[发明专利]一种埋弧焊药芯焊丝和BD2轧辊及它们的制备方法

说明书

本发明公开了一种埋弧焊药芯焊丝和BD2轧辊及它们的制备方法，其中埋弧焊药芯焊丝采用中强和高强碳化物形成元素保证工作层金属硬度和强度，采用韧化元素，保证工作层金属的韧性。在制备BD2轧辊时，其工艺流程包括辊芯定制→预处理(设置并车削特定工作层)→探伤检验→焊前预热→保温堆焊工作层→焊后机加工→成品探伤→判定合格后待机使用。通过本发明提供的埋弧焊药芯焊丝配相应焊剂直接应用于新型BD2轧辊堆焊后，不需要堆焊过渡层，且堆焊金属具有高的红硬性、高的耐磨性，特定的工作层在使用过程中辊身表面不粘钢，单次上机轧制量为原BD2球铁轧辊水平的3倍以上，从而改变了BD2轧辊采用球墨铸铁材质进行制作的方法。

技术领域

本发明属于焊接材料和堆焊技术领域，具体涉及到一种埋弧焊药芯焊丝和BD2轧辊及它们的制备方法。

背景技术

BD2轧机--二辊可逆式牌坊轧机，其所用的轧辊称为BD2球铁轧辊，如图1所示，孔型设计分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ孔，其中Ⅰ、Ⅱ孔双孔配置，共有5个孔。该类轧辊不仅单支重量大，价格高，而且制造周期长，用量大。BD2球铁轧辊主要用于轧制各型重轨，其中以轧制60kg/m的百米重轨为主。在正常情况下，一套新辊从最大尺寸使用至最小尺寸(即报废尺寸)可上机5～6次，在每一次上机结束后就按孔形尺寸重车上机。经统计，BD2球铁轧辊在每次上机后在半径方向的磨损、修磨量平均为12.5mm，至辊径接近或达到报废尺寸，该辊就不能再上机使用。该BD2球铁轧辊的单次上机的轧制量低，平均仅能轧制1200支60kg/m的百米重轨，约7680吨；之后因孔型老化、磨损等原因不能满足产品质量时就下机重车。一方面因总轧制量不高，需要购买大量的新辊，资金占用高；另一方面因单次上机轧制量低，换辊频繁，工人拆装轧辊较为频繁，且辅料物资消耗多；还有，该球铁轧辊从最大使用尺寸使用至最小使用尺寸后，因其基体为铸铁，世界各国都不能进行堆焊修复，只能做报废处理，之后重新换新辊，辊耗一直居高不下。

发明内容

本发明的目的是提供一种埋弧焊药芯焊丝和BD2轧辊及它们的制备方法，制备出的BD2轧辊有高的耐磨性及高的红硬性，在使用中不粘钢，其单次上机轧制量较原球铁轧辊成倍数的增长；而且，当其下机后，能进行多次的堆焊修复，进而降低辊耗和生产成本。

为达上述目的，本发明提供了一种埋弧焊药芯焊丝，包括质量百分数为50～80％的焊丝外皮和20～50％的药芯，其中药芯包括以下原料：Mn 1.8～4.5wt％、碳化铬6.8～17.0wt％、Mo 1.0～2.5wt％、钒铁0.3～0.8wt％、Nb 3.1～7.8wt％、Si 0.7～1.8wt％、Ni0.7～1.8wt％、钴粉2.0～5.0wt％、稀土2.0～5.0wt％、Ti 0.1～0.25wt％和活性剂1.0～2.5％，余量为Fe。

采用上述方案的有益效果是：为确保堆焊金属的性能，在选择原料时，必须控制原料的S、P的含量。在药芯组分中既有铌、钒、钛、钼、铬等中强和高强碳化物形成元素，在堆焊过程及焊后热处理的过程中，能形成足够的各种碳化物等硬质相，保证工作层金属硬度和强度；同时又有镍等韧化元素，保证工作层金属的韧性。在药芯组分中特意加入钴粉，是为了在堆焊过程中形成Co-Mo-Cr合金(钴基合金)，这是因为钴基合金性能优良、全面，使用温度高，可持续在650℃以上工作，最高可达800℃甚至1000℃，高温环境耐氧化、耐腐蚀、抗热疲劳、耐金属间磨损工况。

进一步地，焊丝的断面为O型或E型，为O型时断面的直径为2.5～4.0mm；焊丝外皮的原料为SPCC冷轧钢带。

埋弧焊药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：

S1：将药芯原料按配方量进行混合，得混合料；

S2：将预处理后的焊丝外皮轧制成“U”型，然后将混合料填装至“U”型焊丝外皮中，再轧制成“O”型即可。

进一步地，包括以下步骤：

(1)预处理

于轧辊辊面过钢的部位设置工作区域，工作区域的有效厚度7～10mm；