冷軋輥用高硬度高抗裂性埋弧堆焊燒結(jié)焊劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冷軋輥用高硬度高抗裂性埋弧堆焊 燒結(jié)焊劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中，冷軋輥?zhàn)鳛檐垯C(jī)的關(guān)鍵部件，將對產(chǎn)品的質(zhì)量以及軋機(jī) 的生產(chǎn)效率起著重要的作用，冷軋輥的工作環(huán)境惡劣，受到壓力的交變反復(fù)作用，將導(dǎo)致表 面的軟化和磨損。隨著鋼材產(chǎn)量的增加，乳輥的消耗量增加，如果破損的軋輥過早報廢，則 造成十分巨大的經(jīng)濟(jì)損失，目前軋輥的平均利用率低，如何最大限度的延長軋輥的使用壽 命是當(dāng)前急需解決的問題。國內(nèi)外主要采用埋弧堆焊的方法對廢舊的軋輥進(jìn)行修復(fù)，但由 于冷軋輥堆焊修復(fù)要求的堆焊熔敷金屬硬度高，硬度均勻性好，而且要求其抗裂性高，強(qiáng)韌 性好，抗疲勞能力強(qiáng)，技術(shù)難度非常大?，F(xiàn)在采用高硬度的堆焊材料以高鉻合金系統(tǒng)為主， 雖然堆焊熔敷金屬硬度高，但其脆性大，堆焊時極易開裂，僅適用于對裂紋及沖擊韌性要 求低的場合。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，專利號ZL200810224993. 5公開了一份名稱 為"一種高堿度適合高硬度埋弧焊絲用燒結(jié)焊劑"專利文件，該焊劑的重量百分比組成為： 24 % ^MgO^ 40 %, 16 % ^A1203 ^ 26 %, 24 % ^CaF2+CaO^ 38 %, 1 % ^BaC03 ^ 8 %, 1 % ^Si02 ^ 8 %, 0. 2 % ^Mn02 ^ 3 %, 1 % ^Si-Fe^ 5 %, 1 % ^Mn-Fe^ 5 %, 0. 3 % 彡Ca-Si彡2%，1%彡Na3AlF6< 5%，1%彡稀土硅鐵彡6%，該焊劑焊接工藝性能優(yōu)良，熱 態(tài)脫渣容易，電弧穩(wěn)定，成形美觀，無咬邊、氣孔和壓痕等缺陷。專利號ZL200810057150. 0 公開了一份名稱為"一種高碳高合金的埋弧自動堆焊焊劑"專利文件，焊劑的組成和配比 按重量份為：氧化猛1?3份，二氧化娃4?5份，氟化興40?50份，三氧化二錯25?35 份，氧化鈣3?5份，氧化鋯3?4份，氟化鈉4?5份，鑰粉0. 6?0. 8份，鈮粉1. 0?1. 2 份，碳化鉻4?6份，該焊劑是一種熔煉焊劑，焊接過程中電弧穩(wěn)定，容易脫渣，焊縫成型美 觀，耐磨性能與抗沖擊性好。
[0003] 冷軋工作輥的表面硬度要求大于60HRC，而且要求其強(qiáng)韌性高，硬度均勻性好，抗 裂能力高，如何解決高硬度和高抗裂性的匹配是很大的難題，因此，必須開發(fā)一種能夠解決 冷軋輥堆焊修復(fù)的高硬度高抗裂性能的埋弧堆焊燒結(jié)焊劑，滿足鋼鐵工業(yè)的迫切需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種冷軋輥用高硬度高抗裂性埋弧 堆焊燒結(jié)焊劑及制備方法，該焊劑在埋弧焊接條件下，工藝性能優(yōu)良，脫渣容易，焊縫成型 美觀，堆焊熔敷金屬具有較高的硬度，抗裂性優(yōu)良，沖擊韌性高。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明的焊劑組分質(zhì)量百分比為：5%彡Si02彡12%，1%彡Zr02彡5%，8% ^A1203 ^ 18%, 1%^Mn02 ^ 5%,3 ^CaF2 ^ 14,5%^MgO^ 9%, 1%^SrC03 ^ 4%, 5%^Cr3C2^ 12%,2%^NbC^ 5%,l%^Nd2〇3^ 3%,2%^ 5%,2%^C^ 5%,3% ^Ni^8%,6%^Cr-Fe^ 16%,5%^Ti-Fe^ 8%,1V-Fe^ 3%,1B-Fe^ 3%,1 %彡Mn-Fe彡5 %，2 %彡Si-Fe彡5 %，以上各組分的質(zhì)量百分比總和為100 %，所述Cr-Fe 合金中，Cr的質(zhì)量百分比為60%?70%，C的質(zhì)量百分比為6%?9%，其余為Fe，所述 1146合金中，11的質(zhì)量百分比為60%?70%，其余為？6，所述￥46合金中，￥的質(zhì)量百 分比為50 %?60 %，其余為Fe，所述B-Fe合金中，B的質(zhì)量百分比為30 %?40 %，其余為 ?6，所述此46合金中^11的質(zhì)量百分比為75%?85%，其余為？6，所述5146合金中，51 的質(zhì)量百分比為55%?65%，其余為Fe。
[0007] 焊劑的制備方法，其步驟為：
[0008] 第一步，把粉狀材料按配方要求的比例混合，并在混料機(jī)內(nèi)干混攪拌均勻，然后在 干料中加入占干粉總質(zhì)量16%?20%的粘結(jié)劑，進(jìn)行濕混攪拌；
[0009] 第二步，將濕拌后的藥粉送入造粒機(jī)進(jìn)行造粒，將粒狀焊劑放入低溫烘干爐內(nèi)，力口 熱到200°C?260°C并保溫2?3小時，然后將烘干后的焊劑放入高溫電阻爐內(nèi)高溫?zé)Y(jié)， 加熱到800°C?900°C并保溫2?3小時；
[0010] 第三步，將高溫?zé)Y(jié)的焊劑依次通過1〇目和40目的篩子篩選，使得粒度控制在 10?40目之間，從而獲得燒結(jié)焊劑。
[0011] 為了解決堆焊熔敷金屬高硬度和高抗裂性這一對難以調(diào)和的矛盾，本發(fā)明采用了 一種綜合性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，一方面，通過加入Cr3C2、C、B、Cr、Ti等組分形成各種碳化物、 硼化物及復(fù)合碳化物，均勻分布在基體中，形成熔敷金屬的骨架，使得熔敷金屬具有極高的 硬度和耐磨性；另一方面，加入稀土金屬Y、稀土金屬氧化物Nd203及合金元素V、Ti、Ni等， 能夠凈化熔敷金屬，降低熔敷金屬擴(kuò)散氫含量，細(xì)化晶粒，改善基體組織，使基體組織形成 馬氏體+殘余奧氏體，顯著提高熔敷金屬的抗開裂性。
[0012] 本焊劑的組分眾多，各種氧化物、碳化物及合金元素等之間存在非常復(fù)雜的交互 作用，影響合金元素的過渡及熔渣的特性等，本發(fā)明根據(jù)組分的作用，采用有約束的配方均 勻設(shè)計(jì)對主要組分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，配方成分分析如下：
[0013]Si02主要作用是造渣，調(diào)整熔渣高溫物理性能，降低熔渣的堿度及表面張力，改善 焊縫成形，但會導(dǎo)致沖擊韌性下降。
[0014]Zr02為弱酸性氧化物，對焊縫金屬的氧化較少，有利于提高焊縫金屬的沖擊韌性， 提高焊劑熔點(diǎn)，調(diào)整熔渣的高溫物理性能。
[0015] A1203主要作用是造渣，調(diào)整熔渣的粘度及堿度，增大熔渣表面張力。
[0016] Mn02主要是調(diào)整熔渣堿度、脫硫及彌補(bǔ)焊接過程中燒損的錳等。
[0017]CaF2具有提高熔渣堿度，降低熔渣熔點(diǎn)、粘度和表面張力，改善流動性的作用，并 可有效地降低烙敷金屬中擴(kuò)散氫的含量，但加入過多不利于電弧穩(wěn)定。
[0018] MgO主要起造渣、降低S和P作用，提高熔渣堿度、熔點(diǎn)、粘度和表面張力，降低擴(kuò)散 氫含量，提高焊縫金屬的沖擊韌性。
[0019]SrC03焊接時分解出SrO和C02,SrO是一種堿性氧化物，能提高脫硫磷等雜質(zhì)的能 力，產(chǎn)生的C02氣體能降低焊縫金屬擴(kuò)散氫含量，提高焊縫金屬沖擊韌性，但含量過多，產(chǎn)生 的氣體使焊接過程不穩(wěn)定，焊縫成型變差。
[0020]Cr3C2主要以碳化鉻的形式向熔敷金屬提