一种复合（再）制造连铸辊用埋弧堆焊药芯焊丝及工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种复合(再)制造连铸辊用埋弧堆焊药芯焊丝及工艺。该药芯焊丝的熔敷金属按照重量百分比计含有以下成分：C：0.02％～0.3％；Mn：0.8％～2.8％；Si：0.1％～1.0％；Cr：12.0％～15.0％；Mo：0.3％～2.0％；Ni：1.5％～5.0％；稀土元素：0.01～1.5％；V+Nb：0％～1.2％；N：0％～0.16％；S，P＜0.03％；余量为Fe。工艺包括以下步骤：(1)将轧辊车削到堆焊前尺寸；(2)焊前进行轧辊的检测；(3)确定堆焊工艺，并按照堆焊工艺确定工艺参数；(4)进行单层堆焊成型；(5)对焊后不同位置的成分、硬度及组织进行检测。本发明专利技术工艺性能良好，具有高性价比。

【技术实现步骤摘要】
一种复合(再)制造连铸辊用埋弧堆焊药芯焊丝及工艺
本专利技术涉及一种复合(再)制造连铸辊用埋弧堆焊药芯焊丝及工艺，属于焊接

技术介绍
连铸设备在我国的各大钢厂中已普遍采用，连铸辊是连铸设备中的主要消耗部件，连铸辊包括结晶段、扇形段和水平段三部分，连铸辊处于高温钢坯和冷却水的双重作用，工况条件十分苛刻，在机械和热载荷作用下，连铸辊在使用过程中由于辊面会出现程度不同的网状裂纹、氧化腐蚀、磨损损伤等破坏，影响连铸机作业率、产品产量和质量、单位轧辊消耗及轧材成本。堆焊既可用于修复辊子因服役而导致的失效部位，亦可用于强化辊子的表面，其目的都在于延长连铸辊的使用寿命，节约贵重材料，降低制造成本。目前，根据奥钢联、达涅利、德马克等标准连铸辊堆焊工作层厚度为单边2～6mm，因此一般采用的堆焊标准为“1+2”或“1+3”，即一层打底丝外加两至三层盖面丝。目前连铸辊常用的焊接工艺多为埋弧焊、明弧焊，采用单丝电弧焊时仅为5～6.5kg/h，堆焊一层单边厚度一般为2.0mm～2.5mm，因此需要的堆焊的时间较长，生产效率不高；现场实践表明：堆焊时间越长，堆焊层数越多，越容易出现堆焊缺陷。特别是多层焊接时，上一层对下一层均产生一定厚度的热影响区，会对焊缝金属组织造成不利影响，严重损害连铸辊上机使用寿命。堆焊轧辊，特别是连铸辊，采用提高单层焊缝金属的高度，使单边堆焊厚度一层能够达到目前2～5层(一层打底+两层盖面或者一层打底+三层盖面或其它组合)的焊层高度，且合金成分及硬度等性能能够满足(奥钢联、达涅利、德马克)技术要求的工艺设想一方面受限于焊接工艺的难以操作，焊接过程中易出现淌渣、过热、夹杂等缺陷，焊接工艺不易实施；另一方面对堆焊材料成分要求比较严格，因为堆焊合金材料合金含量过高时，堆焊厚度过高时易产生大量铁素体，使硬度下降；而堆焊合金材料合金含量过低时，由于稀释率的原因导致合金稀释过大，成分(特别是具母材1.5mm处)不足；两方面均导致力学性能变差。因此，采用提高单层焊缝金属的高度，使单边堆焊厚度一层能够达到目前堆焊2～5层(一层打底+两层盖面或者一层打底+三层盖面或者两层盖面及其它组合)的焊层高度，且合金成分及硬度等性能能够满足(奥钢联、达涅利、德马克)技术要求的工艺目前未见报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种与单层堆焊成型复合(再)制造轧辊相匹配的埋弧堆焊药芯焊丝。本专利技术的另一目的在于提供一种采用所述埋弧焊药芯焊丝单层堆焊成型复合(再)制造连铸辊的工艺。本专利技术中的“复合(再)制造连铸辊”指的是复合制造与再制造连铸辊。采用本专利技术的埋弧堆焊药芯焊丝及工艺，单层焊接后成分、组织及硬度能够满足奥钢联含氮丝(TSC4-TSNo.03/94)、含碳丝(TSC4-TSNo.02/93)的技术要求，且工艺性能良好，具有高性价比。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种复合(再)制造连铸辊用埋弧堆焊药芯焊丝，该药芯焊丝的熔敷金属按照重量百分比计含有以下成分：C：0.02％～0.3％；Mn：0.8％～2.8％；Si：0.1％～1.0％；Cr：12.0％～15.0％；Mo：0.3％～2.0％；Ni：1.5％～5.0％；稀土元素：0.01～1.5％；V+Nb：0％～1.2％；N：0％～0.16％；S，P＜0.03％；余量为Fe。其中所述稀土元素为铈。其中，各元素的主要作用为：(1)C主要作用是固溶及与Mo、Ti、V、Cr等形成弥散分布的碳化物，大大提高堆焊熔敷金属中的硬度、热稳定性、高温耐磨性等性能。但碳含量增加，其热疲劳性能下降。(2)Cr：提高熔敷金属的强度和硬度，高温优良的高温红硬性及高温抗氧化性，与镍同时作用有很好的耐腐蚀性，Cr含量要充分才能确保耐腐蚀性能，熔敷金属中12～15％；Cr抗高温氧化、耐腐蚀性优良。(3)Ni：保证延展性和获得马氏体组织，为防止线膨胀系数的增加和Ac1相变点的降低，熔敷金属中含量应限制在5％以下。(4)Mo：碳、氮化物形成元素，形成复合碳化物，在连铸辊中，力求通过高硬度的Mo2C碳化物的析出产生二次硬化，有助于改善辊身工作层耐磨性的同时，还提高淬硬性和抗热裂性能。但Mo含量过高，会促成网状碳化物的生长，使脆性增大，且钼的价格较高。为此，连铸辊熔敷金属中Mo含量控制在2％以下。(5)V+Nb：碳、氮有很强的结合力，回火时析出的细小均匀分布的碳、氮化合物硬度高、高温稳定性好，且弥散强度大，是保证连铸辊辊身工作层实现二次硬化效应，显著提高耐磨性的重要元素。但随V+Nb量的增多，一方面辊身堆焊金属的韧性下降；另一方面埋弧堆焊的工艺变差。所以适宜的V+Nb含量范围为小于1.2％。(6)N：强化相，一方面生成弥散状细小质点均匀分布的金属氮化物及其它强化合金相，克服了传统碳强化材料由于碳化铬沉淀析出并由此产生的硬化或晶间贫铬引起的腐蚀裂纹破坏；另一方面含量过多对塑性、韧性有危害作用，且易出现气孔。(7)Re：稀土元素的主要作用是纯化、强韧化晶界，从而提高高温强度、高温塑性及抗氧化性能。稀土元素的加入，一方面在堆焊熔敷金属中容易与杂质结合形成夹杂物，从而减少了堆焊基体中夹杂物的数量；另一方面容易在高温阶段形核，细化晶粒。两者结合在熔敷金属中起到纯化基体、细化晶粒的作用，从而提高堆焊材料的抗裂性能、强韧性能等工艺性能及力学性能。药芯焊丝的制作属于工业成熟技术，其原理是：购买药芯焊丝专用低碳钢薄钢带，用专用设备将薄钢带轧成半圆形状如U型等，将合金粉末加入形成焊芯，轧制封口，形成了很长很细的包有焊芯的金属管，然后经过轧制或冷拉拔，形成直径为Φ2.4mm～Φ4.0mm的药芯焊丝成品。采用所述埋弧堆焊药芯焊丝单层堆焊成型复合(再)制造轧辊的工艺，包括以下步骤：(1)按图纸要求，将轧辊车削到堆焊前尺寸；(2)焊前进行轧辊的检测，包括尺寸、母材成分、性能及内外缺陷的无损检测；(3)根据母材、堆焊材料及堆焊方式、方法进行堆焊工艺评定后确定堆焊工艺，并按照堆焊工艺确定工艺参数；(4)进行单层堆焊一次成型，即单层堆焊后轧辊的单边堆焊厚度能够达到图纸规定堆焊厚度+1～2.5mm；(5)根据图纸要求对焊后不同位置的成分、硬度及组织进行检测，同时对堆焊层进行探伤检测。其中，堆焊方法可采用丝极埋弧堆焊，适合单丝、双丝及多丝焊接等方法。其堆焊方式可采用摆动焊和单道螺旋焊(非摆动焊接)等方式。其中，选择不同的堆焊方式，具体堆焊规范参数为：1.摆动焊规范参数：一层堆焊，单边堆焊厚度为图纸要求尺寸+1～2.5mm；电弧电压：27.0～31.0V；焊接电流：270～450A；送丝速度：2～4.5mm/min；转速：100～220mm/min；横移速度：0.20～0.35ipm；焊丝伸长：22～28mm；摆动宽度(设计)约为20～50mm，搭接量8～30mm；摆动速度：2.0～4.0m/min；焊道层间温度：100～200℃。2.单道螺旋焊(非摆动焊)堆焊规范参数：一层堆焊，单边堆焊厚度为图纸要求尺寸+1～2.5mm；电弧电压：28.0～31.0V；焊接电流：270～450A；送丝速度：2～4.5mm/min；转速：350～500mm/min；焊丝伸长：22～28mm。本专利技术的优点在于：1、本专利技术的堆焊药芯焊丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合(再)制造连铸辊用埋弧堆焊药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝的熔敷金属按照重量百分比计含有以下成分：C：0.02％～0.3％；Mn：0.8％～2.8％；Si：0.1％～1.0％；Cr：12.0％～15.0％；Mo：0.3％～2.0％；Ni：1.5％～5.0％；稀土元素：0.01～1.5％；V+Nb：0％～1.2％；N：0％～0.16％；S，P＜0.03％；余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.一种复合(再)制造连铸辊用埋弧堆焊药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝的熔敷金属按照重量百分比计含有以下成分：C：0.02％～0.3％；Mn：0.8％～2.8％；Si：0.1％～1.0％；Cr：12.0％～15.0％；Mo：0.3％～2.0％；Ni：1.5％～5.0％；稀土元素：0.01～1.5％；V+Nb：0％～1.2％；N：0％～0.16％；S，P＜0.03％；余量为Fe。2.根据权利要求1所述的复合(再)制造连铸辊用埋弧堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述稀土元素为铈。3.一种采用权利要求1所述的埋弧堆焊药芯焊丝单层堆焊成型复合(再)制造轧辊的工艺，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清宝，白波，眭向荣，沈亚威，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11