[发明专利]冷轧中间辊工作层堆焊用药芯焊丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷轧中间辊工作层堆焊用药芯焊丝及其制备方法，属于焊接材料领域。

背景技术

冷轧中间辊是冷轧钢板生产所需的关键部件，工作时承受较大的交变应力，辊身硬度达HRC54～59，同时还要求有较好的抗剥落的能力，为此，目前的生产厂家一般采用9Cr3Mo等高碳低合金钢经过锻造和复杂的热处理过程制造而成，价格昂贵。我国每年冷轧中间辊的消耗量很大，其修复难度也很大而使大多数破损的冷轧中间辊不修复就报废，造成巨大的经济损失。

冷轧中间辊的修复主要采用堆焊技术，它包括辊子的焊前预热、堆焊和焊后热处理过程。堆焊包括工作层的堆焊，该工序中使用的堆焊材料是决定堆焊层金属性能和冷轧中间辊使用寿命的关键因素。冷轧中间辊使用过程中受到的轧制压力很大，承受的疲劳应力也很大，需要有较好的硬度、强度和抗疲劳能力，现有的用于冷轧中间辊修复的工作层焊丝硬度可以满足要求，但韧性不能满足要求，使用过程中抗疲劳能力较差，容易产生掉块和裂纹。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种修复冷轧中间辊工作层用堆焊药芯焊丝，该焊丝堆焊金属具有较好的硬度、强度和抗疲劳能力。

本发明冷轧中间辊工作层堆焊用药芯焊丝，其药芯化学成分重量配比为0.50～0.70％C、0.60～1.10％Si、0.75～1.10％Mn、3.5～5.5％Cr、0.6～1.2％Ni、0.4～1.7％Mo、0.30～0.80％V、0.03～0.10％Nb、0.01～0.025％Ti、0.80～2.50％W、0.05～0.50％Re、≤0.035％S、≤0.035％P，余量为Fe和不可避免的杂质，百分数之和为100％。

进一步的，为了使冷轧中间辊工作层堆焊用药芯焊丝性能更好，其药芯化学成分重量配比优选为0.60％C、0.80％Si、0.95％Mn、5.0％Cr、1.0％Ni、0.9％Mo、0.50％V、0.06％Nb、0.015％Ti、1.80％W、0.25％Re、≤0.035％S、≤0.035％P，余量为Fe和不可避免的杂质，百分数之和为100％。

其中，上述药芯可采用金属、合金、矿石等为原料制备而成，为了使原料来源更方便以便节约成本，上述药芯优选采用锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、铌铁、钨铁、钛铁、金属镍(或镍铁)、硅铁、稀土和铁粉为原料制备而成。

进一步的，为了使冷轧中间辊工作层堆焊用药芯焊丝的性能更好，上述原料的粒度优选为60～120目。

冷轧中间辊工作层堆焊用药芯焊丝可以按不同需要制备不同规格，药芯焊丝的常用直径是Φ3.2mm或Φ4.0mm。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种上述冷轧中间辊工作层堆焊用药芯焊丝的制备方法，该方法包括如下步骤：

a、以锰铁、铬铁、钼铁、钒铁、铌铁、钨铁、钛铁、金属镍(或镍铁)、硅铁、稀土和铁粉为原料按比例取料并混匀，取料比例以使原料混合后的化学成分重量配比满足下述要求：

0.50～0.70％C、0.60～1.10％Si、0.75～1.10％Mn、3.5～5.5％Cr、0.6～1.2％Ni、0.4～1.7％Mo、0.30～0.80％V、0.03～0.10％Nb、0.01～0.025％Ti、0.80～2.50％W、0.05～0.50％Re、≤0.035％S、≤0.035％P，余量为Fe和不可避免的杂质，百分数之和为100％；

b、将混匀后的原料装入管丝包皮钢带中，拉伸，即可制成药芯焊丝。

其中，上述原料的粒度为60～120目。

本发明中加入的各种元素的作用如下：

Si的脱氧能力很强，能与FeO作用形成SiO₂，然后进入熔渣而被排除；Si可以提高堆焊层金属的淬透性和强度，并提高其回火稳定性，但Si含量不能太高，否则易产生晶界碳化物从而易出现裂纹。

Ti、V和Nb元素都有较强的细化晶粒和固溶强化能力，两种或两种以上元素同时加入时效果更好。V和Nb元素还有较强的沉淀强化能力，它们和Mo元素都是强碳化物形成元素，加入这些合金元素使得堆焊金属的晶粒尺寸小、硬度高、韧性较好。

W元素的碳化物稳定，回火时不易析出和聚集，使钢的回火稳定性提高，在较高温度下回火时能析出碳化物造成二次硬化，W元素能阻止晶粒长大，增加淬透性，从而提高钢的耐磨性。