一种连铸辊堆焊用药芯焊丝

摘要

本发明公开了一种连铸辊堆焊用药芯焊丝，该焊丝按重量百分比含有：C：0.08～0.14％、Si：0.70～1.55％、Mn：0.45～1.75％、Cr：12.0～15.5％、Ni：0.5～4.5％、V：0.02～0.65％、Nb：0.02～0.65％、Ti：0.05～0.50％、W：0.03～0.50％、N：0.06～0.12％、Al：0.03～0.08％。该焊丝按重量百分比还可含有下列元素中的一种或多种：Cu：0.01～0.40％、Re：0.06～1.60％、Mo：0.3～0.7％。本发明的有益效果是，堆焊合金具有良好的耐磨性、耐热疲劳能力，从而提高连铸辊的寿命；除此之外，在焊丝中加入Cu、Re、Mo中的一种或多种后，还可通过提高堆焊合金的耐腐蚀性来更进一步提高连铸辊的寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接材料，尤其是用于堆焊连铸辊的药芯焊丝。

背景技术

目前，国内连铸辊堆焊主要采用HCr13系列堆焊材料，它存在的主要问题是：(1)耐腐蚀性较差；(2)耐热疲劳性较差：(3)耐磨性不够，使连铸辊寿命较低。该类合金堆焊的连铸辊，焊后金属易受腐蚀破坏和产生疲劳裂纹，主要原因是连铸辊使用时的温度范围为400～900℃，C在基体组织中的溶解度约0.6％，超过溶解度的C将向晶界扩散，和Cr极易沿着晶界反应形成Cr的碳化物并沉淀于晶界，Cr将不断地向这些粒子边界扩散，由于晶粒内部Cr扩散速度较慢，在形成Cr的碳化物同时可能发生Cr的供不应求现象，致使靠近晶界的晶粒表面一个薄层严重缺Cr，低于临界值12％，发生明显的晶界腐蚀，产生裂纹源，很快形成疲劳裂纹，影响了连铸辊寿命的进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种使堆焊合金不仅具有良好的耐磨性、而且具有良好耐热疲劳能力的药芯焊丝，从而提高连铸辊的寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本连铸辊堆焊用药芯焊丝按重量百分比含有：C：0.08～0.14％、Si：0.70～1.55％、Mn：0.45～1.75％、Cr：12.0～15.5％、Ni：0.5～4.5％、V：0.02～0.65％、Nb：0.02～0.65％、Ti：0.05～0.50％、W：0.03～0.50％、N：0.06～0.12％、Al：0.03～0.08％。

更确切地说，所述焊芯按重量百分比由下列成分组成：C：0.08～0.14％、Si：0.70～1.55％、Mn：0.45～1.75％、Cr：12.0～15.5％、Ni：0.5～4.5％、V：0.02～0.65％、Nb：0.02～0.65％、Ti：0.05～0.50％、W：0.03～0.50％、N：0.06～0.12％、Al：0.03～0.08％，其余为Fe、杂质和其他成分。

所述的杂质和含量按重量百分比为：S≤0.03％、P≤0.03％。

在上述技术方案中，药芯焊丝中减少了C含量，将焊丝中的碳降低到最低，一般0.10％左右(堆焊金属的C为0.07％左右)，C在基体组织中基本溶解，加入N代替减少的C弥补因C的降低造成的硬度损失，同时加入能比Cr优先和C结合的Ti、V、Nb、W、Mo等元素，这样可以大大减少Cr碳化物的形成，可以将晶界周围的Cr贫化现象降至最低。N和C一样，在高温经常与Cr反应形成氮化物，但它与聚集在晶界的大块碳化物不同，其析出既小又均匀分布，不会造成Cr的供不应求，不形成敏化区，避免了晶界腐蚀，提高了耐热疲劳性。同时这些析出物有防止晶粒长大和阻碍位错移动的趋势，改善了堆焊金属的高温强度，氮化物与碳化物相比，有较高的抗时效能力；Ti、V、Nb都有较强的细化晶粒和固溶强化能力，两种元素以上加入比单独一种加入时的效果好，Ti和Al联合加入细化晶粒的效果比只有Ti强，V、Nb还有较强的沉淀强化能力，它们和W都是强碳化物形成元素，这些碳化物的高温稳定性更好，它们使堆焊金属的晶粒尺寸小，硬度高，高温耐磨性好，韧性较好。

作为上述技术方案的改进，为增强堆焊合金的耐腐蚀性，所述的其他成分按重量百分比至少包含下列中的一种：Cu：0.01～0.40％、Re：0.06～1.60％、Mo：0.3～0.7％。Cu、Re和Mo的加入更使堆焊合金具有较强的耐腐蚀能力，连铸辊使用过程中使用水冷却，水中含氯离子，Mo能增加堆焊合金在氯离子介质中的耐腐蚀能力，Cu和Re有较强的抗氧化性能力，当Cu、Re和Cr、Ni、Ti等共同加入时，合金的耐腐蚀性更好。

本发明的有益效果是，堆焊合金具有良好的耐磨性、耐热疲劳能力，从而提高连铸辊的寿命。

除此之外，在焊丝中加入Cu、Re、Mo中的一种或多种后，还可通过提高堆焊合金的耐腐蚀性来更进一步提高连铸辊的寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

将锰铁、硅铁、铬铁、钒铁、镍铁、锰氮合金、钒氮合金、铌铁、钨铁、铝等铁合金粉末和铁粉、铬粉等按一定比例取料，均匀混合，其成分为：C 0.10％、Si 1.20％、Mn 1.45％、Cr 13.6％、Ni 3.5％、V 0.03％、Nb 0.025％、Ti 0.25％、W 0.07％、N 0.10％、Al 0.05％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。将上述比例的粉料混合物装入钢带槽，然后拉拔成Φ4.0mm的焊丝，用于摆动埋弧焊机堆焊连铸辊，堆焊合金的耐磨性好、抗裂性好。

实施例2：

将锰铁、硅铁、铬铁、钒铁、镍铁、锰氮合金、钒氮合金、铌铁、钨铁、铝等铁合金粉末和铁粉、铬粉、铜等按一定比例取料，均匀混合，其成分为：C 0.08％、Si 1.10％、Mn 0.80％、Cr 13.2％、Ni 3.8％、V 0.05％、Nb 0.13％、Ti 0.10％、W 0.08％、Cu 0.15％、N 0.09％、Al 0.05％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。将上述比例的粉料混合物装入钢带槽，然后拉拔成Φ3.2mm的焊丝，用于摆动埋弧焊机堆焊连铸辊，堆焊合金的耐磨性好、耐腐蚀性好、抗裂性好。

实施例3：

将锰铁、硅铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、锰氮合金、钒氮合金、铌铁、钨铁、铝等铁合金粉末和铁粉、铬粉、稀土、铜、铝等按一定比例取料，均匀混合，其成分为：C 0.08％、Si 0.70％、Mn 0.45％、Cr 12.0％、Ni 0.5％、Mo 0.3％、V 0.02％、Nb 0.02％、Ti 0.05％、W 0.03％、Cu 0.01％、Re 0.06％、N 0.06％、Al 0.03％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。将上述比例的粉料混合物装入钢带槽，然后拉拔成Φ2mm的焊丝，用于明弧焊机堆焊连铸辊，堆焊合金的耐磨性好、耐腐蚀性好、抗裂性好。

实施例4：

将锰铁、硅铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、钒氮合金、铌铁、钨铁、铝等铁合金粉末和铁粉、铬粉、稀土、铜、铝等按一定比例取料，均匀混合，其成分为：C 0.14％、Si 1.55％、Mn 1.75％、Cr 15.5％、Ni 4.5％、Mo 0.7％、V 0.65％、Nb 0.65％、Ti 0.50％、W 0.50％、Cu 0.40％、Re 1.60％、N 0.12％、Al 0.08％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。将上述比例的粉料混合物装入钢带槽，然后拉拔成Φ4mm的焊丝，用于埋弧焊机堆焊连铸辊，堆焊合金的耐磨性好、耐腐蚀性好、抗裂性好。

实施例5：

将锰铁、硅铁、钼铁、铬铁、钒铁、镍铁、锰氮合金、钒氮合金、铌铁、钨铁、铝等铁合金粉末和铁粉、铬粉、稀土、铜、铝等按一定比例取料，均匀混合，其成分为：C 0.10％、Si 1.35％、Mn 1.60％、Cr 12.6％、Ni 3.5％、Mo 0.47％、V 0.025％、Nb 0.025％、Ti 0.15％、W 0.07％、Cu 0.015％、Re 1.30％、N 0.086％、Al 0.05％、S≤0.03％、P≤0.03％，余量为Fe，以上均为重量百分比，百分数之和为100％。将上述比例的粉料混合物装入钢带槽，然后拉拔成Φ3.2mm的焊丝，用于摆动埋弧焊机堆焊连铸辊，堆焊合金的耐磨性好、耐腐蚀性好、抗裂性好。