白口铁轧辊焊补的焊条及其工艺制造技术

本发明专利技术的白口铁轧辊焊补的焊条及其工艺，属铸铁焊补技术领域。本发明专利技术研制出用于白口铁轧辊焊补的ＢＴ—１、ＴＢ—２两种焊条。ＢＴ—１焊条作焊缝底层，ＢＴ—２焊条作焊缝覆盖层，焊缝软硬结合。在焊接工艺上采用熔敷金属分块弧立堆焊；扩大熔敷金属与母材的接触面；并采用能最大限度地消除焊接热应力的措施，经焊后的白口铁轧辊能满足使用要求，焊缝有较长的使用寿命。本发明专利技术还可用于各种铸铁、高碳钢等可焊性较差的大型结构件的焊补修复。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属铸铁焊补
，特别是用于白口铁及白口铁轧辊的焊补修复。白口铁具有硬度高、耐磨性好、价格低廉等优点，被广泛用于制造热轧辊、冷轧辊，型钢导卫板及矿山机械等，但由于白口铁硬而脆，随温度降低收缩率大，在使用过程中容易发生掉皮，局部疲劳龟裂，铸造缺陷外露等，从而导致白口铁铸件报废率很高。如无限冷硬白口铸铁轧辊，在轧钢过程中，承受很大的轧制压力、传动力距以及弯曲力距、扭转力距，并反复经受着从50℃到700℃的温度波动，轧辊表面承受较大的接触应力、磨损、疲劳等，在交变重复的热应力和机械应力作用下，轧辊表面容易引起热疲劳和机械疲劳，造成局部剥离掉皮，严重影响轧辊的使用寿命。由于白口铁硬、脆，塑性极低，故其可焊性甚差。美国焊接学会1982年出版的《焊接手册》指出白口铸铁在常规条件下是不可焊的。到目前为止，对于白口铸铁的焊补，特别是白口铁热轧辊的焊补修复，在国内外尚未见有资料报导。本专利技术的目的在于研究适用于白口铸铁焊接的专用焊条及其焊接工艺，解决长期以来在铸铁焊补
中认为白口铸铁是不可焊补的这一难题，通过焊补修复，延长白口铁轧辊的使用寿命。白口铁轧辊中心内部是球墨铸铁，轧辊表层一般为20～35mm厚的白口铁，显微组织为连续的硬、脆的渗碳体的基体上分布着少量珠光体。轧辊的白口铁组织在350℃以下，其ak＜0.01J/cm2，δ＝0，HRC＝60～70，体积收缩率为4.5～5.4%，线收缩率为1.6～2.3%。当焊补轧辊时，轧辊承受焊接热应变的能力极差，用已有的铸铁焊条和传统工艺焊补，不可避免要沿溶合区产生剥离性裂纹。为了使焊补后的白口铸铁能满足使用要求和焊缝有较长的使用寿命，本专利技术研制出BT-1和BT-2两种焊条，白口铁轧辊焊缝由BT-1焊条和BT-2焊条焊接而成。整个焊缝由两部分组成，BT-1焊条为焊缝底部的高塑性镍一铁层;BT-2焊条为焊缝上部的硬度较高、耐磨性与白口铁相匹配的表面层，使焊缝软硬结合，同时熔敷金属在耐磨性、线膨胀系数上与白口铁相接近，并且与白口铁有良好的溶合性，而且焊缝韧性较高，有较强的抗裂性、抗疲劳性和较高的抗回火稳定性，提高熔合区抗剥离裂纹的能力。在焊接工艺上，扩大焊缝与母材熔合区的接触面，并且采用能最大限度的消除焊接热应力的措施，防止剥离性裂纹产生。用于焊补白口铁轧辊掉皮底部的BT-1焊条，药皮中加有足量的石墨和适量的球化剂，所熔敷的金属组织为高镍奥氏体和球状石墨，与白口铁有良好的熔合性，塑性较高，锤击时有较好的延展性，并且有较高的抗裂性。BT-1焊条的焊芯为镍铁芯，其药皮配比(按重量%)分别为大理石15～19%，莹石20～24%，碳酸钡26～31%，石墨5.1～6.1%，稀土镁8.1～9.0%，硅钙合金3.8～4.4%，铝粉2.5～3.2%，固体钠水玻璃3.5～4.2%。用K-Na混合水玻璃粘结。BT-1焊条药皮中加有较多的石墨，使焊缝结晶过程中析出大量的球状石墨，促使焊缝膨胀而降低焊缝收缩量;加入适量的钡、钙和稀土镁做球化剂，对石墨有较强的球化能力，从而提高焊缝的抗裂性。BT-2焊条用于焊补白口铁轧辊掉皮的复盖层，所熔敷的金属组织为马氏体+贝氏体+残余奥氏体。熔敷的金属合金系统能够满足轧辊表面对耐磨性、硬度、抗回火稳定的要求，在400～600℃之间，其线膨胀系数与白口铁在同一温度范围的线膨胀系数十分接近，可适应轧钢时的温度波动。BT-2焊条的焊芯为H08A，其药皮配比(按重量%)分别为大理石26～32%，莹石9.5～10.3%，钛白粉9.2～11.2%，金红石6.0～7.0%，中碳锰铁2.9～3.6%，钛铁10.0～13.0%，镍粉8.0～8.8%，石墨1.0～1.5%，钨铁1.4～2.1%，钒铁1.8～2.5%，钼铁6.0～7.0%，高碳铬铁4.1～5.6%，固体钠水玻璃2.8～3.6%，钾钠合金变质剂3.5～5.5%。用K-Na高模数水玻璃粘结。BT-2焊条药皮成份中加入的W-Fe，石墨，高C铬铁，V-Fe，m0-Fe，使熔敷金属形成C-W-Cr-m0-V的耐磨合金系统，其中C与W、Cr、V可形成多种高硬度的碳化物，提高焊缝的耐磨性。加入镍，可增加少量残余奥氏体。加入适量的铝粉，提高脱氧能力。加入钾钠合金变质剂，使熔合区网状Fe3C断裂成团球状，提高焊缝与母材的咬合性和熔合区抗剥离裂纹的能力。BT-2焊条熔敷金属的化学成份为C0.4～0.46%，Si0.16～0.22%，Mn1.0～1.40%，Cr1.50～1.70%，Mo1.8～2.20%，Ni4.0～4.50%，W0.65～0.75%，V0.30～0.37。BT-2焊条熔敷金属的冲击韧性aK＝2.0～3.0Kg·m/cm2，硬度HRC＝43～48。熔敷金属的硬度稍低于母材，但耐磨性与白口铸铁相当，既保证了焊缝的耐磨性，又提高了焊缝的抗裂性。在焊接工艺上，采用异质焊缝手工电弧冷焊工艺，突破了灰口铸铁的常规冷焊工艺，其焊接工艺为1.焊接白口铁轧辊焊缝用BT-1焊条打底层，用BT-2焊条作焊缝的复盖层，使焊缝软硬结合。2.熔敷金属先分块弧立堆焊，使其热胀冷缩处于自由状态。焊缝与周边白口铁的熔合区在焊补的最后阶段形成。3.在堆焊底层时，采用240A电流焊补，用电弧冲击熔池，形成大熔深，使母材与熔敷金属充分混合，扩大底层与母材的接触面，焊缝底部熔合区形成一个较大的曲折熔合面。4.当焊接后熔池刚凝固时应及时重锤击，随着堆焊层增高，锤击用力和锤击次数可相应减少，既要保证让高温金属充分延展，降低焊接热应力，又不至因冲击力造成熔合区机械性疲劳破坏。5.焊接破口的边缘与底部夹角按90°修整，使焊缝上、下部收缩量相同，以降低轧辊表面熔合区裂纹倾向。6.在焊接过程中，以分散跳跃式点状焊为基本操作手法。采用该焊补工艺，具有明显的降低焊接热应力，防止剥离性裂纹发生的效果。本专利技术解决了白口铁轧辊长期以来难以焊补的技术关键，延长了白口铁轧辊的使用寿命，并可用于冶金、矿山机械中的白口铁件的焊补修复，还可用于各种铸铁、高碳钢等可焊性较差的大型结构件的焊补修复，具有明显的社会效益和经济效益。本专利技术成本低廉，工艺简单，操作方便，易于推广使用。实施例对白口铁轧辊掉皮缺陷的焊补。1.焊补前掉皮部位的修整。附图说明图1、图2为白口铁轧辊掉皮部位的轴向剖视图。〔1〕为轧辊表层。用砂轮片、扁凿、手锤对轧辊的掉皮〔2〕和脱离层〔3〕进行彻底清理。坡口〔4〕边缘与底部夹角按90°修整。2.坡口底层的堆焊图3为坡口的俯视图，图4为坡口的剖视图。在清理好的坡口底部，先标出焊点〔5〕，焊点之间及与边缘间隔约为30mm，采用BT-1焊条在标出的焊点上进行跳跃式点状焊。BT-1焊条的焊芯为镍铁芯，焊条药皮成份为大理石19%，莹石24%，碳酸钡31%，石墨6%，稀土镁8.5%，硅钙合金4.3%，铝粉3.2%，固体钠水玻璃4%，用K-Na混合水玻璃粘结。焊条直径φ4.0mm，L＝400mm，电流240A，层间温度70℃，在焊接时用电弧不断冲击熔池，形成大熔深〔6〕，熄弧后，在熔池刚凝固时应及时重锤击，不便于锤击的边缘点用扁凿锤击，焊后的焊点体积φ30mm，高5mm。3.第二层以上分块弧立堆焊图5为分块弧立堆焊俯视图。图6为分块弧立堆焊剖视图。在焊接完底层后，把本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于冷焊的铸铁焊条，其特征在于白口铁轧辊焊缝由ＢＴ—１焊条和ＢＴ—２焊条焊接而成。两种焊条的药皮成分配比份别为：（１）ＢＴ—１焊条的焊芯为镍铁芯，其药皮配比（按重量％）大理石１５～１９％，莹石２０～２４％，碳酸钡２６～３１％ ，石墨５．１—６．０％，稀土镁８．１～９．０％，硅钙合金３．８～４．４％，铝粉２．５～３．２％，固体钠水玻璃３．５～４．２％。用Ｋ—Ｎａ混合水玻璃粘结。（２）ＢＴ—２焊条的焊芯为ＨＯ８Ａ，其药皮配比（按重量％）　 　大理石２６～３２％，莹石９．５～１０．３％，钛白粉９．２～１１．２％，金红石６．０～７．０％，中碳锰铁２．９～３．６％，钛铁１０．０～１３．０％，镍粉８．０～８．８％，石墨１．０～１．５％，钨铁１．４～２． １％，钒铁１．８～２．５％，钼铁６．０～７．０％，高碳铬铁４．１～５．６％，固体钠水玻璃２．８～３．６％，钾钠合金变质剂３．５～５．５％。用Ｋ—Ｎａ高模数水玻璃粘结。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹增大，任登义，
申请(专利权)人：山东工业大学，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]