一种挤压辊打底层用自保护药芯焊丝制造技术

本发明专利技术涉焊接材料技术领域，尤其涉及一种挤压辊打底层用自保护药芯焊丝，包括药芯和冷轧低碳钢带组成，其特征在于，药芯焊丝成分为C，Cr，Mn，Si，Ni，K4TiO4，Al，Na2SiF6。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果为：1）焊前不需要预热，常温下即可使用，简化修复环节，降低生产及场地要求，降低生产成本。2）满足堆焊三层以上的使用要求；3）焊层金属与母材熔合好，结合强度高；4)焊层金属为奥氏体+铁素体双相组织，具有高抗裂性，抗拉强度约为550MPa，断面延伸率24%以上，能够有效阻止辊面的疲劳裂纹和焊接裂纹向辊体延伸、扩展，保护辊体不受损坏，延长使用寿命。寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种挤压辊打底层用自保护药芯焊丝


[0001]本专利技术涉焊接材料
，尤其涉及一种挤压辊打底层用自保护药芯焊丝。

技术介绍

[0002]近年来我国的水泥工业发展迅速，水泥企业的生产规模日益扩大，企业对生产设备的利用也不断增加。辊压机是水泥生产中进行粉磨的关键设备，挤压辊是辊压机的核心部件，主要用于挤压生料和熟料。挤压辊在工作时承受着巨大的压力，而且还会受到物料的磨损，长期使用会使挤压辊受到应力破坏和多种磨损结合的严重破坏。由于其造价比较高，生产周期比较长，因此会给水泥生产企业带来经济损失。通过对挤压辊表面破坏层的堆焊修复，即基于金属表面增材再制造，可以使受损的挤压辊再次上线服役，提高辊体本身使用寿命，既符合生产企业节省成本的意愿，降低了企业的生产成本，为企业创造了经济效益，也响应国家提倡节约资源、降低碳排放的号召，为碳达峰和碳中和目标的实现贡献力量。
[0003]挤压辊母材成分一般含碳量0.42%
‑
0.50%，由于钢材的含碳量较高，焊接时热影响区很容易产生硬脆的马氏体组织，因此容易产生冷裂纹；另外，含碳量较高的母材熔化后，也会把碳带入焊缝中，使焊接中碳的含量增高，碳能加剧金属中硫、磷等引发热裂纹的作用，焊接时焊缝容易产生热裂纹。因此，目前进行挤压辊修复前期一般需要将辊身整体加热至150℃左右进行预热，防止冷裂纹、热裂纹和热影响区出现淬硬组织。而水泥挤压辊辊型普遍较大，辽宁某水泥厂粉磨水泥配置两种规格的辊压机，挤压辊的尺寸分别为φ1200*650mm和φ1200*300mm，辊体整体预热不仅使生产企业负担加热设备成本，而且延长了修复时间，耗费人力、物力。
[0004]专利CN201310423539.3中公开了一种辊压机挤压辊辊面制造与修复专用自保护药芯堆焊焊丝，其显微组织为马氏体+少量残余奥氏体+碳化物，堆焊层平均硬度为HRC63。专利CN201510183720.0公开了一种挤压辊在制造用自保护药芯焊丝，其组织为奥氏体+各种细小的碳化物，堆焊层硬度为HRC59
‑
63，上述以公开的专利中均未提及挤压辊打底层焊丝的研究。另外，有文献发表一种挤压辊打底层焊丝其成分体系为C：0.056%、Si：0.52%、Mn：1.69%、S：0.005%、P：0.014%，另外焊丝中添加大量的还原剂和稳弧剂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种挤压辊打底层用自保护药芯焊丝，克服现有技术的不足，焊前无需预热，焊接过程无需外部保护，且与母材金属结合好，结合强度高，可堆焊三层以上，焊层金属具有良好的塑性和韧性，多层堆焊后仍不产生裂纹。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种挤压辊打底层用自保护药芯焊丝，包括药芯和冷轧低碳钢带组成，其特征在于，药芯焊丝成分按重量百分比为：C 0.05
‑
0.15%，Cr 15
‑
20%，Mn 4
‑
7%，Si 0.2
‑
0.7%，Ni 2
‑
4%，K4TiO
4 1
‑
1.5%，Al 0.1
‑
0.5%，Na2SiF
6 0.3
‑
1%，其余为铁及不可避免的杂质；冷轧低碳钢带中的碳含量＜0.03%；药芯在冷轧低碳钢带制成的冷拔焊丝管体中的装填系数45%
‑
50%；焊丝线径为φ2.8mm、φ3.2mm、φ4.0mm中的任一种，堆焊层金属抗拉强度约为550MPa，断面延伸率为24%以上。堆焊层数为三层以上。
[0007]所述药芯中铬成分通过低碳铬铁粉、微碳铬铁粉、金属铬粉中任一种或任两种以上向打底层过渡获得。所述药芯焊丝中铬成分按重量百分比为16
‑
19%。
[0008]所述药芯中锰成分通过碳锰铁、金属锰中任一种或两种组合向打底层过渡获得。所述药芯焊丝中锰成分按重量百分比为5%
‑
6.5%；所述药芯中硅成分通过硅合金粉向打底层过渡获得。所述药芯焊丝中硅成分按重量百分比为0.3%
‑
0.6%。
[0009]所述药芯中镍成分通过添加纯镍粉向打底层过渡获得，药芯焊丝中镍成分按重量百分比为2.3%
‑
3.6%。
[0010]所述药芯中铝成分通过添加纯铝粉向打底层过渡获得。所述药芯焊丝中铝成分按重量百分比为0.2%
‑
0.4%。
[0011]基于专利技术背景中所述，目前对于打底层焊丝的研究多以低碳低合金钢体系为主，即有效元素少之又少，仅能满足辊体表面破坏层长肉增厚的作用，对于工件具体工况环境下所受的具体失效抵抗能力微乎其微，虽然打底层焊丝不与破坏体直接接触，但其本身性能对外侧耐磨层金属及辊体裂纹的扩展均有较大影响，从而对整个再制造过程影响显著。
[0012]本专利技术的工作原理，焊层金属采用中锰低硅体系，并添加大量的奥氏体形成元素，使对焊层金属保持奥氏体和铁素体双相组织，铁素体和奥氏体的强度、硬度虽然不高，但具有良好的抗裂性能，作为水泥挤压辊打底层焊丝使用，修补基体表面，可以有效组织裂纹的扩展，止裂作用强。另外通过严格控制合金组分中的碳含量在0.1%以下，有利于提高焊接性能，焊接过程防止产生硬脆的马氏体组织，减小裂纹萌生倾向，消除裂纹倾向；配置中锰低硅体系，少量的硅与锰起到联合脱氧的作用，焊接过程中无需外部介质保护，但是在焊接时硅能与氧结合形成硅酸，降低材料的焊接性能，当含量超过3%时，还能降低焊层金属的塑性和韧性，因此控制硅含量在0.2
‑
0.7之间；通过添加钛酸钾和氟硅酸钠非金属矿物质减少焊接飞溅，提高焊丝焊接性能。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1）焊前不需要预热，常温下即可用于电弧焊焊接使用，简化修复环节，降低生产及场地要求，降低生产成本。2）满足堆焊三层以上的使用要求；3）焊层金属与母材熔合好，结合强度高；4)焊层金属为奥氏体+铁素体双相组织，具有高抗裂性，抗拉强度约为550MPa，断面延伸率超过24%，能够有效阻止辊面的疲劳裂纹和焊接裂纹向辊体延伸、扩展，有效保护辊体不受损坏，延长使用寿命。
[0014]附图说明：图1 本专利技术实施例使用的拉伸试样示意图。
[0015]具体实施方式：下面结合实施例对本专利技术的实施方式作进一步说明：下面将详细地描述本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0016]实施例1一种挤压辊打底层用自保护药芯焊丝，包括药芯和冷轧低碳钢带组成，实施例中
各成分元素通过添加微碳铬铁、中碳锰铁、45硅铁、镍粉、钛酸钾、铝粉、氟硅酸钠、铁粉等原料获得，药芯焊丝成分按重量百分比为：C 0.09%，Cr 17.5%，Mn 6.4%，Si 0.3%，Ni 4%，K4TiO
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挤压辊打底层用自保护药芯焊丝，包括药芯和冷轧低碳钢带组成，其特征在于，药芯焊丝成分按重量百分比为：C 0.05
‑
0.15%，Cr 15
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20%，Mn 4
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7%，Si 0.2
‑
0.7%，Ni 2
‑
4%，K4TiO
4 1
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1.5%，Al 0.1
‑
0.5%，Na2SiF
6 0.3
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1%，其余为铁及不可避免的杂质；冷轧低碳钢带中的碳含量＜0.03%；药芯在冷轧低碳钢带制成的冷拔焊丝管体中的装填系数45%
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50%；焊丝线径为φ2.8mm、φ3.2mm、φ4.0mm中的任一种，堆焊层金属抗拉强度约为550MPa，断面延伸率为24%以上；堆焊层数为三层以上。2.根据权利要求1所述的一种挤压辊打底层用自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯中铬成分通过低碳铬铁粉、微碳铬铁粉、金属铬粉中任一种或任两种以上向打底层过渡获得。3.根据权利要求2所述的一种挤压辊打底层用自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝中铬成分按...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙沛沛，孙静文，车双龙，丑煦泽，刘晓光，
申请(专利权)人：孙沛沛，
类型：发明
国别省市：