CN107999999A

CN107999999A - 一种用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝及制备方法

Info

Publication number: CN107999999A
Application number: CN201711406101.9A
Authority: CN
Inventors: 胡东润
Original assignee: Zhuhai Hong Jie Surface Technology Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Hong Jie Surface Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2018-05-08
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: CN107999999B

Abstract

本发明提供了一种用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝，包括药芯粉和外皮，药芯粉的粒度为180～200目，所述药芯粉的成分按质量百分比计为：硼铁3～12％，金属铬粉12～26％，二氧化钛0.5～8％，钼铁1～12％，镍粉1～10％，硅粉1～5％，锰粉1～6％，铜粉0.2～3％，稀土添加剂0.1～5％，余量为铁粉。使用本发明提供的焊丝进行堆焊后，得到的堆焊样品硬度较高，耐磨粒磨损，相对耐磨性为白口铸铁KmTBCr₂₆材料的2～3倍，尤其适用于磨煤辊的堆焊，如水泥厂生熟料制粉磨机和磨煤机磨辊套及衬板，完全可以替代现有陶瓷材料产品。

Description

一种用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝及制备方法

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝及制备方法。

背景技术

磨辊是磨粉机最重要的零部件，质量的优劣直接影响设备的研磨效果，硬度、耐磨性和表面加工要求，是磨辊最重要的质量指标。硬度和耐磨性不合格的磨辊，不可能经切削加工制成优质的磨辊。磨粉机在工作时，磨辊不但要承受碎石、砂粒等磨料的磨损，还要承受一定的冲击载荷，因此，磨辊要具有较高的耐磨性、硬度和一定的冲击韧性。磨辊在服役一定时间后，均会产生较严重的磨损以致无法正常工作运行，更换磨辊显然不是经济合理的选择，因此我们常常需要采用堆焊修复的方法来使之重新可以正常服役。堆焊是指借助一定的热源手段将具有一定使用性能的合金材料熔覆在母体材料的表面，其目的不是为了对结构件进行连接，而是利用焊接的方法，在金属构件表面涂覆一层或几层材料，以实现对原金属构件恢复尺寸、赋予起耐磨、耐蚀、耐热等特殊性能的表面涂层。

目前堆焊材料的研制途径主要有三种：堆焊焊条、堆焊药芯焊丝和堆焊实心焊丝。其中堆焊药芯焊丝在堆焊过程中电弧稳定、飞溅小、熔覆效率高、焊缝成型美观并可连续施焊。与堆焊焊条和堆焊实心焊丝相比更是具有生产效率高、成本低、药芯成分调节方便等优点而深受人们的欢迎。堆焊药芯焊丝在堆焊材料中的比例正逐年增长。根据堆焊时焊缝是否需要焊剂来保护，堆焊药芯焊丝可分为埋弧和明弧两种类型。埋弧堆焊药芯焊丝是在焊剂的保护作用下进行堆焊的，其堆焊电流大、熔敷效率高、焊缝成型美观、劳动条件好，但热输入大、焊缝稀释率大且焊后需要清渣。主要用于堆焊大体积零件的耐磨层，如大直径轧辊、磨煤辊等。明弧堆焊药芯焊丝根据保护方式又分为气保护和自保护两种。气保护药芯焊丝研制容易，但堆焊时需要供气装置，堆焊成本高，目前一般很少采用。自保护药芯焊丝无需外加保护气体，成本低且抗风等外界干扰能力强，目前正逐步推广应用。其中自保护明弧无渣耐磨堆焊药芯焊丝因焊后无需清渣，可连续进行多层多道焊，易于实现自动化生产和焊缝跟踪，显著提高生产效率和节约大量人力、物力，已成为现在堆焊药芯焊丝发展的主要对象。

CN105312795A公开了一种磨辊堆焊用高铌高铬合金铸铁自保护药芯焊丝及制备方法，该焊丝由铁素体不锈钢带和包裹的药粉组成，药粉成分包括高碳铬铁、铌铁、石墨、硅铁、电解金属锰、中碳硼铁、铝镁合金、冰晶石、萤石、碳酸锂、锆英砂、钛酸钾、钛酸钠和铁粉，制备方法为药粉预处理后加入U型槽中，口后进行四道次连续拉拔减径，得到药芯焊丝，该发明所提供的药芯焊丝具有堆焊层熔敷金属硬度稳定、焊接飞溅少、良好的耐高应力磨粒磨损性的优点，适用于水泥磨辊的堆焊修复与再制造，然而该发明提供的配方原料种类较多，前期准备较复杂。CN103753052A提供了一种低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝，包括低碳钢带和药芯，药芯填充于钢带中，药芯成分包括高达85～92％的高碳铬铁、锰粉、铝镁合金、硅铁、石墨、硼铁和氟硅酸钠，药芯在空心焊丝内的填充率为58～65％。该发明提供的焊丝，成本低廉，硬度高，耐磨性好，然而过高的高碳铬铁含量会对焊接工艺性能有不良影响。

综上所述，目前仍缺乏一种专门用于磨煤辊的焊接性能优良、能显著提高堆焊熔覆金属耐磨性和堆焊效率高的药芯焊丝。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝。

本发明的目的之二是提供上述焊丝的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝，包括药芯粉和外皮，所述药芯粉的粒度为180～200目，所述药芯粉的成分按质量百分比计为：

硼铁3～12％，

金属铬粉12～26％，

二氧化钛0.5～8％，

钼铁1～12％，

镍粉1～10％，

硅粉1～5％，

锰粉1～6％，

铜粉0.2～3％，

稀土添加剂0.1～5％，

余量为铁粉。

优选地，所述的硼铁含硼量为20％。

优选地，所述的金属铬粉含铬量大于90％。

优选地，所述的二氧化钛纯度大于99.8％。

优选地，所述的钼铁的含钼量为75％。

优选地，所述的镍粉含镍量大于95％。

优选地，所述的硅粉纯度大于99％。

优选地，所述的锰粉纯度大于99.7％。

优选地，所述的铜粉纯度大于99.5％。

优选地，所述的稀土添加剂为Y₂O₃和La₂O₃中的一种或两种的混合物。

优选地，所述混合物中Y₂O₃和La₂O₃的重量比为(0.5～1.5):1。

一种用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：

(1)将各原料粉体按配比混合搅拌均匀后，放入炉中于180～200℃烘干2小时，得到药芯粉末；

(2)将低碳钢钢带轧制成U型槽，将步骤(1)得到的药芯粉末填充入U型槽中，再通过成型机将型槽碾压后闭合并拉拔，得到药芯焊丝；

(3)最后用拉丝机将步骤(2)制备的药芯焊丝拉直。

优选地，其特征在于，步骤(2)中所述药芯粉末的填充率为49～52％。

优选地，其特征在于，步骤(2)中所述拉拔的标准为药芯焊丝的直径达到2.8～3.2mm。

填充率是药芯焊丝的一项重要的性能参数，药芯焊丝的填充率必须达到一定值才能保证堆焊层金属获得所需的化学成分。所谓填充率，就是药芯粉所占整个药芯焊丝的质量比。

本发明的有益效果

1、使用本发明提供的焊丝进行堆焊后，得到的堆焊样品硬度较高，耐磨粒磨损，相对耐磨性为白口铸铁KmTBCr₂₆材料的2～3倍；

2、本发明提供的焊丝可广泛应用于中低应力环境，尤其适用于磨煤辊的堆焊，如水泥厂生熟料制粉磨机和磨煤机磨辊套及衬板，完全可以替代现有陶瓷材料产品；

3、本发明提供的焊丝配方原料易得，制备工艺简单，生成成本低。

附图说明

1、图1是使用焊丝A的堆焊合金的微观组织图；

2、图2是使用B焊丝的样块的显微硬度测试图；

3、图3是使用C焊丝的样块的显微硬度测试图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图说明对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

本实施例提供了一种用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：

(1)将各原料按配比混合搅拌均匀后，放入炉中于180℃烘干2小时，得到药芯粉末；

(2)将低碳钢钢带置于焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，将步骤(1)得到的药芯粉末填充入U型槽中，填充率为50％，再通过成型机将型槽碾压后闭合并拉拔，得到药芯焊丝；

(3)最后用拉丝机将步骤(2)制备的药芯焊丝拉直，直径达到2.8mm，后盘为圆盘，密封包装即得成品。

实施例2

(3)最后用拉丝机将步骤(2)制备的药芯焊丝拉直，直径达到3.2mm，后盘为圆盘，密封包装即得成品。

实施例3

采用实施例1提供的方法，制备了A～C三种焊丝，采用实施例2提供的方法，制备了D～G四种焊丝，具体成分配比如表1所示。

表1焊丝配比明细

实施例4

本实施例比较了不同焊丝的焊接性能，结果如表2所示。

表2焊丝的焊接工艺性能比较

样品	电弧稳定性	焊缝成型	裂纹
				A	电弧稳定性很好，很容易引弧	焊后无渣，成型好	表面无裂纹
B	电弧稳定性很好，很容易引弧	焊后无渣，成型好	表面无裂纹
				C	电弧稳定性很好，容易引弧	焊后无渣，成型好	表面无裂纹
D	电弧稳定性好，容易引弧	焊后无渣，成型好	表面无裂纹
				E	电弧稳定性很好，很容易引弧	焊后无渣，成型好	表面无裂纹
F	电弧稳定性很好，很容易引弧	焊后无渣，成型好	表面有微裂纹
				G	不容易引弧	焊后有渣	表面有裂纹

实施例5

本实施例观察了使用焊丝A～G的堆焊合金显微组织，图1是焊丝A的堆焊合金显微组织。由于硼含量较低，没有出现初生硼化物。

使用焊丝A～G堆焊得到的堆焊合金试样上较平整的区域，切割制备尺寸规格为57mm×25.5mm×6mm的耐磨性试样，用砂轮将堆焊合金试样表面打磨平滑后用显微硬度计测试式样的洛氏硬度，图2是使用B焊丝的样块的显微硬度测试图，图3是使用C焊丝的样块的显微硬度测试图。在MLS-23型湿砂橡胶轮式磨损试验机上进行堆焊合金磨损试验。磨损试验条件为：橡胶轮邵尔硬度为60HS，直径为178mm，加载砝码重2.5kg，磨损过程中橡胶轮转速为240r/min，采用广东新会所产40～60目石英砂充当磨粒，每次为1.5Kg配1kg自来水。磨损试样均先初步试磨1000转，然后用水冲洗干净，并立即用酒精擦拭，吹干，用电子天平测量其初重记为M0，紧接着正式磨1000转，同样的方法清洗吹干，称量其终重记为M1。由此可得出，试样的磨损失重为ΔM＝(M0-M1)。同时以白口铸铁KmTBCr₂₆作为对照比较，结果如表3所示。

表3洛氏硬度测试结果和磨粒磨损损耗量

适量稀土添加剂的加入，具有明显改善堆焊合金耐磨性的作用，同时，适量硼的加入能显著提高堆焊合金的硬度，但过多则使耐磨性下降。

Claims

1.一种用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝，包括药芯粉和外皮，其特征在于，所述药芯粉的粒度为180～200目，所述药芯粉的成分按质量百分比计为：

硼铁 3～12％，

金属铬粉 12～26％，

二氧化钛 0.5～8％，

钼铁 1～12％，

镍粉 1～10％，

硅粉 1～5％，

锰粉 1～6％，

铜粉 0.2～3％，

稀土添加剂 0.1～5％，

余量为铁粉。

2.根据权利要求1所述的用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝，其特征在于，所述的硼铁含硼量为20％。

3.根据权利要求1所述的用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝，其特征在于，所述的金属铬粉含铬量大于90％。

4.根据权利要求1所述的用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝，其特征在于，所述的钼铁的含钼量为75％。

5.根据权利要求1所述的用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝，其特征在于，所述的镍粉含镍量大于95％。

6.根据权利要求1所述的用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝，其特征在于，所述的稀土添加剂为Y₂O₃和La₂O₃中的一种或两种的混合物。

7.根据权利要求6所述的用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝，其特征在于，所述的混合物中，Y₂O₃和La₂O₃的重量比为(0.5～1.5):1。

8.根据权利要求1所述的用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(3)最后用拉丝机将步骤(2)制备的药芯焊丝拉直。

9.一种如权利要求8所述的用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述药芯粉末的填充率为49～52％。

10.一种如权利要求8所述的用于磨煤辊的耐磨粒磨损药芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述拉拔的标准为药芯焊丝的直径达到2.8～3.2mm。