CN114571031A - 一种430不锈钢热轧输送辊及其堆焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热轧不锈钢的生产设备技术领域，具体涉及一种430不锈钢热轧输送辊及其堆焊方法，所述堆焊方法，包括如下步骤：输送辊打底层和工作层的堆焊；所述工作层的堆焊选用焊丝材料第一焊丝所述第一焊丝由如下重量百分比成分组成：C 0.30‑0.35％；Cr 6.00‑7.00％；Mn 1.50‑1.70％；Mo0.10‑1.20％；Si 0.60‑0.80％；V 1.00‑1.30％；W 1.50‑2.00％；S≤0.03％；P≤0.03％；余量为Fe和不可避免杂质。本发明的有益效果在于：堆焊材料中大幅度降低含Cr量，工作层硬度控制在HRC68左右，既解决了输送辊粘钢问题，又确保了焊接材料的焊接性能。
Description
技术领域
本发明涉及热轧不锈钢的生产设备技术领域，具体涉及一种430不锈钢热轧输送辊及其堆焊方法。
背景技术
在热轧不锈钢的生产中，热轧不锈钢的输送辊面层的堆焊材质属高碳高合金马氏体不锈钢，含Cr量高达14％以上，其优点是耐热性好，即抗高温氧化(不锈)，热强度和硬度都高。缺点是Cr在500℃以上与接触金属的亲和力也大。尤其轧制不锈钢，当钢板对输送辊猛烈冲击时，产生巨大压力，使钢板与输送辊的接触点产生瞬时高温，加之钢板温度又高，大大助长了两者之间的亲和力。在高温和高压的联合作用下，钢板局部发生严重塑性变形，并与输送辊表面粘固(粘附)或焊合。辊子旋转时，钢板与输送辊的接触点在切应力作用下，强度较低的材料被撕裂，并粘附在输送辊表面，形成了所谓的“粘钢”(或积瘤)。随着时间的增加，这种积瘤越积越大。在输送辊传输钢板的过程中，积瘤使钢板表面产生压痕。
在不锈钢生产中，相对碳钢而言其合金含量比较高，特别是430不锈钢的铬含量高，与输送辊的铬含量相近更易粘钢，与辊道产生粘结显现，迫使人工频繁在线打磨输送辊道，不仅影响了产品质量，而且严重影响热轧的正常生产。为此，为了消除输送辊表面“粘钢”现象，重新设计输送辊辊面堆焊材料的成分，即在降低Cr含量的同时，保证输送辊还具有合适的配合生产430不锈钢的抗高温氧化(不锈)，热强度和硬度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种在保证输送辊力学性能的同时不粘钢的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供一种430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，包括如下步骤：
(1)焊前处理；
(2)输送辊打底层和工作层的堆焊；所述工作层的堆焊选用焊丝材料为第一焊丝，所述第一焊丝由如下重量百分比成分组成：C 0.30-0.35％；Cr 6.00-7.00％；Mn 1.50-1.70％；Mo 0.10-1.20％；Si 0.60-0.80％；V 1.00-1.30％；W 1.50-2.00％；S≤0.03％；P≤0.03％；余量为Fe和不可避免杂质；
(3)堆焊后处理。
进一步的，上述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法中，所述步骤(2)中，打底层堆焊选用焊丝材料第二焊丝，所述第二焊丝由如下重量百分比成分组成：C 0.30-0.35％；Si0.50-0.70％；Mn 2.50-2.70％；Cr 3.50-4.50％；Ni 0.90-1.30％；Mo 2.50-2.70％；S≤0.03％；P≤0.03％。
进一步的，上述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法中，所述步骤(2)中，打底层堆焊选用焊丝材料为第二焊丝，焊剂材料为HJ-431，焊丝材料直径：
焊丝和焊剂使用前在150～200℃烘1h；
工作层堆焊选用焊丝材料为第一焊丝，焊剂材为HJ-107，焊丝直径：
焊丝焊剂使用前在150～200℃烘1h。
进一步的，上述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法中，所述焊丝材料所述第二焊丝由如下重量百分比成分组成：C 0.33％；Si 0.60％；Mn 2.50％；Cr 4.00％；Ni 1.10％；Mo 2.50％；S 0.01％；P 0.019％。
进一步的，上述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法中，所述焊丝材料第一焊丝由如下重量百分比成分组成：C 0.31％；Cr 6.31％；Mn 1.65％；Mo 1.13％；Si 0.66％；V1.06％；W 1.57％；S 0.01％；P 0.019％。
进一步的，上述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法中，所述步骤(2)堆焊的工艺参数为：焊接电流控制在330～380A，焊接电压控制在28～32V，焊接速度控制在500～650mm/min，螺距：12～13mm，所述工作层与打底层堆焊厚度控制在单边2～3mm/层，层间焊接温度控制在300～350℃。
进一步的，上述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法中，所述步骤(1)焊前处理具体为：对输送辊进行焊前预热，预热温度控制在250～300℃，保温4-6小时。
进一步的，上述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法中，所述步骤(2)的堆焊中，焊枪必须从辊子端面开始堆焊，每层向同一方向堆焊，下一层交换方向，堆焊中因放弧而停下时，需用砂轮磨光机将放弧处的弧坑磨成坡口形式，然后开始施焊。
进一步的，上述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法中，所述步骤(3)堆焊后处理具体为：对堆焊好的输送辊做消除应力热处理，回火温度控制在550～580℃，保温时间为：≥6h。
本发明提供的另一方案为提供一种430不锈钢热轧输送辊，包括表层的熔覆金属层，所述熔覆金属层由如下重量百分比成分组成：C 0.30-0.35％；Cr 6.00-7.00％；Mn1.50-1.70％；Mo 0.10-1.20％；Si 0.60-0.80％；V 1.00-1.30％；W 1.50-2.00％；S≤0.03％；P≤0.03％；余量为Fe和不可避免杂质。
本发明的有益效果在于：本发明的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法中，堆焊材料中大幅度降低含Cr量至6.00-7.00％，而现有输送辊含Cr量14％或更高。Cr含量控制在6.00-7.00％，其是出现粘钢现象的拐点，再低对粘钢影响就不大，但会降低辊的性能，而其它化学元素的加入能确保其耐热性和辊面硬度的控制。另外，适当提高含C量为0.30-0.35％(现有含C量0.10％左右)，既能提高输送辊辊面硬度又能固定一部分Cr，生成Cr7C3，以进一步削弱Cr的亲和力，防止与含Cr量高的不锈钢出现粘钢现象；进一步的，又把含碳量控制在0.35以下是为了防止输送辊堆焊后出现开裂。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、W和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脱落。本发明430不锈钢热轧输送辊的堆焊的工作层硬度控制在HRC68左右，既解决了输送辊粘钢问题，又确保了焊接材料的焊接性能。
附图说明
图1为现有技术的430不锈钢热轧输送辊的使用状态图；
图2为本发明具体实施方式的430不锈钢热轧输送辊的使用状态图；
图3为本发明具体实施方式的430不锈钢热轧输送辊的堆焊层的金相组织形貌×100；
图4为本发明具体实施方式的430不锈钢热轧输送辊的堆焊层的金相组织形貌×500。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容；所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
实施例1
一种430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，包括如下步骤：
(1)焊前处理
对输送辊进行焊前预热，预热温度控制在250～300℃，保温4-6小时。
(2)输送辊打底层和工作层的堆焊
工艺参数为：焊接电流控制在330～380A，焊接电压控制在28～32V，焊接速度控制在500～650mm.min-1，螺距：12～13mm，堆焊厚度控制在单边2～3mm/层，层间焊接温度控制在300～350℃；
工作层：选用焊丝材料第一焊丝，焊剂材料为HJ-107，焊丝直径：
焊丝焊剂使用前在150～200℃烘1h；
所述第一焊丝由如下重量百分比成分组成：C 0.31％；Cr 6.31％；Mn 1.65％；Mo1.13％；Si 0.66％；V 1.06％；W 1.57％；S 0.01％；P 0.019％。
所述HJ-107由如下重量百分比成分组成：SiO2 26-30％；CaF2 20-30％；Al2O324-30％；MgO+CaO 14-21％；S≤0.05％；P≤0.05％；
打底层：选用焊丝材料第二焊丝，焊剂材料为HJ-431，焊丝直径：
焊丝焊剂使用前在150～200℃烘1h；
所述第二焊丝由如下重量百分比成分组成：C 0.33％；Si 0.60％；Mn 2.50％；Cr4.00％；Ni 1.10％；Mo 2.50％；S 0.01％；P 0.019％。
所述HJ-431由如下重量百分比成分组成：SiO2 40-44％；MnO 34-38％；Al2O3≤4％CaF2 3-7％；CaO≤6％；S≤0.06％；P≤0.08％；
堆焊顺序：焊枪必须从辊子端面开始堆焊，每层向同一方向堆焊，下一层交换方向，堆焊中因放弧而停下时，需用砂轮磨光机将放弧处的弧坑磨成坡口形式，然后开始施焊；
(3)堆焊后处理：对堆焊好的输送辊做消除应力热处理，回火温度控制在550～580℃，保温时间为：≥6h。
由上堆焊方法得到一种430不锈钢热轧输送辊，其包括表层的熔覆金属层，所述熔覆金属层由大约如下重量百分比成分组成：C 0.31％；Cr 6.31％；Mn 1.65％；Mo 1.13％；Si 0.66％；V 1.06％；W 1.57％；S 0.01％；P 0.019％。熔覆金属层的成分与焊丝的成分相近，但因为HJ107有一定氧化，因此实际值的Cr、Mn、Mo、Si等元素成分会比目标值小一点。
所述430不锈钢包括如下重量百分比组分：C≤0.09％，0.30％≤Si≤0.70％，Mn≤1.00％，P≤0.030％，S≤0.005％，15.5％≤Cr≤16.80％，N≤0.045％，0.05％≤Re≤0.25％；其余为Fe元素及其他不可避免的杂质。
现有技术的输送辊辊面层的堆焊材质属高碳高合金马氏体不锈钢与轧制430不锈钢，在高温和高压的联合作用下，钢板局部发生严重塑性变形，并与输送辊表面粘固(粘附)或焊合。请参阅图1为现有的430系列不锈钢热轧输送辊使用中出现粘钢现象，图2为采用本发明焊丝材料后使用中的430系列不锈钢热轧输送辊，没有出现粘钢现象。其硬度在HRC72左右，既解决了输送辊粘钢问题，又确保了焊接材料的焊接性能。
本发明方法所得样品的金相分析：请参阅图3、4可看出，本发明堆焊层的组织为均匀的针状马氏体加少量的奥氏体。这种组织既具有较好的抗冲击磨损性能，又具有良好的耐应力疲劳性能。
实施例2
一种430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，与实施例1步骤相同，不同之处仅为：
工作层：选用焊丝材料第一焊丝，所述第一焊丝由如下重量百分比成分组成：C0.30％；Cr 6.00％；Mn 1.50％；Mo 0.10％；Si 0.60％；V 1.00％；W1.50％；S≤0.03％；P≤0.03％；
打底层：选用焊丝材料第二焊丝，所述第二焊丝由如下重量百分比成分组成：C0.30％；Si 0.50％；Mn 2.50％；Cr 3.50％；Ni 0.90％；Mo 2.50％；S≤0.03％；P≤0.03％。
实施例3
一种430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，与实施例1步骤相同，不同之处仅为：
工作层：选用焊丝材料第一焊丝，所述第一焊丝由如下重量百分比成分组成：C0.35％；Cr 7.00％；Mn 1.70％；Mo 1.20％；Si 0.80％；V 1.30％；W 2.00％；S≤0.03％；P≤0.03％。
打底层：选用焊丝材料第二焊丝，所述第二焊丝由如下重量百分比成分组成：C0.35％；Si 0.70％；Mn 2.70％；Cr 4.50％；Ni 1.30％；Mo 2.70％；S≤0.03％；P≤0.03％。
对比例
一种不锈钢热轧输送辊，包括表层的熔覆金属层，所述熔覆金属层包括如下重量百分比成分组成：C：0.32％；Si：0.17％；Mn：0.50％；Cr：22％；Ni：≤0.25；S：≤0.035；P：≤0.035；Cu：≤0.25。
本发明上述堆焊试样的力学分析如下表1。
表1样品力学性能
由上表可知，本发明所得430不锈钢热轧输送辊中，断面收缩率等输送辊堆焊层的力学性能参数好，硬度HRC高耐磨且不粘钢。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)焊前处理；
(2)输送辊打底层和工作层的堆焊；所述工作层的堆焊选用焊丝材料为第一焊丝，所述第一焊丝由如下重量百分比成分组成：C 0.30-0.35％；Cr 6.00-7.00％；Mn 1.50-1.70％；Mo 0.10-1.20％；Si 0.60-0.80％；V 1.00-1.30％；W 1.50-2.00％；S≤0.03％；P≤0.03％；余量为Fe和不可避免杂质；
(3)堆焊后处理。
2.根据权利要求1所述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，其特征在于，所述步骤(2)中，打底层堆焊选用焊丝材料第二焊丝，所述第二焊丝由如下重量百分比成分组成：C0.30-0.35％；Si 0.50-0.70％；Mn 2.50-2.70％；Cr 3.50-4.50％；Ni 0.90-1.30％；Mo2.50-2.70％；S≤0.03％；P≤0.03％。
3.根据权利要求2所述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，其特征在于，，所述步骤(2)中，打底层堆焊选用焊丝材料为第二焊丝，焊剂材料为HJ-431，焊丝材料直径：
焊丝和焊剂使用前在150～200℃烘1h；
工作层堆焊选用焊丝材料为第一焊丝，焊剂材为HJ-107，焊丝直径：
焊丝焊剂使用前在150～200℃烘1h。
4.根据权利要求2所述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，其特征在于，所述焊丝材料所述第二焊丝由如下重量百分比成分组成：C 0.33％；Si 0.60％；Mn 2.50％；Cr4.00％；Ni 1.10％；Mo 2.50％；S 0.01％；P 0.019％。
5.根据权利要求1所述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，其特征在于，所述焊丝材料第一焊丝由如下重量百分比成分组成：C 0.31％；Cr 6.31％；Mn 1.65％；Mo 1.13％；Si0.66％；V 1.06％；W 1.57％；S 0.01％；P 0.019％。
6.根据权利要求1所述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，其特征在于，所述步骤(2)堆焊的工艺参数为：焊接电流控制在330～380A，焊接电压控制在28～32V，焊接速度控制在500～650mm/min，螺距：12～13mm，所述工作层与打底层堆焊厚度控制在单边2～3mm/层，层间焊接温度控制在300～350℃。
7.根据权利要求1所述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，其特征在于，所述步骤(1)焊前处理具体为：对输送辊进行焊前预热，预热温度控制在250～300℃，保温4-6小时。
8.根据权利要求1所述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，其特征在于，所述步骤(2)的堆焊中，焊枪必须从辊子端面开始堆焊，每层向同一方向堆焊，下一层交换方向，堆焊中因放弧而停下时，需用砂轮磨光机将放弧处的弧坑磨成坡口形式，然后开始施焊。
9.根据权利要求1所述的430不锈钢热轧输送辊的堆焊方法，其特征在于，所述步骤(3)堆焊后处理具体为：对堆焊好的输送辊做消除应力热处理，回火温度控制在550～580℃，保温时间为：≥6h。
10.一种430不锈钢热轧输送辊，其特征在于，包括表层的熔覆金属层，所述熔覆金属层由如下重量百分比成分组成：C 0.30-0.35％；Cr 6.00-7.00％；Mn 1.50-1.70％；Mo 0.10-1.20％；Si 0.60-0.80％；V 1.00-1.30％；W 1.50-2.00％；S≤0.03％；P≤0.03％；余量为Fe和不可避免杂质。
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