[发明专利]药芯焊丝及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于修复、制作弯曲辊的药芯焊丝及其制备方法和应用，属于焊接材料领域。

背景技术

在热轧带钢生产中，一般采用热卷箱技术来减少轧线长度、降低功率能耗和生产成本。热卷箱安装于粗轧末机架和精轧飞剪之间，它可以把末道次抛钢后的中间坯高速无芯卷取成一个钢卷，然后再反向开卷，把中间坯送至精轧机组进行轧制。在生产过程中，为了加快生产节奏，热卷箱一般采用双站工作方式，即当精轧首机架咬钢后，把卷取站的钢卷移送到开卷站继续开卷，让卷取站为卷取下一中间坯作准备。热卷箱的主要作用是将在轧制过程中的中间坯进行卷取成卷，之后再开卷，然后进入下一工序的轧制。而热卷箱弯曲辊是卷取热钢卷的关键部件，其主要作用是将轧制的中间坯进行辅助成卷。弯曲辊在开始卷取工作和开卷结束之间，一直承受着1200～1300℃的高温，并承受着热轧中间坯的摩擦，工作条件极为恶劣。由于上述工作条件的特殊性，弯曲辊的使用寿命短，在攀钢通常不足3个月，而且在使用过程中辊面还粘钢，这直接影响轧机的作业效率、钢材的质量、维修费用等，最终影响热轧带钢的成本。对于下机后的弯曲辊主要采用埋弧堆焊技术进行修复，但修复后的弯曲辊也存在辊面粘钢和使用寿命短的问题。

药芯焊丝也称为管状焊丝，它由外皮金属和里面的药粉构成。外皮成分一般为钢带或钢管，而外皮金属不一定选择与焊缝金属成分相当的材料，因为合金元素可以通过药粉加入。通过调整药芯成分的种类和比例，可以方便设计不同用途的焊丝。这正是药芯焊丝优于实心焊丝之处，尤其是对于生产高合金成分的焊丝。药芯焊丝与实芯焊丝和焊带相比具有如下优点：1、对于各种钢材的焊接，适应能力强；调整药芯的种类和比例极为方便，以满足不同焊缝化学成分需求。2、焊接工艺性能好。3、熔敷速度快，生产效率高。4、焊缝形状好、外观平坦、熔深大等。因此药芯焊丝被称为具有发展前途的新型焊接材料。

目前修复和制作弯曲辊用焊丝的堆焊金属类型主要为：马氏体型堆焊金属，由于这种堆焊金属具有空淬特性，堆焊后金相组织为马氏体加碳化物结构，工作层硬度可达45～55HRC。为满足修复工作硬度、金属组织稳定、消除焊接应力等要求，焊后还需进行焊后热处理，具体地使碳化物在堆焊工作层金属的基体组织上弥散析出，而这样会形成二次硬化。同时由于这类合金成分的裂纹敏感性高，需要焊前预热，其中温度一般为200～400℃，且在焊接过程中需要保温，同时焊后需要缓冷措施；此外为了改善熔合区性能，需堆焊过渡层，之后再堆焊工作层。利用这种焊丝修复的弯曲辊，表面硬度高于45HRC，但在使用中仍然存在辊面粘钢和使用寿命短的问题。

由于上述修复弯曲辊的药芯焊丝，其中焊丝金属一般为低合金钢、中合金钢，而这种金属没有很好的高温强度、高温硬度且持久性差、稳定性差等以致于不能满足弯曲辊堆焊工作的要求。所以，现在急切需要研究设计一种焊接材料，以解决弯曲辊在使用过程中表面粘钢和使用寿命短的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种采用埋弧堆焊修复、制作弯曲辊的药芯焊丝，采用本发明的药芯焊丝堆焊修复、制作的弯曲辊在使用过程中辊面不粘钢且使用寿命长。

为达上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现。

本发明药芯焊丝，包括外皮和药芯，其特征在于：

所述外皮为纯镍带；

所述药芯由下述重量百分比的组分组成：金属铝13.4～44.5%、金属铬：12.6～42.2%、萤石：5～13.3%、金属镍粉：0～69%；

所述药芯焊丝使用后的熔敷化学成分重量百分比为：Cr：6～8%，Al：6～8%，Ni：80～86%，余量为Fe和不可避免的杂质。

其中，上述药芯可以由下述重量百分比的组分组成：金属铝22.2～36%、金属铬：21～33%、萤石：5.8～10%、金属镍粉：21～61%。

优选的，上述药芯由下述重量百分比的组分组成：金属铝26.8～31.4%、金属铬：24.6～28.8%、萤石：7.6～8.8%、金属镍粉：31～41%。

其中，药芯中金属铝、金属铬、萤石和金属镍粉的粒径分别为：金属铝：40～60目、金属铬：70～90目、萤石：50～70目、金属镍粉：100～140目。

优选的，药芯中金属铝、金属铬、萤石和金属镍粉的粒径分别为：金属铝：50目、金属铬：80目、萤石：60目、金属镍粉：120目。

其中，药芯的重量占药芯焊丝总重量的比例为20～50%。