CN101386115B

CN101386115B - 冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝及其制备方法

Info

Publication number: CN101386115B
Application number: CN2008103049086A
Authority: CN
Inventors: 林剑东; 何藩; 黄平; 陈建平; 周三保; 熊旭; 姜庆波
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Priority date: 2008-10-13
Filing date: 2008-10-13
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2028-10-13
Also published as: CN101386115A

Abstract

本发明涉及冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝及其制备方法，属于焊接材料领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种修复冷轧中间辊过渡层用堆焊药芯焊丝，该焊丝可在轧辊母材和堆焊工作层之间形成良好的硬度过渡。本发明药芯焊丝，其药芯化学成分重量配比为0.150～0.20％C、0.40～0.90％Si、0.50～1.0％Mn、4.0～6.0％Cr、0.5～1.2％Ni、0.50～1.7％Mo、0.35～0.70％V、0.03～0.10％Nb、0.05～0.50％Re、≤0.035％S、≤0.035％P，余量为Fe和不可避免的杂质，百分数之和为100％。

Description

冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝及其制备方法，属于焊接材料领域。

背景技术

冷轧中间辊是冷轧钢板生产所需的关键部件，工作时承受较大的交变应力，辊身硬度达HRC54～59，同时还要求有较好的抗剥落的能力，为此，目前的生产厂家一般采用9Cr3Mo等高碳低合金钢经过锻造和复杂的热处理过程制造而成，价格昂贵。我国每年冷轧中间辊的消耗量很大，其修复难度也很大而使大多数破损的冷轧中间辊不修复就报废，造成巨大的经济损失。

冷轧中间辊的修复主要采用堆焊技术，它包括辊子的焊前预热、堆焊和焊后热处理过程。堆焊包括过渡层堆焊，该工序中使用的堆焊材料是决定堆焊层金属性能和冷轧中间辊使用寿命的关键因素。冷轧中间辊使用过程中受到的轧制压力很大，承受的疲劳应力也很大，需要有较好的硬度、强度和抗疲劳能力，

现有的用于冷轧中间辊修复的过渡层焊丝一般用H08A焊丝或H08Mn₂Si焊丝，其碳含量低，合金元素含量不高，硬度低，在辊子上堆焊不易产生裂纹。但由于过渡层硬度低，在轧辊母材和堆焊过渡层之间不能形成一个良好的硬度过渡，在较大的轧制压力作用下容易产生压溃现象；同时由于过渡层合金元素含量不高，在堆焊过渡层时，在过渡层和工作层之间，将有较多厚度的准过渡层(准过渡层是过渡层的一部分，其中的合金元素含量由于过渡层的稀释介于过渡层和工作层合金元素含量之间，准过渡层的硬度和强度也介于过渡层和工作层硬度和强度之间，过渡层扣除准过渡层后的厚度区域叫有效过渡层)，有效过渡层的厚度将会减少，减弱了堆焊后冷轧中间辊的使用效果。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种修复冷轧中间辊过渡层用堆焊药芯焊丝，该焊丝可在轧辊母材和堆焊工作层之间形成良好的硬度过渡。

本发明冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝，其药芯化学成分重量配比为0.150～0.20％C、0.40～0.90％Si、0.50～1.0％Mn、4.0～6.0％Cr、0.5～1.2％Ni、0.50～1.7％Mo、0.35～0.70％V、0.03～0.10％Nb、0.05～0.50％Re、≤0.035％S、≤0.035％P，余量为Fe和不可避免的杂质，百分数之和为100％。

其中，上述药芯可采用金属、合金、矿石等为原料制备而成，为了使原料来源更方便以便节约成本，上述药芯优选采用锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、铌铁、金属镍(或镍铁)、硅铁、稀土和铁粉为原料制备而成。

进一步的，为了使冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝的性能更好，上述原料的粒度优选为60～120目。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝的制备方法，该方法包括如下步骤：

a、以锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、铌铁、金属镍(或镍铁)、硅铁、稀土和铁粉为原料按比例取料并混匀，取料比例以使原料混合后的化学成分重量配比满足下述要求：

0.150～0.20％C、0.40～0.90％Si、0.50～1.0％Mn、4.0～6.0％Cr、0.5～1.2％Ni、0.50～1.7％Mo、0.35～0.70％V、0.03～0.10％Nb、0.05～0.50％Re、≤0.035％S、≤0.035％P，余量为Fe和不可避免的杂质，百分数之和为100％；

b、将混匀后的原料装入管丝***钢带中，拉伸，即可制成药芯焊丝。

其中，上述的原料的粒度为60～120目。

本发明中加入的各种元素的作用如下：

由于冷轧中间辊母材的碳含量较高，而过渡层焊丝的碳含量较低，这样在冷轧中间辊母材上堆焊时，堆焊层金属的碳含量就能降低很多，从而堆焊过程中不易出现裂纹。

Si的脱氧能力很强，能与FeO作用形成SiO₂，然后进入熔渣而被排除；Si可以提高堆焊层金属的淬透性和强度，并提高其回火稳定性，但Si含量不能太高，否则易产生晶界碳化物从而易出现裂纹。

V和Nb元素都有较强的细化晶粒和固溶强化能力，V和Nb元素还有较强的沉淀强化能力，两种元素同时加入时效果更好。它们和Mo元素都是强碳化物形成元素，加入这些合金元素使得堆焊金属的晶粒尺寸小、硬度高、韧性较好。

加入Ni元素能提高合金的强度和韧性，在同时含有Ni和Cr元素的情况下，Ni元素还能大大提高堆焊合金层的回火稳定性。

加入较多的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韧性。

Mn元素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合金元素的含量，充分发挥V、Nb和Mo元素的沉淀强化和固溶强化能力；另外，提高Mn/C比还能起到减少晶界碳化物的形成的作用，从而在一定程度上提高堆焊层的韧性，但Mn含量不宜过高，否则会增加堆焊层的回火脆性。

稀土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在晶界上偏聚的能力，从而可达到提高堆焊合金的韧性的目的。此外，由于稀土具有使夹杂物变性、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。

本发明冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝的制备方法简单，焊丝堆焊金属硬度可以达到HRC25～35，堆焊过程中抗裂性能好，可在轧辊母材和堆焊工作层之间形成良好的硬度过渡，完全达到冷轧中间辊堆焊修复时对过渡层的技术要求，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述。

实施例1

将锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、铌铁、金属镍、硅铁、稀土、铁粉取料，均匀混合后装在管丝***钢带上，然后拉拔成制成焊丝。各原料混合后的化学成分控制在：0.150％C、0.40％Si、0.50％Mn、4.0％Cr、0.5％Ni、0.50％Mo、0.35％V、0.03％Nb、0.05％Re、≤0.035％S、≤0.035％P，余量为Fe和不可避免的杂质，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。

经测定，该焊丝用于堆焊后，堆焊层金属的硬度大于HRC25，其硬度适中，它在轧辊母材和堆焊工作层之间形成一个良好的硬度过渡，在较大的轧制压力作用下不容易产生压溃现象；同时由于过渡层合金元素含量较高，在堆焊工作层时，在过渡层和工作层之间，将有较少厚度的准工作层，一般4～5mm，在堆焊相同厚度过渡层和工作层时，有效的、硬度高的工作层厚度较多，从而保证堆焊后冷轧中间辊的使用效果。

实施例2

将锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、铌铁、镍铁、硅铁、稀土、铁粉取料，均匀混合后装在管丝***钢带上，然后拉拔成焊丝。各原料混合后的化学成分控制在：0.180％C、0.75％Si、0.75％Mn、5.0％Cr、0.9％Ni、1.2％Mo、0.50％V、0.06％Nb、0.25％Re、≤0.035％S、≤0.035％P，余量为Fe和不可避免的杂质，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。

经测定，该焊丝用于堆焊后，堆焊层金属的硬度大于HRC30，其硬度适中，在轧辊母材和堆焊工作层之间形成一个良好的硬度过渡，在较大的轧制压力作用下不容易产生压溃现象。

实施例3

将锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、铌铁、金属镍、硅铁、稀土、铁粉取料，均匀混合后装在管丝***钢带上，然后拉拔成焊丝。各原料混合后的化学成分控制在：0.20％C、0.80％Si、1.0％Mn、6.0％Cr、1.2％Ni、1.7％Mo、0.70％V、0.10％Nb、0.50％Re、≤0.035％S、≤0.035％P，余量为Fe和不可避免的杂质，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。

经测定，该焊丝用于堆焊后，堆焊层金属的硬度大于HRC32，其硬度适中，在轧辊母材和堆焊工作层之间形成一个良好的硬度过渡，在较大的轧制压力作用下不容易产生压溃现象。

Claims

1.冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝，其特征在于：其药芯化学成分重量配比为0.150～0.20％C、0.40～0.90％Si、0.50～1.0％Mn、4.0～6.0％Cr、0.5～1.2％Ni、0.50～1.7％Mo、0.35～0.70％V、0.03～0.10％Nb、0.05～0.50％Re、≤0.035％S、≤0.035％P，余量为Fe和不可避免的杂质，百分数之和为100％。

2.根据权利要求1所述的冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝，其特征在于：所述的药芯采用锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、铌铁、金属镍(或镍铁)、硅铁、稀土和铁粉为原料制备而成。

3.根据权利要求2所述的冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝，其特征在于：所述的原料的粒度为60～120目。

4.权利要求1或2所述的冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的冷轧中间辊过渡层堆焊用药芯焊丝的制备方法：其特征在于：所述的原料的粒度为60～120目。