[发明专利]抗冲击不粘钢堆焊的管状焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料，特别涉及抗冲击不粘钢堆焊的管状焊丝。

背景技术

管状焊丝即用可塑性的金属带材，采用特殊制造工艺，将填料包复在其中制成的管状焊接丝材，其外部不锈钢带，内部药芯合金粉末。

现代技术通常是用一台丝材成型机，将可塑性的带材轧制成u型，将以多种预台金粉末配制成的均匀填料填入其中，经多辊连轧(辊轮数最少十几对，多达二、三十对)，把开口封闭起来，再轧制成所需尺寸的管丝。

尽管管状焊丝的发展始于本世纪20年代，但广泛应用还是近几年的事，其主要原因在于它的制造工艺及管内填料不成熟和不完善。直到70年代后，人们掌握了各种管状焊丝的制造技术，其应用才蓬勃发展起来。

针对宽厚板生产线生产的高强度钢种(X80、不锈钢、Q550、Q690)、板坯自身重量重和板坯输送过程的冲击震动的特点，要求堆焊材料不仅要具备较高的硬度和耐磨性，更须具备优良的冲击韧性(抗剥落能力)和抗粘钢能力，才能满足使用要求。

宽厚板生产线立辊机架辊安装于立辊轧机的进出口，精轧机的出口，每块成品钢板均由此通过，辊面的好坏直接影响钢板的表面质量。

机架辊为整体锻件，材质34CrNiMo6调质处理，硬度HB265-320，屈服强度＝540MPa，抗拉强度＝740-890MPa，延伸率＝12％，冲击Akv＝41J，表面无堆焊保护。使用仅12个月，辊面滑伤严重且明显(约15mm单边)，影响板坯质量。下机对机架辊进行修复，修复采用表面堆焊。

第一次堆焊试验，采用2Cr13MnSi堆焊修复，硬度达到HRC45，屈服强度＝750MPa，抗拉强度＝950-1050MPa，延伸率＝12％，冲击Akv＝31J硬度和耐磨性明显改善，上机使用过程发生小块掉肉及少量粘钢现象，不能满足使用要求。在08年10月份至12月份短短两个月时间，现场修磨机架辊的故障时间达13.21小时，严重影响厚板的顺行和钢板表面质量。

原有2Cr13MnSi的焊丝主要成分为：碳0.4-0.5％，铬12.5-14.0％，锰0.8-1.0％，硅0.5-0.8％，磷≤0.020％，硫≤0.020％，其余Fe。熔敷金属中虽然具备了一定量的硅、锰，但其焊接性能差，容易产生热裂纹及粘钢现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗冲击不粘钢堆焊的管状焊丝，用于宽厚板机架辊的表面堆焊强化，堆焊后的表面无气孔、无裂纹等焊接缺陷，并具有较高的强度、冲击韧性等机械性能，最关键的是具备抗粘钢性能，满足宽厚板生产线的生产需要。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

抗冲击不粘钢堆焊的管状焊丝，其成分重量百分比为：碳0.4～0.5％、铬12.5～14.0％、锰1.5～2.0％、硅0.5～0.8％、镍2.0～2.5％、钼1.0～1.8％、钒0.5～0.8％、铌0.2～0.5％、磷≤0.010％、硫≤0.010％、其余为Fe。

在本发明熔敷金属中除了一定量的硅(硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度)、锰(不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度)，还包含了下列成分：

镍：镍含量如果超过6％，会扩大奥氏体区，降低Ms点，对焊接不利，容易产生热裂纹；镍含量少于0.5％，性能提升不明显。本发明考虑上述特性和成本因素，确定镍含量为2.0～2.5％。

钼：能使熔敷金属的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，能提高塑韧性，综合考虑上述性能和成本因素，本发明钼为1.0～1.8％；

钒：在粗大的马氏体组织中，晶界碳化物以及沿晶界分布的“第二相”组织是促使马氏体不锈钢产生裂纹的主要原因。生产实践表明，马氏体不锈钢中加入0.1％～0.45％的钒后，可细化晶粒，减少晶界碳化物并抑制“第二相”组织生成，因此可提高抗裂性。0.5％的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力；

铌：抑制碳化铬的形成，使熔敷金属的抗回火性能提高。由于埋弧焊冷却速度慢，抑制焊道晶间腐蚀的含量应大于7C+0.35，即为1.75-2.0，但是这样大量的铌却是有害的，产生焊道裂纹的倾向加剧，脱渣困难，直接影响了焊接质量。因此考虑可焊性，将铌的含量控制在安全范围内。本发明铌为0.2～0.5％，适量的铌能细化晶粒和降低熔敷金属的过热敏感性及回火脆性，提高强度。

本发明最终表现出在2Cr13MnSi性能提高了抗脆性指标，起到消除使用过程中的“掉肉”问题。