用药芯焊丝堆焊修复矫直机支撑辊的方法技术

本发明专利技术涉及一种用药芯焊丝堆焊修复矫直机支撑辊的方法，堆焊过程分为四层进行焊接，第一层结合层，药芯焊丝成分：Ｃ０．０３－０．０７％，Ｓｉ０．３－０．０８％，Ｍｎ０．８－１．３％，Ｃｒ１６－２０％，Ｍｏ０．１－０．５％，余量为铁；第二层抗压层，药芯焊丝成分：Ｃ０．０６－０．１２％，Ｓｉ０．３－０．６％，Ｍｎ０．８－１．３％，Ｃｒ１０－１４．５％，Ｖ０．１－０．３％，Ｎｂ０．１５－０．４５％，余量为铁；第三层止裂层，药芯焊丝成分：Ｃ０．３５－０．５％，Ｓｉ０．３－０．６％，Ｍｎ２－２．６％，Ｃｒ２－６％，Ｎｂ５．１－７．８％，Ｖ０．３－０．７％，余量为铁；第四层耐磨层，药芯焊丝成分：Ｃ０．４５～０．５５％，Ｓｉ０．３～０．６％，Ｍｎ０．８～１．２％，Ｃｒ２～４％，Ｎｂ０．３－０．７５％，Ｖ０．３～０．７％，Ｗ１．８～２．２％，Ｖ０．３～０．８％，余量为铁。本发明专利技术能避免矫直机支撑辊表面产生凹坑和龟裂等失效形式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中厚板矫直机支撑辊的修复方法。属冶金轧钢

技术介绍
矫直机支撑辊是中厚板轧制过程中必不可少的工序，随着控冷控轧工艺技术的应 用，终轧与加速冷却后的钢板温度偏低(450°C飞00°C)，而钢板的屈服强度提高了很多，因 而对矫直机支撑辊的向负负荷能力和强度提出了很高的要求。传统矫直机支撑辊的制造方法为50CrMnMo或60CrMnMo表面淬火，淬火厚度 (IOmm,硬度值HRC42-45，使用过程中每2班就要下机精磨一次。短短几天，矫直机支撑辊 就报废了，原因是表面淬火工艺的强化机理在于越薄淬火硬度越高，淬火层厚度大了，就很 难达到表面的高硬度，淬火层越向下硬度值越低，且表面硬度的一致性难以控制，这直接影 响了矫直机支撑辊的使用寿命。需采用堆焊技术来对矫直机支撑辊进行修复。传统堆焊技术是采用含有M0、Cr、W、Mn等此类熔敷金属成份与母材相近的焊接材 料作为矫直机支撑辊表面堆焊材料，堆焊后的矫直机支撑辊使用寿命基本可接近或超过母 辊的使用寿命，但也仅仅只可反复维修2-3次母体就彻底报废。原因是矫直机支撑辊工作 温度为450°C飞50°C，且要承受很大的压力，在反复的冷热疲劳以及交变的压应力环境下， 矫直机支撑辊使用后表面就会产生凹坑和龟裂等失效形式，当龟裂深度向母体延伸一定数 值，就失去了修复的价值，只好整体报废，其堆焊金属金相组织如图3。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种能避免矫直机支撑辊表面产生凹坑和 龟裂等失效形式的。本专利技术的目的是这样实现的一种，堆 焊过程分为四层进行焊接，第一层结合层，使用Φ3. 2埋弧药芯焊丝，药芯焊丝成分重量百 分比=C 0. 03-0. 07%, Si 0. 3-0. 08%, Mn 0. 8-1. 3%, Cr 16-20%，Mo 0. 1-0. 5%，余量为铁，各 化学成份的重量百分比总和为100%;第二层抗压层，使用Φ3. 2埋弧药芯焊丝，药芯焊丝 成分重量百分比=C 0. 06-0. 12%, Si 0. 3-0. 6%, Mn 0. 8-1. 3%, Cr 10-14. 5%, V 0. 1-0. 3%, Nb 0. 15-0. 45%，余量为铁，各化学成份的重量百分比总和为100%，硬度HRC45 47 ；第三层 止裂层，使用Φ1. 8明弧药芯焊丝，药芯焊丝成分重量百分比C 0. 35-0. 5%，Si 0. 3-0. 6%， Mn 2-2.6%，Cr 2-6%, Nb 5. 1-7. 8%, V 0. 3-0. 7%，余量为铁，各化学成份的重量百分比总和 为100%，硬度HRC5(T52，焊层厚度广1. 2mm ；第四层耐磨层，使用Φ 3. 2埋弧药芯焊丝，药芯 焊丝成分重量百分比C 0. 45 0. 55%, Si 0. 3 0. 6%, Mn 0. 8 1. 2%, Cr 2 4%，Nb 0. 3-0. 75%, V 0. 3 0. 7%, W 1. 8 2. 2%, V 0. 3 0. 8%，余量为铁，各化学成份的重量百分比总和为100%，硬 度 HRC52飞4，具体实施的工艺过程是将要堆焊的矫直机支撑辊进行除污清洗，用车床在待堆焊的 矫直机支撑辊工作面上车掉疲劳层3 5mm，放入加热炉内升温至415°C 士 15°C，升温时间按H=D/30公式计算，D为矫直机支撑辊直径，单位mm，保温2小时士0.5小时，然后装夹在 堆焊机上进行堆焊，首先是焊结合层，其次是焊抗压层，再次是焊止裂层，最后是焊耐磨层， 连续堆焊完成；焊完后放入热处理炉内进行焊后热处理，热处理炉初始温度在32(T350°C， 随后将炉温升至42(T450°C，升温速度30°C 35°C / h，保温2小时士0. 5小时，缓冷至室 温，缓冷速度35°C 40°C / h，然后再升温至530°C，升温速度30°C 50°C / h，再升温至 550°C,升温速度20V 300C/ h,保温6小时士0. 5小时，冷却至100°C以下出炉，降温速度 5500C "300°C, 250C "30°C / h ；300°C "100°C, 30°C "50°C / h，最后空冷至室温。本专利技术， 对于Φ 3. 2mm药芯焊丝，要求焊接电流30(Γ350Α焊接电压27 31V焊接速度35(T450mm/min焊道搭接相邻焊道搭接50%-60%焊接极性采用直流反接焊接电源特性采用具有弧压反馈的下降特性焊弧导前距离12. 5 50. 5mm焊丝伸出长度2(T35mm焊道层间温度，即焊完一层旋转回来再次焊下一层时的温度要控制在320°C ^350°C ；对于Φ 1. 8mm药芯焊丝，要求安装遮护装置焊接电流13(Γ170Α焊接电压19 23V焊接速度50(T700mm/min焊道搭接相邻焊道搭接30%-40%焊接极性采用直流反接焊弧导前距离12. 5 50. 5mm焊丝伸出长度35 50mm焊道层间温度，即焊完一层旋转回来再次焊下一层时的温度要控制在28(T32(TC。堆焊结合层的目的是降低矫直机支撑辊辊坯的C含量，适当提升Cr含量，使焊材 与支撑辊工作面有良好的结合并增加结合部位的韧性，为后续堆焊实施提供保障。堆焊抗压层的目的是增加支撑辊的抗压性及抗冲击性，增强矫直机支撑辊的抗压 强度，增加再制造的寿命。该层焊材的综合性能已超出了矫直机支撑辊母材的性能。堆焊止裂层的目的是本专利技术调查现有国际和国内矫直机矫直辊的使用情况，发 现矫直机矫直辊的报废形式大部分是因为矫直机支撑辊辊体表面产生凹坑，龟裂等冷热疲 劳裂纹向母体不规则延伸造成的。如果阻止裂纹向下延伸，就要大幅度提高合金的韧性。合 金韧性的提高，其强度和硬度不可避免降低，从而耐磨性能急剧下降，无法保证矫直机支撑 辊的使用寿命(即软、硬不可并存)。为了实现同一矫直机支撑辊母体上极韧性与硬度、强度 并存、为了阻止热裂纹及隐性裂纹的向下延伸，增加矫直机支撑辊母体的再制造次数，增强 矫直机支撑辊的抗冲击性能，本专利技术增设有一层止裂层。止裂层中，Nb在合金中主要作用是通过控制脱溶碳化物粒子大小，数量和分布，达到钢的热强性及细化晶体颗粒。由于Nb是 碳化物，C的控制极为重要，C含量稍高或焊接温度超过320°C，则金属表面弥散析出高硬度 值的碳化铌，从而失去的细化晶粒的作用，而锰元素温度高于320°C则失去韧性变脆。而温 度低于^(TC则低于合金Ms点，金属晶粒粗大，易开裂。因此热输入的控制对止裂层的成功 与否极为重要，从热输入的情况反映埋弧焊接的方法是无法达到提高金属韧性的，止裂层 采用明弧焊接优点是无焊剂覆盖，焊丝直径小，减小了热量输入，防止碳含量的烧损，保证 了金属元素间相互化合所需要的温度环境，焊后为抗高压能力、抗龟裂及韧性极佳的铁素 体+贝氏体组织，如图2，同时也保证了金属材料的强度和硬度不变。堆焊金属中MruNb元 素特性组合具有极好的抗裂性能和抗冲击性韧性，能有效地阻止辊面的疲劳裂纹向母体延 伸，有效地保护辊体不受损坏。Cr、Nb、V元素组合等堆焊金属具有较高的抗压强度和良好 的抗冲击韧性，能够有效对辊面的高硬度耐磨性提供支撑、抗压高达150Mpa压力，提高了 材料的高温屈服强度，Nb与稀土的使用极度增强了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用药芯焊丝堆焊修复矫直机支撑辊的方法，其特征在于：堆焊过程分为四层进行焊接，第一层结合层，使用Φ３．２埋弧药芯焊丝，药芯焊丝成分重量百分比：Ｃ　０．０３－０．０７％，Ｓｉ　０．３－０．０８％，Ｍｎ　０．８－１．３％，Ｃｒ　１６－２０％，Ｍｏ　０．１－０．５％，余量为铁，各化学成份的重量百分比总和为１００％；第二层抗压层，使用Φ３．２埋弧药芯焊丝，药芯焊丝成分重量百分比：Ｃ　０．０６－０．１２％，Ｓｉ　０．３－０．６％，Ｍｎ　０．８－１．３％，Ｃｒ　１０－１４．５％，Ｖ　０．１－０．３％，Ｎｂ　０．１５－０．４５％，余量为铁，各化学成份的重量百分比总和为１００％，硬度ＨＲＣ４５～４７；第三层止裂层，使用Φ１．８明弧药芯焊丝，药芯焊丝成分重量百分比：Ｃ　０．３５－０．５％，Ｓｉ　０．３－０．６％，Ｍｎ　２－２．６％，Ｃｒ　２－６％，Ｎｂ　５．１－７．８％，Ｖ　０．３－０．７％，余量为铁，各化学成份的重量百分比总和为１００％，硬度ＨＲＣ５０～５２，焊层厚度１～１．２ｍｍ；第四层耐磨层，使用Φ３．２埋弧药芯焊丝，药芯焊丝成分重量百分比：Ｃ　０．４５～０．５５％，Ｓｉ　０．３～０．６％，Ｍｎ　０．８～１．２％，Ｃｒ　２～４％，Ｎｂ　０．３－０．７５％，Ｖ　０．３～０．７％，Ｗ　１．８～２．２％，Ｖ　０．３～０．８％，余量为铁，各化学成份的重量百分比总和为１００％，硬度ＨＲＣ５２～５４，具体实施的工艺过程是：将要堆焊的矫直机支撑辊进行除污清洗，用车床在待堆焊的矫直机支撑辊工作面上车掉疲劳层３～５ｍｍ，放入加热炉内升温至４１５℃±１５℃，升温时间按Ｈ＝Ｄ／３０公式计算，Ｄ为矫直机支撑辊直径，单位ｍｍ，保温２小时±０．５小时，然后装夹在堆焊机上进行堆焊，首先是焊结合层，其次是焊抗压层，再次是焊止裂层，最后是焊耐磨层，连续堆焊完成；焊接层间温度即焊完一层旋转回来再次焊下一层时的温度要控制在３２０℃～３５０℃，焊完后放入热处理炉内进行焊后热处理，热处理炉初始温度在３２０～３５０℃，随后将炉温升至４２０～４５０℃，升温速度３０℃～３５℃／ｈ，保温２小时±０．５小时，缓冷至室温；缓冷速度３５℃～４０℃／ｈ，然后再升温至５３０℃，升温速度３０℃～５０℃／ｈ，再升温至５５０℃，升温速度２０℃～３０℃／ｈ，保温６小时±０．５小时，冷却至１００℃以下出炉，降温速度：５５０℃～３００℃，２５℃～３０℃／ｈ；３００℃～１００℃，３０℃～５０℃...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱庆河，张小平，
申请(专利权)人：江阴焊鑫硬面科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[]