[发明专利]连铸机结晶器足辊堆焊用明弧自保护药芯焊丝及其制法

说明书

一种连铸结晶器足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38～44％，药粉各组分占药粉的质量百分比为：4～6.5％金属镍粉，1～2.6％钼铁，1～1.2％铌铁，19.5～26％微碳铬铁，1.2～2.6％氮化铬，0.8～1.5％45#硅铁，1.8～3.1％电解锰，0.12～0.26％氟铝酸钠，1.0～2.6％白云石，4～6.5％金红石，1.5～3.6％萤石，其余为铁粉。基本材料为冷轧低碳钢带，含碳量为0.05～0.08％。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、钼低碳合金，高温强度高，抗氧化，耐腐蚀和耐热疲劳性能优良。

技术领域

本发明属于堆焊技术领域，特别涉及一种用于堆焊连铸结晶器足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。其中结晶器足辊的工况条件最为苛刻。一方面足辊承受带有液芯的高温铸坯的鼓肚力和静压力，因此工作温度最高，辊体冷却条件较差，易产生辊面高温氧化，同时上部喷水区由于保护渣的大量氟离子和氢离子生成氢氟酸的酸蚀作用，辊面易产生高温氧化腐蚀。足辊直径小，刚度较差，易产生弯曲变形，因此足辊的失效机理以辊面氧化腐蚀和弯曲变形为主。

传统的足辊制造方式是在辊坯表面埋弧堆焊Cr13系马氏体不锈钢，但由于其抗冷热疲劳和抗腐蚀性能不足以及埋弧堆焊工艺的限制，足辊在使用过程中表面易出现晶界腐蚀以及环状裂纹，严重降低了使用寿命。

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。

发明内容

鉴于目前连铸结晶器足辊堆焊出现的问题，应选用耐腐蚀、抗高温氧化和较高的高温强度的堆焊材料。本发明的目的是提供一种用于堆焊连铸结晶器足辊的明弧自保护药芯焊丝及其制备方法，以提高足辊的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种连铸结晶器足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38～44％，药粉各组分占药粉的质量百分比为：4～6.5％金属镍粉，1～2.6％钼铁，1～1.2％铌铁，19.5～26％微碳铬铁，1.2～2.6％氮化铬，0.8～1.5％45#硅铁，1.8～3.1％电解锰，0.12～0.26％氟铝酸钠，1.0～2.6％白云石，4～6.5％金红石，1.5～3.6％萤石，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的作用是提高钢中马氏体的电极电位，在高温下使表面形成Cr的氮化物以提高抗氧化性。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：

1.将各药粉按照如上所述的质量百分比配置得到混合后药粉，混合搅拌30～50分钟后入炉烘干，烘粉温度300～350℃，时间为3～5小时。