[发明专利]一种铁基自保护药芯焊丝及其所制备的堆焊合金和方法

说明书

技术领域

本发明属于材料加工焊接材料领域，特别涉及一种铁基自保护药芯焊丝及其所制备的堆焊合金和方法。 

背景技术

磨煤机的磨辊辊套和磨盘衬瓦是电厂易磨损的工件之一，随着现代用电量的需求增加，电厂负荷越来越大，这些易磨损工件的制造和修复问题越来越突出。目前一般有两种制造方法，一种是整体或分块采用高铬铸铁铸造的方式另一种是采用铸钢堆焊的方式进行生产。铸造和堆焊的工件在磨损后都可以采用药芯焊丝堆焊的方式修复到原来尺寸并继续使用。 

目前，磨煤辊堆焊修复广泛使用的药芯焊丝主要是以高铬铁基合金为主的药芯焊丝，这类堆焊材料通过加入大量的碳元素和铬元素形成碳化物硬质相来提高耐磨层耐磨性，但当药芯焊丝种碳含量≥5%易引起焊接工艺的恶化,飞溅颗粒尺寸变大，数量变多,焊缝成型变差,降低焊接效率。与此同时，药芯焊丝中大量铬元素的加入，使得焊接过程中会产生大量的烟尘和有毒气体，对环境产生污染。因此，以硼、钼元素代替部分铬元素来强化基体，从而提高耐磨层的耐磨性，适应了环境可持续发展的环保理念。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种磨煤机用耐磨堆焊药芯焊丝,针对发电行业中的大型磨煤设备(磨煤辊,磨盘等)在长时间的磨料磨损情况下,零部件的表面经常由于磨损而报废失效,需要定期对磨煤设备进行更换和表面维修,适应发电厂大型磨煤设备的低应力磨料磨损的工况条件,具有高硬度高耐磨自 保护作用，同时减少现有焊接材料在使用过程中对环境的污染问题。 

针对现有技术不足，本发明提供了一种铁基自保护药芯焊丝及其所制备的堆焊合金和方法。 

一种磨煤辊用铁基自保护堆焊药芯焊丝，所述药芯焊丝由碳钢钢带包裹药芯粉末构成，其中药芯粉末在药芯焊丝中的质量分数为46%-50%，所述药芯粉末中各组分及质量分数如下：高碳铬铁：50%-64%；硼铁：5.5%-11%；钼铁：1%-6%；电解锰粉：1%-3%；硅铁：3%-8%；石墨：2%-7%，其余成分为还原铁粉。 

所述药芯焊丝的制备方法如下： 

a、轧碳钢钢带，使其形成U形槽，再向所得U形槽中加入占所制备的药芯焊丝总重46%-50%的药芯粉末； 

b、将U形槽合口，使药芯粉末包裹在碳钢钢带中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.8mm，得到最终产品。 

采用一种磨煤辊用铁基自保护堆焊药芯焊丝制备一种含弥散分布M₇C₃、Fe₂B硬质相的铁基耐磨堆焊合金的方法，其具体步骤如下： 

（1）按照药芯焊丝配制药芯粉末，与碳钢钢带一同轧制，获得药芯焊丝； 

（2）采用直流电弧焊工艺制备得到堆焊合金。 

所述直流电弧焊工艺参数为：电压：30V-35V；电流：320A-380A；送丝速度：430mm/min-500mm/min；焊丝伸出导电嘴的长度：15mm-30mm。 

所获得的堆焊合金中各组分及质量分数如下：C：3%-5%；Cr：16%-22%；Mo：0.4%-1.8%；B：0.4%-1.3%；Mn：0.9%-2.1%；Si：0.4%-1.6%；其余成分为Fe。 

所采用的药芯焊丝中的药芯粉末各组分及质量分数优选如下：高碳铬铁：52%-62%；硼铁：6%-10%；钼铁：1.5%-5%；电解锰粉：1.5%-2.5%；硅铁：4%-7.5%；石墨：2.5%-6.5%，其余成分为还原铁粉；所获得的堆焊合金中各组分及质量分数如下：C：3.5%-4.5%；Cr：17%-21%；Mo：0.5%-1.5%；B：0.5%-1.2%；Mn：1.0%-2.0%；Si：0.5%-1.5%；其余成分为Fe。 

所采用的药芯焊丝中的药芯粉末各组分及质量分数进一步优选如下：高碳铬铁：55%-60%；硼铁：6.5%-9%；钼铁：2%-4%；电解锰粉：1.75%-2.45%；硅铁：5%-7%；石墨：3%-6%，其余成分为还原铁粉；所获得的堆焊合金中各组分及质量分数如下：C：4%-4.25%；Cr：18%-20.5%；Mo：0.6%-1.4%；B：0.6%-1.1%；Mn：1.1%-1.9%；Si：0.6%-1.4%；其余成分为Fe。 

所述药芯粉末中各种组分作用如下：