CN102049632A - 高硬度自保护冷轧辊堆焊药芯焊丝 - Google Patents

Abstract

一种高硬度自保护冷轧辊堆焊药芯焊丝，属于材料加工中的焊接领域，该发明主要应用于钢厂冷轧辊的堆焊修复。本发明其特征在于，所述的粉芯丝材外皮为H08A冷轧钢带，所述的粉芯线材药粉成分质量百分含量范围如下：高碳铬铁：25～45％；金属铬：5～15％；钼铁：4～8％；金属锰：5～10％；75#硅铁：4～8％；铝镁合金：4～10％；铌铁：6～12％；钨铁：4～10％；镍粉：4～12％；铁粉：4～18％。用本发明研制的堆焊制备的涂层，硬度高(HRC 55～60)，耐磨性优良；采用自保护堆焊方式，即在堆焊过程中无需外加保护气源和焊剂，在堆焊过程中不用敲渣，易于实现自动化生产。

Description

高硬度自保护冷轧辊堆焊药芯焊丝

技术领域

一种高硬度自保护冷轧辊堆焊药芯焊丝，属于材料加工中的焊接领域，该发明主要应用于钢厂冷轧辊的堆焊修复。

背景技术

轧辊是冶金工业最重要的加工工具。在板材、带材生产中，冷轧辊不但要承受正常轧制生产时的高磨损，而且在轧机出现故障时，能够承受局部应力过载而不损坏，冷轧辊质量的优劣直接影响到钢板、带材表面质量。

堆焊技术是利用焊接工艺将耐磨合金熔敷在工件表面的技术。采用堆焊技术修复冷轧辊是冶金工业生产提高轧辊使用寿命的重要技术手段之一。

现今采用的冷轧辊堆焊修复材料，硬度偏低(HRC 45～52)，采用的焊接方法为埋弧堆焊，此种方法需大量使用焊剂，增加成本，且堆焊过程中需要不断敲渣，增加了工人劳动强度，降低生产效率。

本发明所要解决的问题是：所研发的高硬度自保护冷轧辊堆焊药芯焊丝，硬度高(HRC 55～60)，耐磨性优良；采用自保护堆焊方式，即在堆焊过程中无需外加保护气源和焊剂，在堆焊过程中不用敲渣，易于实现自动化生产。

发明内容

本发明所提供的高硬度自保护冷轧辊堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述的药芯成分质量百分含量范围如下：

高碳铬铁：25～45％；金属铬：5～15％；钼铁：4～8％；金属锰：5～10％；75#硅铁：4～8％；铝镁合金：4～10％；铌铁：6～12％；钨铁：4～10％；镍粉：4～12％；铁粉：4～18％。

其中各成分作用及含量如下：

高碳铬铁：向焊缝金属过渡合金元素。质量百分含量为：25～45％。

金属铬：向焊缝金属过渡合金元素。质量百分含量为：5～15％。

铝铁：其成分为55～65％Mo，1.0％Si，0.5％Cu，余为铁。向焊缝金属过渡合金元素。质量百分含量为：4～8％。

金属锰：向焊缝金属过渡合金元素，脱氧，形成保护气氛。质量百分含量为：5～10％。

75#硅铁：即FeSi75，其中含Si74.0-80.0％，C为0.1％，余为铁。向焊缝金属过渡合金元素，脱氧。质量百分含量为：4～8％。

铝镁合金：其成分为铝镁比例为3∶2的合金粉末。脱氧、脱氮。质量百分含量为：4～10％。

铌铁：其成分为70％Nb，5％Al，2.5％Si，余为Fe。向焊缝金属过渡合金元素。质量百分含量为：6～12％。

钨铁：其成分为75～85％W，0.1％C，0.5％Si，余为铁。向焊缝金属过渡合金元素。质量百分含量为：4～10％。

镍粉：向焊缝金属过渡合金元素。质量百分含量为：4～12％。

铁粉：补充粉芯中合金粉末不足。质量百分含量为：4～18％。

本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤：

将钢带(宽度为10mm～16mm，厚度为0.3mm～0.6mm)轧制成U形，再向U形槽中加入占本发明焊丝总重的20～50％的本发明粉芯；

将U形槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.4mm～3.2mm，得到最终产品。

附图说明

图1：药芯焊丝成形工艺示意图。

具体实施方式

所有实施例焊丝都由现有成熟的药芯焊丝成型机制出：

1.选用10×0.3(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的H08A冷轧钢带。先将其轧成U形。取高碳铬铁25克、金属铬15克、钼铁8克、金属锰10克、75#硅铁8克、铝镁合金10克、铌铁12克、钨铁4克、镍粉4克、铁粉4克。(所取粉末的粒度为能通过40目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的H08A冷轧钢带槽中，填充率为20％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：3.4mm、3.15mm、2.95mm、2.8mm、2.6mm、2.4mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.4mm。堆焊三层，焊接电流320～380A，焊接电压26～30V，焊接速度300毫米～600毫米/分钟。层间温度控制在100～200℃。焊后经550℃回火，堆焊层熔敷金属硬度及相对耐磨性见表1。

2.选用12×0.4(宽度为12mm，厚度为0.4mm)的H08A冷轧钢带。先将其轧成U形。取高碳铬铁45克、金属铬5克、钼铁4克、金属锰5克、75#硅铁4克、铝镁合金4克、铌铁6克、钨铁10克、镍粉12克、铁粉5克。(所取粉末的粒度为能通过40目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的H08A冷轧钢带槽中，填充率为30％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：3.6mm、3.4mm、3.15mm、2.95mm、2.8mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.8mm。堆焊三层，焊接电流320～380A，焊接电压26～30V，焊接速度300毫米～600毫米/分钟。层间温度控制在100～200℃。焊后经550℃回火，堆焊层熔敷金属硬度及相对耐磨性见表1。

3.选用14×0.5(宽度为14mm，厚度为0.5mm)的H08A冷轧钢带。先将其轧成U形。取高碳铬铁30克、金属铬7克、钼铁5克、金属锰6克、75#硅铁6克、铝镁合金6克、铌铁8克、钨铁6克、镍粉8克、铁粉18克。(所取粉末的粒度为能通过40目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的H08A冷轧钢带槽中，填充率为40％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：3.8mm、3.6mm、3.4mm、3.15mm、3.0mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到3.0mm。堆焊三层，焊接电流320～380A，焊接电压26～30V，焊接速度300毫米～600毫米/分钟。层间温度控制在100～200℃。焊后经550℃回火，堆焊层熔敷金属硬度及相对耐磨性见表1。

4.选用16×0.6(宽度为14mm，厚度为0.6mm)的H08A冷轧钢带。先将其轧成U形。取高碳铬铁40克、金属铬6克、钼铁6克、金属锰8克、75#硅铁5克、铝镁合金7克、铌铁7克、钨铁8克、镍粉6克、铁粉7克。(所取粉末的粒度为能通过40目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的H08A冷轧钢带槽中，填充率为50％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：4.0mm、3.8mm、3.6mm、3.4mm、3.2mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到3.2mm。堆焊三层，焊接电流320～380A，焊接电压26～30V，焊接速度300毫米～600毫米/分钟。层间温度控制在100～200℃。焊后经550℃回火，堆焊层熔敷金属硬度及相对耐磨性见表1。

表1所打硬度采用HR-150A洛氏硬度机，载荷为150kg，对每一堆焊层取六点打硬度，最后得到该焊丝堆焊层的平均洛氏硬度值。

磨损实验采用MLS-225磨损实验机进行实验。

在堆焊层中取六个57×25×5mm磨损试样，磨损实验时，试验参数如下：橡胶轮转速：240转/分，橡胶轮直径：178mm，橡胶轮硬度：60(邵尔硬度)，载荷：10Kg，磨损时间：250s，橡胶轮转数：约1000转，磨料：40～70目的石英砂。材料的耐磨性能用磨损的失重量来衡量。在试验前、后，将试件放入盛有丙酮溶液的烧杯中，在超声波清洗仪中清洗3～5分钟，实验时用Q235钢作为对比，对比件失重量与测量件失重量之比作为该试样的相对耐磨性。

表1各实施例堆焊层熔敷金属的硬度与相对耐磨性

	硬度(HRC)	相对耐磨性(ε)
			1	55.6	13.41
2	57.2.5	13.69
			3	58.5.2	15.32
4	59.8	17.25

Claims (1)

1.一种高硬度自保护冷轧辊堆焊药芯焊丝，属于材料加工中的焊接领域，该发明主要应用于钢厂冷轧辊的堆焊修复。其特征在于，所述的粉芯丝材外皮为H08A冷轧钢带，所述的粉芯线材药粉成分质量百分含量范围如下：

高碳铬铁：25～45％；金属铬：5～15％；钼铁：4～8％；金属锰：5～10％；75#硅铁：4～8％；铝镁合金：4～10％；铌铁：6～12％；钨铁：4～10％；镍粉：4～12％；铁粉：4～18％。

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