CN1686663A - 连铸辊埋弧堆焊用的氮合金管丝及配套焊剂 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种改进的连铸弧堆焊用的氮合金管丝及其配套焊剂，管丝分为面丝和底丝两种。与现有一些管丝相比，它改进了有关组份的比例，并适量增加Mn、Si等组份，使堆焊成分C≤0.06；Cr≥12.0；N≥0.08－0.13，堆焊层硬度达HRC42－48。配套焊剂可采用HJ260焊剂。本发明提出的焊丝，堆焊工艺过程烟尘少，脱渣性好，焊道成型好，堆焊层和渣壳无气孔、裂纹，焊接质量完全符合工程要求。
Description
技术领域
本发明属焊接技术领域，具体涉及一种连铸辊埋弧堆焊用的焊丝及其配套焊剂。
技术背景
传统用于连铸辊堆焊的焊丝(或焊带)，如日本1Cr13NiMo焊带；美国林肯公司420管丝(材质为3Cr13)；我公司的320ZA管丝(材质为1Cr13Ni4Mo2)，它们材质的增强相均为碳化物。碳化物增强的连铸辊堆焊层，由于含碳量较高，材料冲击功偏低，材料的抗高温氧化腐蚀性较差，连铸辊在连铸生产过程中，辊面容易氧化腐蚀，辊面裂纹容易扩展，最终直接影响连铸辊使用寿命。为此，从事连铸辊堆焊材料研制的工程技术界，一直探索开发不同于碳化物增强机理的其他硬面堆焊材料。他们首先推荐氮化物增强的连铸辊堆焊材料，如奥地利奥力康公司推荐使用的414N-0管丝(材质为：C0.04；Cr12.5；Ni4；N0.12；Mo2.0)是其中一种著名品牌的氮合金管丝，奥力康公司的氮合金管丝采用明弧焊堆焊工艺，堆焊过程烟尘大，噪音高，并且需采用专门进口焊机。进行施焊工艺，堆焊层才可防止产生气孔(如采用普通焊机堆焊层产生气孔)，这样，给用户增加成本，并且添加了麻烦。
为了克服上述弊端，申请人开始开发研制的氮合金管丝，制定了一条不同于国外常用的明弧氮合金管丝，而是独特的埋弧焊氮合金管丝的技术路线，并且确定下述四条技术指标①埋弧堆焊电流、电压稳定，脱渣性能良好，焊道成型良好，辊面基本上无气孔、夹杂(可适当允许出现少量气孔)。②堆焊层成份C≤0.06；Cr≥12.0；N≥0.08-0.13。③堆焊层硬度HRC42-48。④用户采用我公司氮合金管丝和匹配焊剂堆焊连铸辊，实际过钢量必须达到或超过以往碳化物增强的连铸辊堆焊材料堆焊的连铸辊过钢量或使用寿命。在研制过程中，充分发挥我公司焊剂、管丝匹配，材料和工艺配套的技术优势，经过数十次氮合金管丝和匹配焊剂的配方试验及管丝、焊剂在实物辊上堆焊工艺试验，攻克了粘渣，堆焊层气孔等技术难关，最终确定一套面丝，底丝和焊剂为连铸辊堆焊用氮合金管丝配套产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焊道成型好、焊层硬度高的连铸辊埋弧堆焊用的焊丝及其配套焊剂。
本发明提出的连铸辊埋弧堆焊用焊丝，是一种氮合金管丝，分为面丝和底丝两种。其中面丝的组份重量百分比(焊前成份，％)如下：
C：0.03-0.05，Cr：14.0-16.0，Mn：0.3-1.5，Mo：1.5-2.5，
Ni：4.0-5.0，Si：0.3-1.0，N：0.2-0.3，P和S：0-0.03，
其它铝、钒等：0-1.5，其余为基质：Fe；
底丝的组份重量百分比(焊前成份，％)如下：
C：0.03-0.05，Cr：17.0-19.0，Mn：0.1-0.5，Si：0.1-0.5，
P和S：0-0.03，其余为基质：Fe。
记上述面丝为Diamond 320ZB-N，底丝为Diamond 320ZB-E。
与上述焊丝配套使用的焊剂可采用HJ260焊剂。
Diamond 320ZB-N管丝焊后成份、硬度及力学性能：
①堆焊工艺性能
配焊HJ-260焊剂，堆焊工艺过程烟尘少，脱渣性好，成型好，堆焊层和渣壳无气孔、裂纹。
②堆焊层成份及硬度
a、本公司分析测定值(针对某批次产品)
堆焊层成份(％)
| C | Cr | Mn | Mo | Ni | Si | N | P | S |
| 0.05 | 14.5 | 1.19 | 1.45 | 4.4 | 0.63 | 0.11 | 0.028 | 0.014 |
堆焊层硬度(HRC)
46.6；46.3；45.6；47.3；45.9
b、中国某重型装备有限公司分析测定值(堆三层)
堆焊层成份(％)
| C | Cr | Mn | Mo | Si | N | P | S |
| 0.056 | 14.81 | 0.84 | 1.17 | 0.79 | 0.11 | 0.028 | 0.014 |
堆焊层硬度(HRC)
46.5；45.5；45；43.3；44.1
③堆焊层力学性能
本公司委托上海机械工业材料质量检测中心检测320ZB-N管丝堆焊层力学性能，并与国外414N-0明弧管丝堆焊层力学性能进行对比分析。检测结果见下表
| 项目名称试样名称 | 抗拉强度Rm(Mpa) | 屈服强度Rp0.2(Mpa) | 延伸率A(％) |
| 320ZB-N管丝埋弧堆焊层 | 1390 | 1210 | 11 |
| 国外414N-0明弧焊堆焊层 | 1250-1350 | 11 |
本发明焊丝的特点：
1、与奥力康公司推荐使用的414N-0的明弧堆焊用的氮合金管丝相比较，我公司的320ZB-N管丝埋弧堆焊工艺，堆焊过程无烟尘、无噪音，用户可采用普通国产焊机进行施焊工艺。
2、为了解决司太立公司414管丝堆焊层含Cr量有时达不到12％的问题，我公司专门开发材质为0Cr18的底丝320ZB-E管丝，用户在施焊过程中，采用一层底丝320ZB-E，二层面丝320ZB-N，连铸辊堆焊层含Cr量大于12％。
3、与以往碳化物增强连铸辊堆焊层含C量均大于(或等于)0.1％相比较，320ZB-N管丝堆焊层含碳量均低于0.06％，焊材焊接性能好，堆焊连铸辊抗腐蚀性能优良。
4、320ZB-N管丝匹配HJ-260焊剂，焊材价格低，可采用国产埋弧焊机，焊后热处理工艺简单，一般情况下可不经回火热处理，可直接投入使用，完全满足冶金工业降低生产成本要求。
5、320ZB-N管丝埋弧堆焊的连铸辊经实际连铸工艺考核，成份性能均匀稳定，过钢量为扇形段连铸辊100万吨，水平段连铸辊120万吨，过钢量和使用寿命基本符合用户要求。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
(注：320ZB-E打一层底，320ZB-N焊二层面丝，配H260焊剂)
实施例1：
1、Diamond 320ZB-N管丝成分(按重量百分比计，基材Fe未予标出，下同)
| C | Cr | Mn | Mo | Ni | Si | N | P | S | 其他 |
| 0.03 | 14.0 | 0.3 | 1.5 | 4.0 | 0.3 | 0.2 | 0.03 | 0.03 | 1.5 |
2、Diamond 320ZB-E管丝成分：
| C | Cr | Mn | Si | P | S | 其他 |
| 0.03 | 17.0 | 0.5 | 0.5 | 0.03 | 0.03 | -- |
3、堆焊层成份
| C | Cr | Mn | Mo | Ni | Si | N | P | S |
| 0.04 | 12.5 | 0.80 | 1.4 | 3.80 | 0.52 | 0.08 | 0.027 | 0.015 |
1、焊后硬度(HRC)平均：44
2、堆焊工艺性能
电弧稳定，焊道成型良好，焊缝无气孔、夹杂。
实施例2：
1、Diamond 320ZB-N管丝成分：
| C | Cr | Mn | Mo | Ni | Si | N | P | S | 其他 |
| 0.05 | 16.0 | 1.5 | 2.5 | 5.0 | 1.0 | 0.3 | 0.028 | 0.029 | 1.5 |
2、Diamond 320ZB-E管丝成分：
| C | Cr | Mn | Si | P | S | 其他 |
| 0.05 | 19.0 | 0.2 | 0.2 | 0.025 | 0.025 | -- |
3、堆焊层成份
| C | Cr | Mn | Mo | Ni | Si | N | P | S |
| 0.057 | 14.80 | 1.6 | 1.8 | 4.5 | 0.8 | 0.12 | 0.028 | 0.015 |
1、焊后硬度(HRC)平均：45
2、堆焊工艺性能
电弧稳定，脱渣性好，焊道成型良好，焊缝无气孔、夹杂、裂纹。
实施例3：
1、Diamond 320ZB-N管丝成分：
| C | Cr | Mn | Mo | Ni | Si | N | P | S | 其他 |
| 0.04 | 14.5 | 0.35 | 1.65 | 4.10 | 0.36 | 0.22 | 0.028 | 0.029 | 1.5 |
2、Diamond 320ZB-E管丝成分：
| C | Cr | Mn | Si | P | S | 其他 |
| 0.04 | 17.6 | 0.45 | 0.45 | 0.027 | 0.029 | -- |
3、堆焊层成份
| C | Cr | Mn | Mo | Ni | Si | N | P | S |
| 0.05 | 12.6 | 0.95 | 1.55 | 3.85 | 0.6 | 0.09 | 0.028 | 0.025 |
4、焊后硬度(HRC)平均：46
5、堆焊工艺性能
电弧稳定，脱渣性好，焊道成型良好，焊缝无气孔、夹杂、裂纹。
实施例4：
1、Diamond 320ZB-N管丝成分：
| C | Cr | Mn | Mo | Ni | Si | N | P | S | 其他 |
| 0.04 | 14.8 | 0.38 | 1.7 | 4.20 | 0.38 | 0.25 | 0.028 | 0.028 | 1.5 |
2、Diamond 320ZB-E管丝成分：
| C | Cr | Mn | Si | P | S | 其他 |
| 0.04 | 18.0 | 0.5 | 0.46 | 0.027 | 0.028 | -- |
3、堆焊层成份
| C | Cr | Mn | Mo | Ni | Si | N | P | S |
| 0.05 | 13.0 | 1.0 | 1.6 | 3.90 | 0.6 | 0.10 | 0.029 | 0.025 |
4、焊后硬度(HRC)平均：46.2
5、堆焊工艺性能
电弧稳定，脱渣性好，焊道成型良好，焊缝无气孔、夹杂、裂纹。
实施例5：
1、Diamond 320ZB-N管丝成分：
| C | Cr | Mn | Mo | Ni | Si | N | P | S | 其他 |
| 0.04 | 15.5 | 1.0 | 2.0 | 4.5 | 0.6 | 0.23 | 0.029 | 0.028 | 1.5 |
2、Diamond 320ZB-E管丝成分：
| C | Cr | Mn | Si | P | S | 其他 |
| 0.04 | 18.5 | 0.45 | 0.45 | 0.029 | 0.028 | -- |
3、堆焊层成份
| C | Cr | Mn | Mo | Ni | Si | N | P | S |
| 0.05 | 14.5 | 1.2 | 1.8 | 4.0 | 0.7 | 0.09 | 0.028 | 0.025 |
4、焊后硬度(HRC)平均：45.2
5、堆焊工艺性能
电弧稳定，脱渣性好，焊道成型良好，焊缝无气孔、夹杂、裂纹。
Claims (2)
1、一种连铸辊埋弧堆焊用的氮合金管丝，其特征在于分为面丝和底丝两种，其中，面丝的组份重量百分比如下：
C：0.03-0.05，Cr：14.0-16.0，Mn：0.3-1.5，Mo：1.5-2.5，
Ni：4.0-5.0，Si：0.3-1.0，N：0.2-0.3，P和S：0-0.03，
其它铝、钒等：0-1.5，其余为基质：Fe；
底丝的组份重量百分比如下：
C：0.03-0.05，Cr：17.0-19.0，Mn：0.1-0.5，Si：0.1-0.5，
P和S：0-0.03，其余为基质：Fe。
2、与权利要求1所述的氮合金管线配套使用的剂焊，其特征在于采用HJ260焊剂。
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