[发明专利]用于热轧支撑辊堆焊修复与再制造用稀土型药芯焊丝

说明书

技术领域 本发明涉及一种堆焊技术，特别是一种堆焊药芯焊丝。

背景技术  热轧支撑辊作为轧钢生产中的关键部件，对热轧工作辊起到支撑作用，保证热轧工作辊的正常工作。因此，其质量的好坏，不仅影响热轧支撑辊本身的使用寿命，而且间接影响热轧钢材的质量、生产效率。

热轧支撑辊工作时承受着机械载荷、热载荷和磨擦载荷，工作一段时间后，热轧支撑辊表面由于接触疲劳破坏和过渡磨损而报废。

表面技术是绿色再制造的核心技术之一，许多零件的失效是从表面开始，通过对零件表面进行适当的处理，使其能满足耐磨、耐蚀、耐高温等许多方面的要求，从而延长其使用寿命，节约材料及成本，最大限度的利用废旧产品中的零部件具有重大意义。

堆焊技术是表面技术中的关键技术之一，它是利用焊接方法在零部件表面堆敷一层或多层具有一定特殊性能材料的工艺过程。采用堆焊技术，可以使零件表面获得具有耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的表面层。近年来，随着我国在重工业方向的迅速发展，材料的堆焊技术已经广泛应用于石油化工、矿山、冶金、大型建筑、核电力等方向。

目前，一些冶金企业希望通过表面堆焊的方法对报废的支撑辊进行修复与再制造，以恢复其形状、尺寸，并获得更好的力学性能后重新使用。但是，由于支撑辊表面硬度较高，堆焊时其表面碳当量也较高，在堆焊过程中极易开裂或者剥落，其效果一直不理想。

目前，热轧工作辊材质的发展是以合金元素Cr含量的不断提高为基本特征，Cr含量从初期的2%、3%（如9Cr₂Mo、9Cr₃Mo），发展到如今的5%、8%（如Cr5、Cr8）。对于2%Cr、3%Cr支撑辊，采用市售的药芯焊丝，通过控制适当的热处理，可以进行堆焊修复或再制造。但是，对于5%Cr、8%Cr支撑辊，由于其合金元素含量较高，堆焊时抗开裂性能较差，还没有相应的焊接材料用于其堆焊修复或再制造。

发明内容  本发明的目的在于提供一种容易焊接、焊后表面耐磨性高、抗开裂、寿命长的用于热轧支撑辊堆焊修复与再制造用稀土型药芯焊丝。

本发明的堆焊药芯焊丝，其药芯的化学成分质量百分比为（wt%）：C 0.2~0.3%、Si 0.5~1.0%、Mn 1.2~1.8%、Cr 4.5~7.5%、Ni 2.8~3.5%、Mo 1.5~2.0%、V 0.3~0.6%、La₂O₃ 0.6~0.9%、CeO₂ 0.6~0.9%、余量为Fe；上述原料粒度为60~80目。

本发明堆焊药芯焊丝的制备方法：

1、对上述部分原料进行钝化处理：

ａ、将硅铁粉末加热，在720～750℃保温1小时，

ｂ、将铬铁粉末加热，在550～600℃保温1小时，

ｃ、将锰铁粉末加热，在300～350℃保温1小时。

2、混合：将上述药芯的各种原料放入混料机混合24小时。

3、拉丝：将上述原料混合均匀后填装入带钢，药芯粉末占焊丝材料的重量百分比为25～40%，其余为带钢，在药芯焊丝生产线上进行滚压，拉拔成规定尺寸的药芯焊丝。

4、干燥：在100～200℃对药芯焊丝进行干燥。

本发明堆焊药芯焊丝的使用方法：

最好在焊后经540℃回火32小时。

本发明具有如下优点：

1、采用本发明的稀土型药芯焊丝，不仅减少了制造工序，而且堆焊修复与再制造的大型支撑辊其单周期的轧钢量平均为5.0~6.0万吨，与新辊的单周期轧钢量相当；且堆焊辊的磨损量为0.10~0.13mm/万吨，与新辊相比耐磨性提高了1~1.5倍。

2、在药芯中同时加入稀土氧化物La₂O₃和CeO₂，通过形成的La和Ce的稀土夹杂物，可以成为初生奥氏体的非自发形核核心，细化初生奥氏体，进而细化马氏体组织，使热轧支撑辊堆焊金属不仅具有较高的抗开裂性能，而且具有较高耐磨性能和抗接触疲劳性能。堆焊表面硬度为HRC46~48；堆焊金属抗回火稳定性良好，在焊后经540℃回火32小时，金相组织为回火马氏体+贝氏体组织，抗拉强度为1400~1500MPa，断后伸长率为8~10%；由于二次硬化作用，回火后热轧支撑辊表面硬度达到HRC50~52。