[发明专利]连铸辊埋弧堆焊用析出硬化型不锈钢药芯焊丝及其制备方法

说明书

本发明公开了一种连铸辊埋弧堆焊用析出硬化型不锈钢药芯焊丝及其制备方法。该药芯焊丝由药粉和外用碳钢钢带组成，所述药粉占焊丝总重量的35.0～38.0％，其中药粉各组分占药粉的重量百分比为：金属铬粉：29.0～31.0％，低碳铬铁：25.0～26.5％，金属镍粉：12.0～13.0％，金属铜粉：10.0～11.5％，电解金属锰：0.8～1.2％，铌铁：1.0～1.5％，金属钼粉：0.1～0.8％，钛铁：0.3～0.6％，稀土硅铁：2.0～2.5％，金属铝粉：0.3～0.6％，氟化钡：8.0～10.0％，其余为铁粉。采用本发明的药芯焊丝，堆焊层具有良好的耐磨性、耐蚀性、耐冷热疲劳性能及抗回火软化能力，能够显著提高连铸辊的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种连铸辊堆焊用析出硬化型不锈钢药芯焊丝及其制备方法，属于材料加工工程的焊接领域。

背景技术

连铸辊的工况条件十分苛刻，需承受输送高温钢坯引起的循环载荷以及喷淋冷却引起的交变热循环，要求连铸辊具有良好的耐磨性、耐腐蚀性及耐冷热疲劳能力。随着连铸技术的发展和连铸钢材的升级，连铸坯的温度升高，对连铸辊的抗回火软化能力也提出了要求，高温连铸坯在连铸辊上输送，相当于对辊面进行高温回火，若辊面的抗高温回火能力不足，其硬度将显著下降，经过高温钢板的连续输送，辊面连续进行高温回火，硬度将不断降低，最终将导致连铸辊耐磨性不足而失效。而传统的连铸辊制造方式是在辊坯表面堆焊Cr13系马氏体不锈钢，如0Cr13Ni4MoN、1Cr13NiMo等，但连铸辊的服役工况日益苛刻，Cr13系马氏体不锈钢难以满足使用要求，服役中表面常出现磨损、腐蚀、疲劳裂纹等，导致连铸辊失效报废。因此，提高连铸辊的使用寿命已成为堆焊行业的研究重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连铸辊埋弧堆焊用析出硬化型不锈钢药芯焊丝，以提高连铸辊的使用寿命。该药芯焊丝适用于连铸辊服役的，冷热疲劳、腐蚀、磨损和高温回火综合作用的工况。

本发明的另一目的在于提供所述连铸辊埋弧堆焊用析出硬化型不锈钢药芯焊丝的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种连铸辊埋弧堆焊用析出硬化型不锈钢药芯焊丝，由药粉和外用碳钢钢带组成，其中，所述药粉占焊丝总重量的35.0～38.0％，且药粉各组分占药粉的重量百分比为：金属铬粉：29.0～31.0％，低碳铬铁：25.0～26.5％，金属镍粉：12.0～13.0％，金属铜粉：10.0～11.5％，电解金属锰：0.8～1.2％，铌铁：1.0～1.5％，金属钼粉：0.1～0.8％，钛铁：0.3～0.6％，稀土硅铁：2.0～2.5％，金属铝粉：0.3～0.6％，氟化钡：8.0～10.0％，其余为铁粉。

本发明通过调整焊丝外用钢带和药粉中各组分的比例，优化熔敷金属的化学成分，使其达到最佳性能，以满足连铸辊的使用要求。本发明涉及的连铸辊堆焊用析出硬化型马氏体不锈钢药芯焊丝，采用0Cr17Ni4Cu4Nb合金体系，其显微组织为马氏体基体上弥散分布粒状的富Cu金属间化合物强化相。当熔敷金属的含碳量过低(低于0.04％)时，马氏体基体的耐磨性不足，导致熔敷金属耐磨性下降，而当熔敷金属的含碳量过高(高于0.07％)时，堆焊层中将形成较多的富铬碳化物，富铬碳化物尺寸大，耐冷热疲劳性能差，不利于提高连铸辊的使用寿命。在本发明的药芯焊丝中，外用碳钢钢带、药粉中的低碳铬铁是向熔敷金属过渡碳元素的主要组分，其含碳量分别优选为0.03～0.06％和0.15～0.25％，从而将焊丝熔敷金属的含碳量控制在0.04～0.07％范围内。

如上所述的药芯焊丝，优选地，所述药芯焊丝的直径为3.2mm。

如上所述的药芯焊丝，其制备方法步骤如下：

(1)按照所述药粉组成配置好药芯粉末后，混合搅拌50～70分钟；

(2)将0.5mm×14mm碳钢不锈钢带轧成U形，向U形槽内加入搅拌后的药芯粉末，药芯粉末占本焊丝总重量35.0～38.0％；