藥芯焊絲及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于修復、制作彎曲輥的藥芯焊絲及其制備方法和應用，屬于焊接材料領域。本發(fā)明提供的藥芯焊絲，利用本發(fā)明藥芯焊絲堆焊彎曲輥后在使用過程中輥面不粘鋼且壽命長。本發(fā)明提供藥芯焊絲包括外皮和藥芯，其特征在于：所述外皮為純鎳帶，所述藥芯由下述重量百分比的組分組成：金屬鋁13.4～44.5%、金屬鉻：12.6～42.2%、螢石：5～13.3%、金屬鎳粉：0～69%；所述藥芯焊絲使用后的熔敷化學成分重量百分比為：Cr：6～8%、Al：6～8%、Ni：80～86%，余量為鐵和不可避免的雜質。本發(fā)明的藥芯焊絲制備方法簡單，使用時焊材耗量少、能耗低、環(huán)境污染小，性價比高。
【專利說明】藥芯焊絲及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于修復、制作彎曲輥的藥芯焊絲及其制備方法和應用，屬于焊接材料領域。
【背景技術】
[0002]在熱軋帶鋼生產中，一般采用熱卷箱技術來減少軋線長度、降低功率能耗和生產成本。熱卷箱安裝于粗軋末機架和精軋飛剪之間，它可以把末道次拋鋼后的中間坯高速無芯卷取成一個鋼卷，然后再反向開卷，把中間坯送至精軋機組進行軋制。在生產過程中，為了加快生產節(jié)奏，熱卷箱一般采用雙站工作方式，即當精軋首機架咬鋼后，把卷取站的鋼卷移送到開卷站繼續(xù)開卷，讓卷取站為卷取下一中間坯作準備。熱卷箱的主要作用是將在軋制過程中的中間坯進行卷取成卷，之后再開卷，然后進入下一工序的軋制。而熱卷箱彎曲輥是卷取熱鋼卷的關鍵部件，其主要作用是將軋制的中間坯進行輔助成卷。彎曲輥在開始卷取工作和開卷結束之間，一直承受著1200?1300°C的高溫，并承受著熱軋中間坯的摩擦，工作條件極為惡劣。由于上述工作條件的特殊性，彎曲輥的使用壽命短，在攀鋼通常不足3個月，而且在使用過程中輥面還粘鋼，這直接影響軋機的作業(yè)效率、鋼材的質量、維修費用等，最終影響熱軋帶鋼的成本。對于下機后的彎曲輥主要采用埋弧堆焊技術進行修復，但修復后的彎曲輥也存在輥面粘鋼和使用壽命短的問題。
[0003]藥芯焊絲也稱為管狀焊絲，它由外皮金屬和里面的藥粉構成。外皮成分一般為鋼帶或鋼管，而外皮金屬不一定選擇與焊縫金屬成分相當?shù)牟牧?，因為合金元素可以通過藥粉加入。通過調整藥芯成分的種類和比例，可以方便設計不同用途的焊絲。這正是藥芯焊絲優(yōu)于實心焊絲之處，尤其是對于生產高合金成分的焊絲。藥芯焊絲與實芯焊絲和焊帶相比具有如下優(yōu)點:1、對于各種鋼材的焊接，適應能力強；調整藥芯的種類和比例極為方便，以滿足不同焊縫化學成分需求。2、焊接工藝性能好。3、熔敷速度快，生產效率高。4、焊縫形狀好、外觀平坦、熔深大等。因此藥芯焊絲被稱為具有發(fā)展前途的新型焊接材料。
[0004]目前修復和制作彎曲輥用焊絲的堆焊金屬類型主要為:馬氏體型堆焊金屬，由于這種堆焊金屬具有空淬特性，堆焊后金相組織為馬氏體加碳化物結構，工作層硬度可達45?55HRC。為滿足修復工作硬度、金屬組織穩(wěn)定、消除焊接應力等要求，焊后還需進行焊后熱處理，具體地使碳化物在堆焊工作層金屬的基體組織上彌散析出，而這樣會形成二次硬化。同時由于這類合金成分的裂紋敏感性高，需要焊前預熱，其中溫度一般為200?400°C，且在焊接過程中需要保溫，同時焊后需要緩冷措施；此外為了改善熔合區(qū)性能，需堆焊過渡層，之后再堆焊工作層。利用這種焊絲修復的彎曲輥，表面硬度高于45HRC，但在使用中仍然存在輥面粘鋼和使用壽命短的問題。
[0005]由于上述修復彎曲輥的藥芯焊絲，其中焊絲金屬一般為低合金鋼、中合金鋼，而這種金屬沒有很好的高溫強度、高溫硬度且持久性差、穩(wěn)定性差等以致于不能滿足彎曲輥堆焊工作的要求。所以，現(xiàn)在急切需要研究設計一種焊接材料，以解決彎曲輥在使用過程中表面粘鋼和使用壽命短的問題。
【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種采用埋弧堆焊修復、制作彎曲輥的藥芯焊絲，采用本發(fā)明的藥芯焊絲堆焊修復、制作的彎曲輥在使用過程中輥面不粘鋼且使用壽命長。
[0007]為達上述目的，本發(fā)明是通過下述技術方案加以實現(xiàn)。
[0008]本發(fā)明藥芯焊絲，包括外皮和藥芯，其特征在于:
[0009]所述外皮為純鎳帶；
[0010]所述藥芯由下述重量百分比的組分組成:金屬招13.4?44.5%、金屬鉻:12.6?42.2%、螢石:5?13.3%、金屬鎳粉:0?69% ；
[0011]所述藥芯焊絲使用后的熔敷化學成分重量百分比為:Cr:6?8%，Al:6?8%，Ni:80?86%，余量為Fe和不可避免的雜質。
[0012]其中，上述藥芯可以由下述重量百分比的組分組成:金屬鋁22.2?36%、金屬鉻:21?33%、螢石:5.8?10%、金屬鎳粉:21?61%。
[0013]優(yōu)選的，上述藥芯由下述重量百分比的組分組成:金屬鋁26.8?31.4%、金屬鉻:24.6?28.8%、螢石:7.6?8.8%、金屬鎳粉:31?41%。
[0014]其中，藥芯中金屬鋁、金屬鉻、螢石和金屬鎳粉的粒徑分別為:金屬鋁:40?60目、金屬鉻:70?90目、螢石:50?70目、金屬鎳粉:100?140目。
[0015]優(yōu)選的，藥芯中金屬鋁、金屬鉻、螢石和金屬鎳粉的粒徑分別為:金屬鋁:50目、金屬鉻:80目、螢石:60目、金屬鎳粉:120目。
[0016]其中，藥芯的重量占藥芯焊絲總重量的比例為20?50%。
[0017]其中，上述焊絲中外皮、藥芯中金屬鋁、金屬鉻和金屬鎳都為高溫合金元素，而且堆焊后工作層金屬的金相組織為奧氏體。由于奧氏體金相組織具有冷作硬化性能，焊后對工作層硬化處理，可以提高母材的硬度。本發(fā)明的焊絲堆焊后彎曲輥輥表面的洛氏硬度大于32HRC，經冷作硬化后其硬度大于54HRC，故本發(fā)明的藥芯焊絲完全達到修復、制作彎曲輥堆焊工作要求，同時使堆焊后的彎曲輥不粘鋼且用壽命長。
[0018]進一步地，上述外皮采用工業(yè)用的金屬鎳帶，上述藥芯中金屬鉻、金屬鋁、螢石和金屬鎳粉為工業(yè)用金屬鉻、金屬鋁、螢石和金屬鎳粉。
[0019]其中，工業(yè)用金屬鎳、金屬招、金屬鉻和金屬鎳粉中都含有少量Fe兀素。
[0020]進一步地，外皮中Ni元素、金屬鎳粉中Ni元素、藥芯中Al元素和Cr元素在焊接過程中成為主要熔敷化學成分。
[0021]進一步地，上述藥芯焊絲焊接后，融敷化學成分中含有不可避免的雜質，如Fe、Mn、S1、S、P 等。
[0022]同時，本發(fā)明還提供了藥芯焊絲的制備方法，其具體由以步驟法制得:以純鎳帶作為外皮原料，以金屬鋁、金屬鉻、螢石和金屬鎳粉作為藥芯組分，經過鎳帶裁剪、鎳帶去油干燥、藥芯配料干燥，鎳帶軋制、藥芯裝入外皮中，拉拔成藥芯焊絲。
[0023]其中，鎳帶的厚度為0.3?0.8mm、寬度為8.0?16.0mm。
[0024]其中，上述藥芯焊絲直徑為2.0?4.0mm,如2.5、3.2或4.0_。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:
[0026]A、本發(fā)明藥芯焊絲的制備方法簡單，焊絲堆焊后，彎曲輥表面的堆焊金屬性能優(yōu)良，具有很好的高溫強度、高溫硬度且持久性能好、穩(wěn)定性高，完全達到堆焊修復、制作彎曲輥的技術要求。
[0027]B、本發(fā)明的藥芯焊絲在修復、制作彎曲輥過程中，省去焊前預熱、堆焊過渡層、層間保溫、焊后熱處理等步驟，節(jié)省費用并減少環(huán)境污染。
[0028]C、本發(fā)明的藥芯焊絲，在堆焊修復、制作彎曲輥過程中，只需保證堆焊后輥面半徑方向有效使用厚度不小于3.0mm，堆焊后彎曲輥使用壽命增長且輥面不粘鋼。同時，與以前焊接材料堆焊彎曲輥相比，堆焊工作量少，修復時間短且節(jié)省焊材。
【具體實施方式】
[0029]以下通過【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步描述，但不應理解為是本發(fā)明的限定。本領域普通技術人員根據(jù)上述方案，還可以做出各種形式的修改、替換、變更。凡是基于上述技術思想所作的修改、替換和變更都屬于本發(fā)明的范圍。
[0030]本發(fā)明的鎳鉻鋁型鎳基合金型藥芯焊絲包括外皮和藥芯，其特征在于:
[0031]所述外皮為純鎳帶；
[0032]所述藥芯由下述重量百分比的組分組成:金屬招13.4?44.5%、金屬鉻:12.6?42.2%、螢石:5?13.3%、金屬鎳粉:0?69% ；
[0033]所述藥芯焊絲堆焊后的熔敷化學成分重量百分比為:Cr:6?8%，Al:6?8%，Ni:80?86%，余量為Fe和不可避免的雜質。
[0034]進一步地，上述藥芯焊絲的藥芯由下述重量百分比的組分組成:金屬鋁22.2?36%、金屬鉻:21?33%、螢石:5.8?10%、金屬鎳粉:21?61%。
[0035]優(yōu)選的，上述藥芯由下述重量百分比的組分組成:金屬鋁26.8?31.4%、金屬鉻:24.6?28.8%、螢石:7.6?8.8%、金屬鎳粉:31?41%。
[0036]其中，藥芯中金屬鋁、金屬鉻、螢石和金屬鎳粉的粒徑分別為:金屬鋁:40?60目、金屬鉻:70?90目、螢石:50?70目、金屬鎳粉:100?140目。
[0037]優(yōu)選的，上述藥芯中金屬鋁、金屬鉻、螢石和金屬鎳粉的粒徑分別為:金屬鋁:50目、金屬鉻:80目、螢石:60目、金屬鎳粉:120目。
[0038]其中，藥芯的重量占藥芯焊絲總重量的比例為20?50%。
[0039]進一步地，藥芯中的金屬鎳粉和外皮的鎳帶的化學成分相似。在實際制作焊絲過程中，由于鎳帶有不同厚度和寬度，同時藥芯焊絲包粉量(藥粉重量占焊絲總重量的比)有變化。在滿足不同包粉量和熔敷化學成分比例要求前提下，可以將金屬鎳粉作為鎳元素加入藥芯中。
[0040]其中，鎳帶、金屬鋁、金屬鉻和金屬鎳粉主要作為熔敷金屬成分；加入螢石的目的主要有兩個:一是作為稀釋劑，使焊縫中的氣體易于逸出，二是脫硫，硫與氫結合揮發(fā)，減少白點傾向，同時螢石也不能加太多，因為氟屬于高電離元素，會影響電弧穩(wěn)定。
[0041]進一步地，上述外皮采用工業(yè)用的金屬鎳帶，上述藥芯中金屬鋁、金屬鉻、螢石和電解金屬鎳粉為工業(yè)用金屬鋁、金屬鉻、螢石和電解金屬鎳粉。
[0042]其中，本發(fā)明純鎳帶采用以下牌號的工業(yè)用金屬鎳，其主要成分如下:
[0043]表I工業(yè)用純鎳帶中主要成分
【權利要求】
1.藥芯焊絲，包括外皮和藥芯，其特征在于: 所述外皮為純鎳帶； 所述藥芯由下述重量百分比的組分組成:金屬鋁13.4?44.5%、金屬鉻:12.6?42.2%、螢石:5?13.3%、金屬鎳粉:0?69% ； 所述藥芯焊絲使用后的熔敷化學成分重量百分比為:Cr:6?8%，A1:6?8%，N1:80?86%，余量為Fe和不可避免的雜質。
2.根據(jù)權利要求1所述的藥芯焊絲，其特征在于:所述藥芯由下述重量百分比的組分組成:金屬鋁22.2?36%、金屬鉻:21?33%、螢石:5.8?10%、金屬鎳粉:21?61%。
3.根據(jù)權利要求1所述的藥芯焊絲，其特征在于:所述藥芯由下述重量百分比的組分組成:金屬鋁26.8?31.4%、金屬鉻:24.6?28.8%、螢石:7.6?8.8%、金屬鎳粉:31?41%。
4.根據(jù)權利要求1?3任一項所述的藥芯焊絲，其特征在于:所述藥芯中金屬鋁、金屬鉻、螢石和金屬鎳粉的粒徑分別為:金屬鋁:40?60目、金屬鉻:70?90目、螢石:50?70目、金屬鎳粉:100?140目。
5.根據(jù)權利要求1?3任一項所述的藥芯焊絲，其特征在于:所述藥芯中金屬鋁、金屬鉻、螢石和金屬鎳粉的粒徑分別為:金屬招:50目、金屬鉻:80目、螢石:60目、金屬鎳粉:120 目。
6.根據(jù)權利要求1所述的藥芯焊絲，其特征在于:藥芯的重量占藥芯焊絲總重量的比例為20?50%o
7.權利要求1所述的藥芯焊絲的制備方法，其特征在于:由以下步驟制得，以純鎳帶作為外皮原料，以金屬鋁、金屬鉻、螢石和金屬鎳粉為藥芯組分，經過鎳帶裁剪、鎳帶去油干燥、藥芯配料干燥混勻、鎳帶軋制、藥芯裝入外皮中，拉拔成藥芯焊絲。
8.根據(jù)權利要求7所述的藥芯焊絲的制備方法，其特征在于:所述鎳帶的厚度為0.3 ?0.8mm、寬度為 8.0 ?16.0mm。
9.權利要求1?6任一項所述的藥芯焊絲在堆焊修復、制作彎曲輥中的應用。
【文檔編號】B23K35/30GK103612027SQ201310682982
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權日:2013年12月12日
【發(fā)明者】鄒宏軍 申請人:攀枝花鋼城集團有限公司