[发明专利]一种堆焊复合制造工作辊的盖面堆焊材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种堆焊复合制造工作辊的盖面堆焊材料及其制备方法，尤其涉及一种堆焊复合制造连铸机超低速大压下量工作辊的盖面堆焊材料及其制备方法，属于堆焊技术领域。

背景技术

铸轧辊是铸轧机的核心设备，目前对于钢的连铸机超低速大压下的工作辊，国内外尚处于空白状态。中国专利申请(CN102189102A)公开了一种连铸机在线调厚辊式大压下液芯压制方法，其中所涉及的轧机的轧辊工作状态为接触弧长大(2000mm左右)，轧制速度低(0.4m/min～1.5m/min)，接触温度高(1200℃)，轧制力大(1200kN)，轧机为单道次大压下量70mm～90mm，连续轧制方式，单班次工作制度为连续轧制不少于22小时。工作过程中轧辊轧制约1200℃左右高温金属板，轧辊冷却方式为内部采用内周向通水冷却方式，表面采用气雾冷却方式。因此大压下量轧辊辊面要求具有良好的高温磨损及冷热疲劳交错性能等，工况条件极端，工作辊的寿命是制约技术发展和降低成本的关键。目前现有技术还没有适合本工况的轧辊材料，且此工作辊辊面约为2米，重量20多吨，属于大中型轧辊。

堆焊复合制造是焊接领域中的一个重要分支，是一种表面技术处理工艺方法，它是采用焊接方式在零件表面堆敷一层具有一定性能材料的工艺过程。堆焊复合制造在轧辊，尤其是热轧辊的修复领域获得了较好的应用，研究发现，对轧辊表面进行堆焊处理，可以明显延长轧辊寿命，降低轧钢消耗。采用中碳合金钢，如42CrMo，45#钢等作堆焊复合轧辊的基体材料，经调质处理后，具有较理想的强度和韧性，可以防止堆焊轧辊使用中产生裂纹和断辊，延长堆焊复合辊的使用寿命。因此，优化盖面堆焊材料，采用中碳合金钢复合制造工作辊，有望提高堆焊层和基层的结合强度，提高辊面的高温磨损及冷热疲劳交错性能，使堆焊轧辊应用在轧钢生产中，具有重要的意义，也完全符合我国“十一五”规划纲要提出的节能减排要求。

发明内容

本发明的目的在于针对大压下量轧机工作辊的特点，提供一种堆焊复合制造工作辊的盖面堆焊材料，以满足轧辊在低速高温大压下工作，其耐高温抗疲劳性好，使用寿命比常规轧辊长，且辊芯可循环使用，大大降低了轧辊消耗成本。

本发明的另一目的在于提供一种所述堆焊复合制造工作辊的盖面堆焊材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种堆焊复合制造工作辊的盖面堆焊材料，该盖面堆焊材料熔敷金属中按照重量百分比计含有以下成分：C0.3～0.8％；Mn1.0～4.8％；Si0.4～6.0％；Cr4.0～8.0％；Ti0.01～1.0％；V2.0～10％；W2.0～10.0％；Mo1.0～6.0％；Co2.0～5.0％；Ca0～0.4％；Ba0～0.4％；稀土元素0～0.5％；余量为Fe。

在所述盖面堆焊材料中，所述稀土元素为铈或钇。

在所述盖面堆焊材料中，Ca、Ba、Al、稀土铈或钇等元素的加入，一方面在堆焊熔敷金属中容易与杂质结合形成夹杂物，从而减少了堆焊基体中夹杂物的数量；另一方面容易在高温阶段形核，细化晶粒。两者结合在熔敷金属中起到纯化基体、细化晶粒的作用，从而提高堆焊材料的抗裂性能、强韧性能等工艺性能及力学性能。

优选地，所述盖面堆焊材料中杂质P的含量低于0.022％，且杂质S含量低于0.009％。

采用所述盖面堆焊材料堆焊复合制造工作辊时，堆焊熔敷金属500℃时的相关性能参数为：

屈服强度：σ_s＞1300Mpa；

断后伸长率：A＞10％；

断面收缩率：Z＞45％；

弹性模量：E＜1.7×10⁵Mpa；

20℃～500℃的线膨胀系数为：α_l＝12～13×10^-6K^-1；

以上参数满足：500·E·α_l+300＜σ_s。

一种上述堆焊符合制造工作辊的盖面堆焊材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)按照盖面堆焊材料中各组成成分之间的配比选择相应的化合物或合金粉体，按比例混合均匀得到盖面材料粉体；

(2)用纵剪机将厚度为0.3mm～1.0mm的冷轧钢带纵剪成宽8mm～16mm钢带，将钢带轧制成截面呈U形，向钢带的U型凹槽中填入盖面材料粉体，随后将钢带轧制成截面为O形焊丝坯管；

(3)用多联直线拉丝机将焊丝坯管拉拔至成品焊丝。