CN1273261C - 一种堆焊焊条及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种堆焊焊条，旨在提供一种不仅能提高锤体的硬度和耐磨性，从而增加锤头的使用寿命，而且使焊接质量易于得到保证的堆焊焊条。它只有焊芯，不带有药皮，焊芯按重量百分比由下列成分组成：C：3.2%～6.5%、Si：0.4%～2.5%、Mn：0.4%～2.0%、Cr：10%～35%、Nb：0.01%～1.50%，其余为Fe、杂质和其他成分。本发明的有益效果是，堆焊烧结出的锤体硬度高、耐磨性好，晶粒尺寸小，锤体金属的韧性较好；焊接过程中不用清理焊渣，生产效率高，减轻了工人的劳动强度；焊接过程中可有效防止或减少锤体中裂纹的产生，提高锤头的使用寿命；不带药皮，可直接铸造而成，生产工序简单，免去了药皮配方、设计等麻烦，生产和使用成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊条及其应用，尤其涉及一种堆焊焊条及其应用。
背景技术
烧结机主要应用于钢铁冶金工业上，其作用是通过烧结得到烧结矿，它是高炉炼铁的前一道工序。烧结机烧结后从其尾部落下的烧结矿须经过破碎和筛分，使矿具有均一的粒度后才能进入高炉进行冶炼，我国的烧结矿破碎是采用一次破碎流程，所用设备为单辊破碎机，破碎后的烧结矿须筛分，将所需粒度范围以外的过大或过小的烧结矿去除，其中过小的矿重新烧结，而过大的矿则重新破碎。单辊破碎机是由星轮、轴辊、固定篦及传动减速机构组成，星轮由锤头(又叫星齿)和套筒构成，锤头的作用是借助套筒的旋转与侧下方的篦板形成对烧结后从烧结机尾部卸下的尚处于750～850℃烧结矿的剪切达到使烧结矿破碎的目的，工作的主要部位是锤体，锤头损坏一般是由于锤体磨损或掉块严重引起的。
现有单辊破碎机锤头的锤体主要有整体铸造锤体、部分或整体堆焊锤体，然后将其与锤柄焊接在一起，锤柄一般是在具有良好韧性的基体上用耐磨焊条(如堆667#焊条)堆焊1～2层耐磨金属就可满足使用要求。整体铸造锤体(常用的如高锰钢锤体)由于铸件内部有缩孔、偏析等缺陷，组织的致密性差，降低了锤体的耐磨性；采用堆焊技术制造的锤体非常致密，缺陷较铸造少，成分相同时其使用寿命较铸造的锤体长，同时堆焊方法更容易生产高质量的锤体，目前采用的是带药皮的焊条，主要通过药皮过渡的方式获得所需的成分，成分主要含C、Si、Mn、Cr等元素，所有的有药皮的焊条焊完后表面都有熔(焊)渣，需清除，因此，堆焊时的层间温度不能太高，以利于熔渣的分离和脱渣，这就要求堆焊的锤体金属硬度不能很高(一般HRC≤55)，虽然其韧性相对较好，但却影响了锤体耐磨性的提高，降低了锤头的使用寿命。要进一步提高锤体的耐磨性和锤头的使用寿命，堆焊金属的硬度就必须更高(例如，硬度值HRC≥60)，就应含有更多的合金元素和较高的碳含量，相应地堆焊时的层间温度须较高(硬度值HRC≥60时，层间温度应≥600℃)，以使堆焊层不产生冷裂纹或减少堆焊层的冷裂纹数量，这在采用带药皮的焊条堆焊时几乎是不可能的，因为层间温度较高使得焊缝清渣时的温度也较高(不低于层间温度)，此时渣铁分离困难，焊渣很难清理干净，焊缝极易形成夹渣，导致应力集中，降低了焊接质量，降低了锤头的使用寿命；同时清理焊渣的时间长使焊缝温度降低速率大，这给保持较高的层间温度带来了很大的难度，很难保证焊接质量。
发明内容
为了克服现有的烧结单辊破碎机锤头堆焊焊条带有药皮和堆焊后锤体硬度和耐磨性较差的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种使锤头金属具有高耐磨性而韧性较好，锤头寿命更长，堆焊制造时不易产生冷裂纹，焊接过程中不用清理焊渣，待上道焊缝刚凝固就能进行下一道焊缝焊接，使堆焊时层间温度易保持较高，焊接质量更好，焊接生产效率更高的不带药皮的焊条(即焊棒)。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的堆焊焊条，只有焊芯，不带有药皮，其特征在于：所述焊芯按重量百分比由下列成分组成：C：3.2％～6.5％、Si：0.4％～2.5％、Mn：0.4％～2.0％、Cr：10％～35％、Nb：0.01％～1.50％，其余为Fe、杂质和其他成分。
所述的其他成分按重量百分比至少包含下列中的一种：Mo：0.0％～2.0％、Ni：0.0％～2.8％、W：0.0％～2.5％、Ti：0.0％～1.0％、Cu：0.0％～0.5％、Al：0.0％～0.6％。
所述的杂质的含量按重量百分比为：S≤0.08％，P≤0.08％，O≤0.08％，N≤0.08％。
上述成分中，C、Si、Mn、Cr、Nb为必要基础成分，Mo、Ni、W、Ti、Cu、Al为优选成分，必要基础成分不能减少。
本发明的堆焊焊条用于堆焊烧结单辊破碎机锤头。
本发明的有益效果：与现在使用的带药皮的焊条堆焊单辊破碎机锤头锤体技术相比，本发明具有以下五个方面的优点：
①Nb是最有效的晶粒细化元素，在细化晶粒晶粒的作用方面Nb的作用特别显著，它还可以产生沉淀强化作用，其强化作用为Si的35～78倍、Mn的41～87倍、Cr的50～11倍、Ni的87～175倍，可以顶替二倍的V或三倍的Ti，这使满足锤体使用性能要求的含Nb焊棒的制造更容易。Nb还是强碳化物形成元素，NbC的熔点为3513℃，其稳定性在碳化物形成元素中高于TiC，TiC的熔点为3200℃，NbC的高温稳定性更好，这使含Nb焊棒制造出的锤体高温耐磨性更好。
②Nb、Ti都有较强的细化晶粒，延迟奥氏体再结晶和固溶强化的能力，两种元素加入的效果比单独加入时好，且都是强碳化物形成元素，Ti和Al联合加入细化晶粒的效果比只有Ti好。采用本发明不带药皮的焊条(即焊棒)堆焊的锤体由于至少含Nb元素(优选成分中还含有Ti、Al)，因而硬度和耐磨性高，晶粒尺寸小，锤体金属的韧性较好。
③由于焊条没有药皮，焊接过程中不用清理焊渣，焊接生产效率高，减轻了工人的劳动强度。
④由于焊接过程不用清理焊渣，层间温度高，金属的冷却速率慢，堆焊耐磨性要求高的金属时可有效防止或减少锤体中裂纹的产生，提高锤头的使用寿命。
⑤由于焊接材料中合金元素的数量多，若用带药皮的焊条，则焊条配方复杂，设计和制造麻烦，而不带药皮的焊条可直接铸造而成，生产工序简单，免去了药皮配方、设计等麻烦。
⑥生产好的带药皮的焊条药皮脆，易脱落，易潮，不易运输，焊前需烘烤，生产和使用成本高，而不带药皮的焊条则生产、运输方便，生产和使用成本低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明的堆焊焊条，只有焊芯，不带有药皮，所述焊芯按重量百分比由下列成分组成：C：3.2％～6.5％、Si：0.4％～2.5％、Mn：0.4％～2.0％、Cr：10％～35％、Nb：0.01％～1.50％，其余为Fe、杂质和其他成分。
所述的其他成分按重量百分比至少包含下列中的一种：Mo：0.0％～2.0％、Ni：0.0％～2.8％、W：0.0％～2.5％、Ti：0.0％～1.0％、Cu：0.0％～0.5％、Al：0.0％～0.6％。
所述的杂质的含量按重量百分比为：S≤0.08％，P≤0.08％，O≤0.08％，N≤0.08％。
上述成分中，C、Si、Mn、Cr、Nb为必要基础成分，Mo、Ni、W、Ti、Cu、Al为优选成分，必要基础成分不能减少。
本发明的堆焊焊条用于堆焊烧结单辊破碎机锤头。
实施例1：
采用普通砂先造好由Φ13mm×300mm的铸造型腔，将型腔刷上普通涂料，烘干。中频感应炉冶炼铁水，其成分(重量百分比)为C：5.1％、Si：1.2％、Mn：1.6％、Cr：23％、Nb：0.35％，S≤0.05％，P≤0.05％，O≤0.01％，N≤0.01％，其余为Fe。然后浇注，待铁水在型腔中冷却到室温后就制成焊条，将焊条表面的砂清理干净即可使用。焊条的堆焊金属表层平均硬度值HRC≥57.5。
实施例2：
采用普通砂先造好Φ13mm×300mm的铸造型腔，将型腔刷上普通涂料，烘干。中频感应炉冶炼铁水，其成分(重量百分比)为C：5.3％、Si：1.2％、Mn：1.9％、Cr：22％、Nb：0.30％、Cu：0.12％，S≤0.05％，P≤0.05％，O≤0.01％，N≤0.01％，其余为Fe。然后浇注，待铁水在型腔中冷却到室温后就制成焊条，将焊条表面的砂清理干净即可使用。焊条的堆焊金属表层平均硬度值HRC≥58.5。
实施例3：
采用普通砂先造好Φ13mm×300mm的铸造型腔，将型腔刷上普通涂料，烘干。中频感应炉冶炼铁水，其成分(重量百分比)为C：3.2％、Si：0.4％、Mn：0.4％、Cr：10％、Nb：0.01％，S≤0.02％，P≤0.05％，O≤0.01％，N≤0.01％，其余为Fe。然后浇注，待铁水在型腔中冷却到室温后就制成焊条，将焊条表面的砂清理干净即可使用。焊条的堆焊金属表层平均硬度值HRC≥50。
实施例4：
采用普通砂先造好Φ13mm×300mm的铸造型腔，将型腔刷上普通涂料，烘干。中频感应炉冶炼铁水，其成分(重量百分比)为C：6.5％、Si：2.5％、Mn：2.0％、Cr：35％、Nb：1.5％、Ti：1.0％、Mo：2.0％、Ni：2.8％、W：2.5％、Cu：0.5％、Al：0.6，S≤0.05％，P≤0.05％，O≤0.01％，N≤0.01％，其余为Fe。然后浇注，待铁水在型腔中冷却到室温后就制成焊条，将焊条表面的砂清理干净即可使用。焊条的堆焊金属表层平均硬度值HRC≥60.0。
实施例5：
本实施例为优选实施例。采用普通砂先造好Φ13mm×300mm的铸造型腔，将型腔刷上普通涂料，烘干。中频感应炉冶炼铁水，其成分(重量百分比)为C：4.9％、Si：1.3％、Mn：1.6％、Cr：23％、Nb：0.38％、Ti：0.035、Mo：1.5％、Ni：2.2％、W：2.0％、Cu：0.03％、Al：0.04，S≤0.030％，P≤0.030％，O≤0.001％，N≤0.001％，其余为Fe。然后浇注，待铁水在型腔中冷却到室温后就制成焊条，将焊条表面的砂清理干净即可使用。焊条的堆焊金属表层平均硬度值HRC≥60.0。
Claims (4)
1、一种堆焊焊条，只有焊芯，不带有药皮，其特征在于：所述焊芯按重量百分比由下列成分组成：C：3.2％～6.5％、Si：0.4％～2.5％、Mn：0.4％～2.0％、Cr：10％～35％、Nb：0.01％～1.50％，其余为Fe、杂质和其他成分。
2、根据权利要求1所述的堆焊焊条，其特征在于：所述的其他成分按重量百分比至少包含下列中的一种：Mo：0.0％～2.0％、Ni：0.0％～2.8％、W：0.0％～2.5％、Ti：0.0％～1.0％、Cu：0.0％～0.5％、Al：0.0％～0.6％。
3、根据权利要求1所述的堆焊焊条，其特征在于：所述的杂质的含量按重量百分比为：S≤0.08％，P≤0.08％，O≤0.08％，N≤0.08％。
4、权利要求1所述的堆焊焊条应用于堆焊烧结单辊破碎机锤头。
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