B:0.2-0.3%、Ti:1-1.8%、Mn:3-5%、Si:2-4%、Cr:15-17%、Nb:2.5-3%、V:1.5-2.5%、Al:1-2%、Cu:0.5-1.2%、Ni:0.3-0.5%、Sr:0.05-0.1%、Nd:0.1-0.2%、La:0.1-0.2%、Y:0.1-0.2%,其余为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述轧辊堆焊用药芯焊丝,其特征在于,合金粉末中,C、B、Ti满足以下关系式:WTi=0.4×WC+0.5×WB+R其中,R=0.18%~0.22%,WTi、WC、WB分别表示C、B、Ti在合金粉末中的质量百分数。
6.根据权利要求1-6中任一项所述轧辊堆焊用药芯焊丝,其特征在于,其焊接工艺参数如下:焊接电流为350-380A,电弧电压为35-38V,焊接速度为510-530mm/min,焊丝伸出长度为25-28mm,层间温度为160-180℃。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20171017 |
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