一种挤压辊盖面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盖面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、Nb、Mn、Si、V、Ti、BiO、Al、Mg、TiO2、Na2SiF6，余量为铁粉；冷轧低碳钢带中的碳含量＜0.03%。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果为：焊层金属具有高硬度和高耐磨性能，堆焊两层后焊后硬度可达HRC65以上，经LGM

【技术实现步骤摘要】
一种挤压辊盖面层用自保护药芯焊丝
[0001]

[0002]本专利技术涉焊接材料
，尤其涉及一种挤压辊盖面层用自保护药芯焊丝。

技术介绍

[0003]辊压机自20世纪九十年代由国外引进我国以来，已广泛应用于水泥生料、熟料的预粉磨和终粉磨，在石灰石、高炉矿渣、铁矿石、原煤、石膏、石英砂等物料的粉磨中也得到成功应用，成为水泥生产的关键主机设备。其中高压粉碎物料的关键部件即挤压辊，也称为高压辊磨。挤压辊在工作过程中将喂入的物料通过定辊、动辊（反向旋转）间隙时，在高压力作用下，粉碎并压成料饼，一般工作压力范围在40～80kN/cm2。辊子相对转动时，挤压辊周边的线速度为1～2m/s，这使得辊身承受着剧烈的高应力磨粒磨损和应力疲劳破坏。
[0004]由于挤压辊特殊的使用环境使其表面修复产品多集中在高碳体系，目的是得到高硬度高强度表面材料，而碳元素能加剧金属中硫、磷等引发热裂纹的作用，焊接时焊缝容易产生热裂纹，另外高碳含量使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。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。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种挤压辊盖面层用自保护药芯焊丝，克服现有技术的不足，焊层金属具有高硬度和高耐磨性能，堆焊两层后焊后硬度可达HRC65以上，要求磨损表面无犁沟、凹坑或片状剥落，耐磨性能优异；焊接工艺简单，焊前无需预热，可操作性强，焊丝适用性高。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种挤压辊盖面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 5
‑
6.5％、Cr 22
‑
26％、Nb 5
‑
6.5％、Mn 0.5
‑
1.5％、Si 0.2
‑
1％，V1
‑
3％、Ti 2
‑
4%、BiO 0.2
‑
1%、Al 0.2
‑
1%、Mg 0.2
‑
1%、TiO
2 2
‑
5%、Na2SiF60.6
‑
1%，余量为铁；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%
‑
52%；焊丝线径为φ2.8mm、φ3.2mm、φ4.0mm中的任一种；堆焊层平均硬度为HRC65以上，经LGM
‑
130干砂橡胶轮磨粒磨损实验测试，耐磨层失重量不超过耐磨层失重量不超过0.242g，且磨损表面无犁沟、凹坑或片状剥落。
[0007]所述药芯中铬成分通过高碳铬铁粉、碳化铬粉、金属铬粉中任一种或任两种以上向焊层过渡获得；所述药芯焊丝中铬成分按重量百分比为23
‑
25%。
[0008]所述药芯焊丝中钒成分通过添加钒铁粉向焊层过渡获得；所述药芯中钒成分按重量百分比为1.2
‑
2.8%。
[0009]所述药芯中锰成分通过中碳锰铁、金属锰、锰硅合金中任一种或两种组合向焊层过渡获得，所述药芯焊丝中锰成分按重量百分比为0.6%
‑
1.3%。
[0010]所述药芯中碳成分通过添加石墨、高碳铬铁、碳化铬或高碳锰铁向焊层过渡获得，药芯焊丝中碳成分按重量百分比为5.2%
‑
6.3%。
[0011]所述药芯中硅成分通过硅合金粉向焊层过渡获得；所述药芯焊丝中硅成分按重量百分比为0.3%
‑
0.9%。
[0012]所述药芯中铌成分通过添加铌铁向焊层过渡获得，药芯焊丝中铌成分按重量百分比为5.2%
‑
6.1%。
[0013]所述药芯中铝成分通过添加铝粉或铝镁合金粉向焊层过渡获得；所述药芯焊丝中铝成分按重量百分比为0.3%
‑
0.9%。
[0014]所述药芯中镁成分通过添加镁粉或铝镁合金粉向焊层过渡获得，药芯焊丝中镁成分按重量百分比为0.3%
‑
0.8%。
[0015]本专利技术的工作原理，通过药芯焊丝组份的添加，盖面层金属为高碳马氏体+少量残余奥氏体+硬质碳化物组织，焊接过程中，大量的铬元素优先与碳元素形成Cr7C3初生碳化物，弥散分布于马氏体基体上，通过两种元素含量比例的控制，初生碳化物呈中空的六棱柱状，且垂直分布于磨损受力面，使盖面层金属耐磨性能更优异；通过添加铌铁和钛铁粉形成（Nb、Ti）C复合碳化物不仅具有高硬度（NbC约2300HV、TiC约3200HV），与基体组织结合强度高，而且弥散分布在基体中，极大提高焊层的耐磨性能。同时铌元素是不破坏塑性和韧性的条件下提高材料强度的元素，铌元素的加入使组织晶粒得到有效细化，一方面起到细化晶粒、提高强度的效果，另一方面减少位错缺陷，增大晶界密度，有效抑制了裂纹的扩展和萌生，且大量的奥氏体化形成元素扩大了奥氏体稳定相区，使保留下少量的残余奥氏体，起到应力释放的作用，综合作用下，避免了裂纹的萌生和扩展，提高焊层金属的抗疲劳性能。同时改善盖面层表面的磨损机理，磨损部位呈小块屑装掉落，避免大块状表层脱落失效，延长辊体在线使用寿命。但高碳
‑
铬自保护药芯焊丝中铌的加入，在堆焊熔池阶段，铌优先与空气中的氧结合生成含铌氧化物
‑
尖晶石形化合物二价NbO，黏在焊道表面，产生黏渣现象。因此添加少量氟硅酸钠，主要起造气和造渣作用，调整熔池的熔点、粘度、表面张力和流动性等物化性能，改善脱渣性。金红石型TiO2主要起造渣剂作用，可以改善焊缝金属的脱渣性和成形质量，适量的金红石可改善电弧稳定性；铝、镁起联合脱氧作用，同时可减少氮向金属内部的扩散，保证焊道不出现气孔。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1）焊层金属呈现高综合力学性能，堆焊两层后焊后硬度可达HRC65以上，经ASTM
‑
G65干砂橡胶轮磨粒磨损实验测试，耐磨层失重量不超过0.242g，用于辊压机辊面的在线焊接修复，大大提高了辊面的使用寿命。
[0017]2）堆焊层金属磨损类型优越，避免大快状整体剥落，受强大磨粒磨损作用下，表面呈小块屑装掉落，改善辊面使用状态；3）焊接工艺简单，不同线径药芯焊丝焊接工艺范围区间更大，焊前无需预热，可操作性强，焊丝适用性高。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例1中不同线径药芯焊丝焊接工艺范围图；图2是本专利技术实施例1中ASTM
‑
G65试验磨损表面显微平面形貌；图3是本专利技术实施例1中ASTM
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G65试验磨损表面三维立体形貌。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挤压辊盖面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 5
‑
6.5％、Cr 22
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26％、Nb 5
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6.5％、Mn 0.5
‑
1.5％、Si 0.2
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1％，V1
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3％、Ti 2
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4%、BiO 0.2
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1%、Al 0.2
‑
1%、Mg 0.2
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1%、TiO
2 2
‑
5%、Na2SiF60.6
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1%，余量为铁；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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52%；焊丝线径为φ2.8mm、φ3.2mm、φ4.0mm中的任一种；堆焊层平均硬度为HRC65以上，经LGM
‑
130干砂橡胶轮磨粒磨损实验测试，耐磨层失重量不超过0.242g，且磨损表面无犁沟、凹坑或片状剥落。2.根据权利要求1所述的一种挤压辊盖面层用自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯中铬成分通过高碳铬铁粉、碳化铬粉、金属铬粉中任一种或任两种以上向焊层过渡获得；所述药芯焊丝中铬成分按重量百分比为23
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25%。3.根据权利要求1所述的一种挤压辊盖面层用自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙沛沛，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：