CN103667925B - 一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺，选择盘条含量组分及重量百分比为：C=0.32-0.39%，Si=1.10-1.40%，Mn=0.80-1.10%，Cr=1.10-1.40%，S≤0.025%，P≤0.025%，Ni≤0.30%，Cu≤0.25%，Mo≤0.10%，其余为Fe以及不可避免杂质；本发明的工艺路线为转炉→LF炉精炼→连铸→高线轧制；采用本发明生产的实芯堆焊焊丝在零件修复过程中具有生产成本低、熔敷和焊接效率高、便于自动化操作等优点；实芯堆焊焊丝用盘条的生产工艺，化学成分采用中碳高硅铬的成分设计，代替了以往添加大量Ni、Mo、V、Ti等合金带来的成本增加，具有显著的经济效益，生产的盘条力学性能稳定，抗拉强度840-890MPa，伸长率17%-20%，面缩率60%-70%，金相组织F+P，晶粒度8.0-9.0级，尺寸偏差±0.15mm。

Description

一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺

技术领域

本发明属于中碳合金钢盘条及其制造工艺技术领域，特别涉及一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺。

背景技术

机械制造、冶金、电力等领域的一些大型设备和零件，工作条件恶劣，常常处于高温、高压、摩擦、腐蚀等环境下，极易出现磨损、裂纹、剥落等缺陷，若不及时修复，将导致整个工件报废，造成重大的资源、能源浪费，还可能引起严重的安全事故。同时，该类零件通常重量大、造价高、更换困难。而堆焊作为一种重要的表面处理技术，直接在受损部位熔敷一层金属层，用于修复磨损、剥落和崩裂的零件，不仅可以大大延长零部件的使用寿命，节约成本，还能增加被修复零件表面耐磨、耐热、耐蚀等性能，因此被广泛使用。

常用的堆焊焊丝有药芯焊丝和实芯焊丝两种。药芯焊丝具有电弧软、熔深大、适应性强、焊缝美观等优点，在生产中被更广泛使用，但药芯焊丝也有其缺点，与实芯焊丝相比起其制造过程复杂、生产成本高，尤其是对于易于实现自动化焊接的零件，其熔敷效率和焊接效率均比较低。因此，实芯堆焊焊丝在某些场合具有明显的优点。一篇专利申请号96115704.6，名称为“一种热作模具的堆焊焊丝”的文献，涉及的是一种用修复或者予强化热作模具的堆焊焊丝；一篇专利申请号200910237100.5，名称为“冷轧支撑辊盖面埋弧堆焊方法及堆焊焊丝材料”的文献，涉及的是轧辊制造技术方面，含较多的Ni、Mo、V、W、Nb等合金，成本极高，且使用的是药芯堆焊焊丝。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种成本低、焊接效率高、力学性能稳定的实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺，包括如下步骤：

（1）选择的盘条含量组分及重量百分比为：C=0.32-0.39%，Si=1.10-1.40%，Mn=0.80-1.10%，Cr=1.10-1.40%，S≤0.025%，P≤0.025%，Ni≤0.30%，Cu≤0.25%，Mo≤0.10%，其余为Fe以及不可避免杂质。

（2）转炉工序：控制终点C=0.10-0.20%，P≤0.012%；吹炼前期采用大底吹搅拌，中后期采用中等强度底吹，控制炉渣的碱度在2.5-3.5，炉后软吹氩3-5min；控制终点温度1620－1650℃；采用SiAlBa复合脱氧剂脱氧，用量1.0-1.5kg/t；

（3）LF精炼工序；进站后吹氩，分批加入精炼渣和还原剂，快速给电形成白渣，保证白渣精炼时间20-30min；出站前喂φ13mmCaSi丝80-100m；之后软吹氩，保证软吹氩时间8-15min；软吹氩结束到连铸开浇间隔5-10min；

（4）连铸工序：铸坯断面150mm×150mm方坯，坯料长12.45m，使用方坯专用保护渣全程保护浇铸，碱度0.80-0.85，中间包温度1510℃-1530℃，钢坯拉速2.0-2.8m/min，采用结晶器电磁搅拌，铸坯下线后堆垛缓冷，时间不小于24小时；

（5）轧钢工序：加热工艺，采用三段蓄热式加热炉加热，各段加热温度为，预热段≤950℃，加热段950-1070℃，均热段1080-1180℃，加热时间100-160min，保证钢坯加热均匀，空燃比≤1.0；轧制工艺，开轧温度980-1070℃，精轧温度900-960℃；控冷工艺，采用斯太尔摩延迟冷却工艺，风机全部关闭，吐丝温度840-900℃，辊道速度0.12-0.30m/s，冷速≤3℃/s；盘条下线后在车间堆放不少于24小时，活套使用数量≥4个。

所述转炉工序还包括钢水到LF精炼站的目标温度为1540－1580℃。

所述转炉工序控制炉渣的碱度在2.5-3.0。

所述LF精炼工序白渣精炼时间20-28min，出站温度1550-1590℃，之后软吹氩，保证软吹氩时间8-13min；软吹氩结束到连铸开浇间隔5-8min。

所述连铸工序控制铸坯拉速2.0-2.6m/min。

所述轧钢工序加热段1000-1070℃，均热段1080-1180℃，加热时间110-160min，空燃比0.90，开轧温度990-1040℃，精轧温度900-950℃，吐丝温度850-890℃，冷速≤2.5℃/s。轧制时活套使用数量5个。

本发明具有的优点和积极效果是：采用本发明生产的实芯堆焊焊丝在零件修复过程中具有生产成本低、熔敷和焊接效率高、便于自动化操作等优点；一种实芯堆焊焊丝用盘条的生产工艺，化学成分采用中碳高硅铬的成分设计，代替了以往添加大量Ni、Mo、V、Ti等合金带来的成本增加，具有显著的经济效益，生产的盘条力学性能稳定，抗拉强度840-890MPa，伸长率17%-20%，面缩率60%-70%，金相组织F+P，晶粒度8.0-9.0级，尺寸偏差±0.15mm。

附图说明

图1是本发明流程图。

具体实施方式:

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺，选择的盘条含量组分及重量百分比为：C=0.32-0.39%，Si=1.10-1.40%，Mn=0.80-1.10%，Cr=1.10-1.40%，S≤0.025%，P≤0.025%，Ni≤0.30%，Cu≤0.25%，Mo≤0.10%，其余为Fe以及不可避免杂质。

本发明的工艺路线为转炉→LF炉精炼→连铸→高线轧制。

转炉工序：终点C=0.15-0.20%，P≤0.010%，吹炼前期，采用大底吹搅拌，调整氧枪高度1.3-1.8m，快速化渣；中后期采用中等强度底吹，防止炉渣返干，钢水回P；控制炉渣的碱度在2.5-3.0，炉后软吹氩3-5min；采用SiAlBa复合脱氧剂脱氧，用量1.0－1.5kg/t；钢水到LF精炼站的目标温度1540－1580℃。

LF精炼工序：进站后吹氩，白渣精炼时间20-28min，成分、温度调整完毕后喂φ13mmCaSi丝80-100m，喂丝完毕后软吹氩8-13min，出站温度1550-1590℃，软吹氩结束到连铸开浇间隔5-8min。

连铸工序：铸坯断面150mm×150mm方坯，坯料长12.45m，使用方坯保护渣全程保护浇注，碱度0.80-0.85，中间包温度1510℃-1530℃，使用结晶器电磁搅拌，控制铸坯拉速2.0-2.6m/min，铸坯下线后堆垛缓冷时间48小时。

轧钢工序：采用蓄热式加热炉加热，各段加热温度为，预热段≤950℃，加热段1000-1070℃，均热段1080-1180℃，加热时间110-160min，空燃比0.90，开轧温度990-1040℃，精轧温度900-950℃，吐丝温度850-890℃，辊道速度0.12-0.30m/s，冷速≤2.5℃/s。轧制时活套使用数量5个，盘条表面B级以上。

实施例1

转炉工序：采用高拉碳与脱磷有机结合，控制终点C=0.15%，P=0.010%,吹炼前期，采用大底吹搅拌，以达到快速脱P的目的；调整氧枪高度1.3-1.8m，快速化渣；中后期采用中等强度底吹，防止炉渣返干，钢水回P；控制炉渣的碱度在2.5，炉后软吹氩3min；控制终点温度1620℃；采用SiAlBa复合脱氧剂脱氧，用量1.0；钢水到LF精炼站的温度1540℃；

LF精炼工序：进站后吹氩，分批加入精炼渣和还原剂，快速给电形成白渣，保证白渣精炼时间20min，成分、温度调整完毕后喂φ13mmCaSi丝80m，喂丝完毕后软吹氩8min，出站温度1550℃，软吹氩结束到连铸开浇间隔5min，实现成分窄范围控制和钢液温度均匀目的，使夹杂物充分上浮；

连铸工序：铸坯断面150mm×150mm方坯，坯料长12.45m，使用方坯保护渣全程保护浇注，碱度0.83，中间包温度1510℃，使用结晶器电磁搅拌，控制铸坯拉速2.6m/min，铸坯下线后堆垛缓冷时间48小时；

轧钢工序：加热工艺，采用蓄热式加热炉加热，各段加热温度为，预热段900-950℃，加热段980-1040℃，均热段1070-1130℃，加热时间130-150min，保证钢坯加热均匀，为控制盘条表面脱碳≤1.5%D（D为盘条直径），加热时采用还原性气氛，空燃比0.90；轧制工艺，改变了传统的低温轧制细化晶粒方式，采用较高的开轧和精轧温度，使钢坯在变形过程中进行充分再结晶，设定开轧温度980-1030℃，精轧温度900-930℃，从而获得利于该盘条高速拉拔的晶粒尺寸（晶粒度8-9级）；控冷工艺，采用斯太尔摩延迟冷却工艺，风机全部关闭，吐丝温度850-870℃，辊道速度0.12m/s，冷速0.8℃/s，保证盘条力学性能均匀稳定、金相组织F+P；盘条下线后在车间堆放48小时，释放盘条内部应力；为了获得盘条良好的表面质量，轧制过程严格控制红坯尺寸，使粗轧尺寸偏差±0.30mm，中轧尺寸偏差±0.20mm，成品尺寸偏差±0.15mm，活套使用数量5个，盘条表面B级以上。

完毕测得盘条化学成分及力学性能、金相组织见下表：

表1盘条化学成分表（wt%）

表2力学性能及金相组织

实施例2

转炉工序：采用高拉碳与脱磷有机结合，控制终点C=0.18%，P=0.009%，吹炼前期，采用大底吹搅拌，以达到快速脱P的目的；调整氧枪高度1.5m，快速化渣；中后期采用中等强度底吹，防止炉渣返干，钢水回P；控制炉渣的碱度在2.8，炉后软吹氩4min；控制终点温度1640℃；采用SiAlBa复合脱氧剂脱氧，用量1.3kg/t；钢水到LF精炼站的目标温度1570℃；

精炼工序：进站后吹氩，分批加入精炼渣和还原剂，快速给电形成白渣，保证白渣精炼时间25min，成分、温度调整完毕后喂φ13mmCaSi丝95m，喂丝完毕后软吹氩10min，出站温度1565℃，软吹氩结束到连铸开浇间隔7min，实现成分窄范围控制和钢液温度均匀目的，使夹杂物充分上浮；

连铸工序：铸坯断面150mm×150mm方坯，坯料长12.45m，使用方坯保护渣全程保护浇注，碱度0.83，中间包温度1520℃，使用结晶器电磁搅拌，控制铸坯拉速2.5m/min，铸坯下线后堆垛缓冷时间48小时；

轧钢工序：加热工艺，采用三段蓄热式加热炉加热，各段加热温度为，加热温度预热段，预热段900-950℃，加热段1000-1060℃，均热段1080-1140℃，加热时间120-140min，保证钢坯加热均匀，为控制盘条表面脱碳≤1.5%D（D为盘条直径），加热时采用还原性气氛，空燃比0.90；轧制工艺，改变了传统的低温轧制细化晶粒方式，采用较高的开轧和精轧温度，使钢坯在变形过程中进行充分再结晶，设定开轧温度990-1040℃，精轧温度910-940℃，从而获得利于该盘条高速拉拔的晶粒尺寸（晶粒度8-9级）；控冷工艺，采用斯太尔摩延迟冷却工艺，风机全部关闭，吐丝温度850-870℃，辊道速度0.18m/s，冷速1.2℃/s，保证盘条力学性能均匀稳定、金相组织F+P；盘条下线后在车间堆放48小时，释放盘条内部应力；为了获得盘条良好的表面质量，轧制过程严格控制红坯尺寸，使粗轧尺寸偏差±0.30mm，中轧尺寸偏差±0.20mm，成品尺寸偏差±0.15mm，活套使用数量5个，盘条表面B级以上。

完毕测得盘条化学成分及力学性能、金相组织见下表：

表3盘条化学成分表（wt%）

表4力学性能及金相组织

实施例3

转炉工序：采用高拉碳与脱磷有机结合，控制终点C=0.20%，P=0.010%，调整氧枪高度1.8m，快速化渣；吹炼前期采用大底吹搅拌，以达到快速脱P的目的；中后期采用中等强度底吹，防止炉渣返干，钢水回P；控制炉渣的碱度在3.0，炉后软吹氩5min；控制终点温度1650℃，采用SiAlBa复合脱氧剂脱氧，用量1.5kg/t；钢水到LF精炼站的温度1560℃；

LF精炼工序：进站后吹氩，分批加入精炼渣和还原剂，快速给电形成白渣，保证白渣精炼时间28min，出站前喂φ13mmCaSi丝100m，喂丝完毕后软吹氩13min，出站温度1570℃，软吹氩结束到连铸开浇间隔7min，实现成分窄范围控制和钢液温度均匀目的，使夹杂物充分上浮；

连铸工序：铸坯断面150mm×150mm方坯，坯料长12.45m，使用方坯保护渣全程保护浇注，碱度0.83，中间包温度1525℃，使用结晶器电磁搅拌，控制铸坯拉速2.5m/min，铸坯下线后堆垛缓冷时间48小时；

轧钢工序：加热工艺，采用三段蓄热式加热炉加热，各段加热温度为，预热段900-950℃，加热段1010-1070℃，均热段1120-1180℃，加热时间110-130min，保证钢坯加热均匀，为控制盘条表面脱碳≤1.5%D（D为盘条直径），加热时采用还原性气氛，空燃比0.9；轧制工艺，改变了传统的低温轧制细化晶粒方式，采用较高的开轧和精轧温度，使钢坯在变形过程中进行充分再结晶，设定开轧温度1000-1050℃，精轧温度920-950℃，从而获得利于该盘条高速拉拔的晶粒尺寸（晶粒度8-9级）；控冷工艺，采用斯太尔摩延迟冷却工艺，风机全部关闭，吐丝温度860-880℃，辊道速度0.30m/s，冷速1.5℃/s，保证盘条力学性能均匀稳定、金相组织F+P；盘条下线后在车间堆放48小时，释放盘条内部应力；为了获得盘条良好的表面质量，轧制过程严格控制红坯尺寸，使粗轧尺寸偏差±0.30mm，中轧尺寸偏差±0.20mm，成品尺寸偏差±0.15mm，活套使用数量5个，盘条表面B级以上。

完毕测得盘条化学成分及力学性能、金相组织见下表：

表5盘条化学成分表（wt%）

表6力学性能及金相组织

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术。

Claims (6)

1.一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选择盘条的含量组分及重量百分比为：C＝0.32-0.39％，Si＝1.10-1.40％，Mn＝0.80-1.10％，Cr＝1.10-1.40％，S≤0.025％，P≤0.025％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，Mo≤0.10％，其余为Fe以及不可避免杂质；

(2)转炉工序：控制终点C＝0.10-0.20％，P≤0.012％；吹炼前期采用大底吹搅拌，中后期采用中等强度底吹，控制炉渣的碱度在2.5-3.5，炉后软吹氩3-5min；控制终点温度1620－1650℃；采用SiAlBa复合脱氧剂脱氧，用量1.0-1.5kg/t；

(3)LF精炼工序；进站后吹氩，分批加入精炼渣和还原剂，快速给电形成白渣，保证白渣精炼时间20-30min；出站前喂φ13mmCaSi丝80-100m；之后软吹氩，保证软吹氩时间8-15min；软吹氩结束到连铸开浇间隔5-10min；

(4)连铸工序：铸坯断面150mm×150mm方坯，坯料长11.80-12.50m，使用方坯专用保护渣全程保护浇铸，碱度0.80-0.85，中间包温度1510℃-1530℃，钢坯拉速2.0-2.8m/min，采用结晶器电磁搅拌，铸坯下线后堆垛缓冷，时间不小于24小时；

(5)轧钢工序：加热工艺，采用三段蓄热式加热炉加热，各段加热温度为，预热段≤950℃，加热段950-1070℃，均热段1080-1180℃，加热时间100-160min，保证钢坯加热均匀，空燃比≤1.0；轧制工艺，开轧温度980-1070℃，精轧温度900-960℃；控冷工艺，采用斯太尔摩延迟冷却工艺，风机全部关闭，吐丝温度840-900℃，辊道速度0.12-0.30m/s，冷速≤3℃/s；盘条下线后在车间堆放不小于24小时，活套使用数量≥4个。

2.根据权利要求1所述的一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺，其特征在于，所述转炉工序还包括钢水到LF精炼站的目标温度为1540－1580℃。

3.根据权利要求1所述的一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺，其特征在于，所述转炉工序控制炉渣的碱度在2.5-3.0。

4.根据权利要求1所述的一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺，其特征在于，所述LF精炼工序白渣精炼时间20-28min，出站温度1550-1590℃，之后软吹氩，保证软吹氩时间8-13min；软吹氩结束到连铸开浇间隔5-8min。

5.根据权利要求1所述的一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺，其特征在于，所述连铸工序控制铸坯拉速2.0-2.6m/min。

6.根据权利要求1所述的一种实芯堆焊焊丝用盘条生产工艺，其特征在于，所述轧钢工序加热段1000-1070℃，均热段1080-1180℃，加热时间110-160min，空燃比0.90，开轧温度990-1040℃，精轧温度900-950℃，吐丝温度850-890℃，冷速≤2.5℃/s，轧制时活套使用数量5个。