[发明专利]一种堆焊用铁素体不锈钢气体保护焊药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种堆焊用铁素体不锈钢气体保护焊药芯焊丝，不仅可用于连铸机扇形段框架、足辊支架等的堆焊，也可用于铁素体不锈钢的焊接，属于材料加工工程的焊接领域。

背景技术

连铸设备是我国冶金行业的重要设备。连铸设备的框架，如足辊支架、扇形段框架，是连铸设备的易损件之一。扇形段框架、足辊支架等在水及水蒸汽环境下工作，要求具有良好的耐水蒸汽腐蚀性能，同时也需要有一定的耐磨性，通常要求硬度在300HB～370HB之间。制造扇形段框架、足辊支架的材质为普通碳钢，其耐磨性和耐腐蚀性较差，常导致框架提前失效。为延长使用寿命，需在其表面堆焊一层厚度为3mm～5mm，且满足硬度要求的不锈钢，保证其耐腐蚀性能和耐磨性。

奥氏体不锈钢是最为常用的不锈钢，具有优良的耐腐蚀性能，但在碳钢表面堆焊的3mm～5mm的奥氏体不锈钢后，堆焊层的硬度不足200HB，不能满足框架耐磨性的要求。铁素体不锈钢是近年来得到广泛关注的新型不锈钢，使用状态下以铁素体组织为主，含铬量通常为11～30％，且不含贵重金属镍，更为经济。铁素体不锈钢具有导热系数大，耐热性好，抗腐蚀性能优良的特点，特别适用于耐大气、水蒸汽及氧化性酸腐蚀的零部件。因此铁素体不锈钢以其优良的耐腐蚀性能和低廉的成本获得广泛应用。综合考虑扇形段框架、足辊支架等框架构件的使用工况，在其表面堆焊一层铁素体不锈钢，是延长使用寿命的有效措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种堆焊用铁素体不锈钢气体保护焊药芯焊丝，该药芯焊丝具有良好的焊接工艺性能，适用于连铸机扇形段框架、足辊支架等的堆焊，也可用于铁素体不锈钢的全位置焊接。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种堆焊用铁素体不锈钢气体保护焊药芯焊丝，由外用钢带和药芯组成，其中，药芯占焊丝总重量的21.0～23.0％，外用钢带为铬含量16.0～18.0％的430铁素体不锈钢带，药芯的各组分占所述药芯的重量百分比为：微碳铬铁：9.0～14.0％，高氮铬铁：1.0～1.5％，电解金属锰：6.5～8.0％，铝铁：6.5～8.5％，钛铁：1.0～1.5％，金红石：25.0～26.5％，石英：1.0～3.0％，锆英砂：2.0～5.0％，长石：4.0～6.0％，冰晶石：1.0～1.5％，碳酸锂：1.0～1.5％，氧化铋：0.5～1.0％，其余为铁粉。

所述药芯中各组分的性质分别为：

微碳铬铁：铬含量为65.0～70.0％，碳含量不大于0.03％。在药芯中所起的作用是向焊丝熔敷金属中提供金属元素铬及少量的碳元素，保证铁素体不锈钢堆焊层的耐腐蚀性和硬度。

高氮铬铁：铬含量为60.0～65.0％、氮含量为8.0％～10.0％的铁铬合金。高氮铬铁向焊丝熔敷金属中提供金属元素铬及氮元素，铬元素保证铁素体不锈钢堆焊层的耐腐蚀性和硬度，氮元素保证堆焊层的硬度。

电解金属锰：纯度大于99.5％的金属锰粉。其作用是向焊丝熔敷金属中提供金属元素锰，并起脱氧作用。

铝铁：铝含量为45.0～55.0％的铁铝合金。其作用为脱氧，并可提高铬、锰等合金元素的过渡系数。

钛铁：钛含量为20.0％～35.0％内的铁钛合金。其作用是脱氧，提高铬、锰等合金元素的过渡系数。钛铁参与合金元素脱氧反应后生成的氧化钛可参与造渣。

金红石：氧化钛TiO₂含量大于95.0％。金红石是主要的造渣剂，可改善焊缝金属的脱渣性和成形质量，金红石量过少会导致焊道渣壳覆盖不全，熔池保护效果下降，但加入量过多会导致焊缝出现气孔压坑。

石英：氧化硅SiO₂含量大于97.0％。石英是主要的造渣剂，增加熔渣的酸度，调整熔渣的粘度和氧化性，但加入量过多会增加熔敷金属中氧化物夹杂量，降低焊缝成形质量。

锆英砂：氧化锆ZrO₂含量大于65.0％，氧化硅SiO₂含量为30.0～34.0％。锆英砂是主要的造渣剂，调整熔渣的物理化学性能，改善焊缝金属的脱渣性，提高熔化系数。

长石：氧化钠Na₂O和氧化钾K₂O的总量不小于11.0％，氧化铝的含量为15.0～20.0％，氧化硅SiO₂含量为63.0～72.0％。长石主要用于造渣，可调整焊接电弧质量，适量的长石可以提高电弧稳定性，而过多的长石会增加熔渣粘度，导致焊缝出现气孔压坑。