[发明专利]连铸机矫直段连铸辊堆焊用明弧自保护药芯焊丝及其制法

说明书

一种连铸机矫直段连铸辊堆焊用明弧自保护药芯焊丝及其制法，其特征在于，药粉占焊丝总重量为37～41％，药粉各组分占药粉的质量百分比为：4～5.8％金属镍粉，0.8～1.96％钼铁，0.9～1.2％铌铁，20～25.6％微碳铬铁，1.1～2.5％氮化铬，0.8～1.5％45#硅铁，1.8～2.7％电解锰，0.12～0.26％氟铝酸钠，1.1～2.5％白云石，4.8～8.5％金红石，1.5～3.6％萤石，0.3～0.8％铝粉，0.3～0.5％镁粉，其余为铁粉。本发明的有益效果为：本发明药芯焊丝焊接工艺性能优良，成型美观，飞溅较小，堆焊层金属为铬、镍、钼、铌低碳合金，高温强度高，耐磨损性能优良。

技术领域

本发明属于堆焊技术领域，特别涉及一种用于连铸机堆焊矫直段连铸辊的明弧自保护药芯焊丝及其制备方法。

背景技术

连铸辊是连铸设备中主要的消耗部件，连铸辊的使用寿命直接决定了连铸流程的成本和生产连续性，因此研究先进的堆焊材料以提高连铸辊的使用寿命具有重要意义。连铸辊包括足辊、支撑导向辊、弯曲段连铸辊、弧形段连铸辊、矫直段连铸辊和水平段连铸辊。不同段位的连铸辊的工况和性能要求均不同，矫直段连铸辊的辊面温度虽较弯曲段的稍低，但由于承担矫直高温连铸坯的任务，因此承受严重的机械力和钢坯的鼓肚力，容易导致辊身变形和严重的辊面磨损。因此矫直段连铸辊的失效机理是弯曲变形和磨损失效。

传统的矫直段连铸辊制造方式是在辊坯表面埋弧堆焊Cr13系马氏体不锈钢，但由于其抗高温变形能力差和抗磨损性能不足以及埋弧堆焊工艺的限制，使用过程中辊身容易发生弯曲变形和严重的磨损，严重降低了其使用寿命。

与埋弧焊对比，明弧堆焊的主要特点是对工件的热输入量少，工件变形程度小，特别适合于小辊径和空心辊道的堆焊，焊接工艺更加简单，不需要进行焊前焊后热处理，节省能源，熔敷效率高，稳定性强，熔敷层硬度均匀。因此采用明弧自保护工艺堆焊连铸辊是未来连铸辊制造和修复的发展趋势。

发明内容

鉴于目前矫直段连铸辊堆焊出现的问题，应选用耐高温变形、抗高温氧化和耐磨损的堆焊材料。本发明的目的是提供一种用于连铸机矫直段连铸辊堆焊用明弧自保护药芯焊丝及其制备方法，以提高矫直段连铸辊的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种连铸机矫直段连铸辊堆焊用明弧自保护药芯焊丝，由药粉和低碳钢钢带组成。药粉占焊丝总重量为37～41％，药粉各组分占药粉的质量百分比为：4～5.8％金属镍粉，0.8～1.96％钼铁，0.9～1.2％铌铁，20～25.6％微碳铬铁，1.1～2.5％氮化铬，0.8～1.5％45#硅铁，1.8～2.7％电解锰，0.12～0.26％氟铝酸钠，1.1～2.5％白云石，4.8～8.5％金红石，1.5～3.6％萤石，0.3～0.8％铝粉，0.3～0.5％镁粉，其余为铁粉。基本材料为冷轧低碳钢带，含碳量为0.05～0.08％。

其中金属镍粉向堆焊熔敷层提供Ni元素，Ni能够扩大γ区，即使C含量很低的情况下，也能保证熔覆层获得稳定的马氏体组织，同时Ni能够提高马氏体的抗回火能力以及增加其高温韧性。钼铁，含Mo量为55～60％，向堆焊熔敷层提供Mo元素，主要是增加回火稳定性和高温强度。铌铁，含Nb量为62～66％，向堆焊熔敷层提供Nb元素，主要是增加铌碳化物的析出，提高高温强度和耐磨性。微碳铬铁向堆焊熔覆层过渡Cr元素和C元素，其含碳量为0.06～0.08％，含铬量为65～68％，Cr的作用是在高温下使表面形成Cr的氮化物以提高抗氧化性，同时提高堆焊层强度和硬度。氮化铬，含Cr量为60％，含N量为5.2％，主要向熔敷层金属提供Cr和N元素。硅铁和电解锰中的Si和Mn元素有利于脱氧，并向熔敷层过度一定量的Si和Mn。其余矿石粉料如氟铝酸钠、白云石、金红石、萤石、铝粉、镁粉等主要起到稳弧、造渣和造气作用。

药芯焊丝的直径为2.4mm。

所述的药芯焊丝制备方法步骤如下：