一種鑄鋼軋輥用焊絲的製作方法

2023-07-16 01:09:46

本發明涉及焊絲技術領域，尤其涉及一種鑄鋼軋輥用焊絲。

背景技術：

焊絲作為一種焊接材料，具有熔覆效率高，焊縫成型美觀、焊接變形小等優點，被廣泛應用於化工、石油、航天、航空等領域；目前，金屬材料普遍存在各種失效問題，嚴重影響金屬構件的使用壽命。其中，軋輥是軋鋼廠軋鋼機上的重要零件，作為鋼鐵行業一種重要的生產部件，在使用中容易損壞，常採用堆焊的方法進行修復，來延長其使用壽命。目前，軋輥用焊絲還存在配方成分不合理，與母材結合強度不高，鑄鋼堆焊層容易出現裂紋，且堆焊層在韌性、強度、抗蠕變性、耐磨性上還有待加強；因此，研製出一種綜合性能好，利於失效軋輥堆焊修復的焊絲是目前急需解決的問題。

技術實現要素：

基於背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種鑄鋼軋輥用焊絲，其組分合理，焊接時電弧穩定性好，焊縫成型美觀，與母材結合強度高且性能穩定，堆焊層與母材結合強度大，且堆焊層具有高韌性、高強度、抗蠕變性和耐磨性好，顯著延長鑄鋼軋輥的使用壽命。

本發明提出的一種鑄鋼軋輥用焊絲，其質量分數包括以下組分：c：0.45-1％、mg：0.6-1％、si：0.5-0.65％、al：0.25-0.4％、zn：0.2-0.3％、mn：0.5-0.7％、cr：12-16％、b：0.2-0.35％、ti：0.1-0.15％、sr：0.03-0.06％、mo：0.1-0.3％、w：0.1-0.2％、v：0.4-0.6％、nb：0.05-0.12％、zr：0.15-0.35％、sc：0.1-0.22％、er：0.2-0.6％、ce：0.4-0.8％、y：0.2-0.6％、gd：0.2-0.6％，其餘為fe及不可避免的雜質。

具體實施方式中，c的質量分數還可以為0.5％、0.6％、0.7％、0.75％、0.8％、0.9％，mg的質量分數還可以為0.65％、0.7％、0.75％、0.8％、0.85％、0.9％，si的質量分數還可以為0.52％、0.55％、0.58％、0.6％、0.62％，al的質量分數還可以為0.28％、0.3％、0.33％、0.36％、0.38％，zn的質量分數還可以為0.22％、0.24％、0.25％、0.26％、0.28％，mn的質量分數還可以為0.54％、0.58％、0.6％、0.62％、0.65％、0.68％，cr的質量分數還可以為12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％、15.5％，b的質量分數還可以為0.23％、0.26％、0.28％、0.3％、0.32％，ti的質量分數還可以為0.11％、0.12％、0.13％、0.14％，sr的質量分數還可以為0.035％、0.04％、0.045％、0.05％、0.055％，mo的質量分數還可以為0.14％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.28％，w的質量分數還可以為0.11％、0.13％、0.15％、0.17％、0.19％，v的質量分數還可以為0.42％、0.46％、0.48％、0.5％、0.52％、0.56％，nb的質量分數還可以為0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％，zr的質量分數還可以為0.18％、0.2％、0.24％、0.28％、0.32％，sc的質量分數還可以為0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.2％，er的質量分數還可以為0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.5％，ce的質量分數還可以為0.45％、0.5％、0.6％、0.65％、0.7％，y的質量分數還可以為0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.5％，gd的質量分數還可以為0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.55％，其餘為fe及不可避免的雜質。

優選地，其質量分數包括以下組分：c：0.6-0.9％、mg：0.7-0.9％、si：0.55-0.6％、al：0.3-0.35％、zn：0.22-0.28％、mn：0.55-0.65％、cr：12.5-15.5％、b：0.25-0.3％、ti：0.11-0.14％、sr：0.04-0.05％、mo：0.15-0.25％、w：0.13-0.17％、v：0.45-0.55％、nb：0.08-0.1％、zr：0.2-0.3％、sc：0.12-0.2％、er：0.3-0.5％、ce：0.5-0.7％、y：0.3-0.5％、gd：0.3-0.5％，其餘為fe及不可避免的雜質。

優選地，mg、zn在焊絲中的質量分數滿足以下關係式：3％≤mg/zn≤3.5％。

優選地，er、ce、y、gd在焊絲中的質量分數滿足以下關係式：1.6％≤er+ce+y+gd≤2％。

優選地，ti、sr在焊絲中的質量分數滿足以下關係式：0.16％≤ti+sr≤0.18％。

優選地，焊接工藝參數如下：氬氣流量為17-18l/min，焊接電壓為28-30v，焊接電流為240-260a，焊接速度為3-5mm/s。

本發明採用常規製備工藝製得。

本發明中通過提高焊絲中er、ce、y、gd含量，使er、ce、y、gd滿足1.6％≤er+ce+y+gd≤2％的函數關係，具有良好的脫氫固氮作用，有效抑制了堆焊層中生成脆性物質fe4n而產生的時效現象，同時避免生成氫氣孔造成堆焊層性能下降，施焊後改善了堆焊層的顯微組織，er、ce、y、gd在堆焊層中形成強化相fe-al-re、fe-b-re和fe-si-re，在堆焊層組織中彌散分布，提高再結晶溫度，在結晶過程中的非均質形核提供核心，與sr配合，顯著細化鑄態堆焊層晶粒組織，避免晶界腐蝕，有效改善強化相與二次相的析出大小與分布，抑制了初生碳化物的生長，使得初生碳化物數量多，面積小，打斷枝晶結構，提高位錯密度，提高堆焊層的抗拉強度、屈服強度、抗蠕變性與韌性，改善堆焊層的抗疲勞性能；通過調節焊絲中mg、zn的含量，使mg、zn滿足3％≤mg/zn≤3.5％的函數關係，抗應力腐蝕與抗開裂性最為優異，mg、zn在堆焊層中生成強化相mgzn2和al3mg2，且其呈彌散分布，促進堆焊層組織的細化，使堆焊層組織最為細小，對堆焊層細化效果最好，有效提高堆焊層強度和韌性；通過調節焊絲中ti、sr的含量，使其滿足0.16％≤ti+sr≤0.18％的函數關係，ti、sr作為變質劑，起著協同作用，變質效果明顯，有效改善強化相與非金屬夾雜的形態與大小，淨化堆焊層組織，避免非平衡凝固導致焊縫不均勻和非平衡凝固組織效應導致的非平衡組織與粗大析出相出現，改善了堆焊層中的組織結構，顯著提高堆焊層的抗拉強度、屈服強度、抗抗衝擊性與耐溫性；通過調節焊絲中si、al、b、ti的含量，使焊絲具有良好的脫氧脫氫能力，有效改善堆焊層中夾雜物的形態和分布，減少出現氣孔與裂紋現象，提高焊絲的焊接性能，焊接時電弧穩定性好，飛濺小，焊縫成型美觀，脫渣性能好。本發明提出的一種鑄鋼軋輥用焊絲，其組分合理，焊接時電弧穩定性好，焊縫成型美觀，與母材結合強度高且性能穩定，堆焊層與母材結合強度大，且堆焊層具有高韌性、高強度、抗蠕變性和耐磨性好，顯著延長鑄鋼軋輥的使用壽命。

具體實施方式

下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。

實施例1

本發明提出的一種鑄鋼軋輥用焊絲，其質量分數包括以下組分：c：0.45％、mg：0.6％、si：0.65％、al：0.25％、zn：0.3％、mn：0.5％、cr：12％、b：0.2％、ti：0.15％、sr：0.03％、mo：0.3％、w：0.1％、v：0.6％、nb：0.05％、zr：0.35％、sc：0.1％、er：0.2％、ce：0.4％、y：0.6％、gd：0.2％，其餘為fe及不可避免的雜質。

實施例2

本發明提出的一種鑄鋼軋輥用焊絲，其質量分數包括以下組分：c：1％、mg：1％、si：0.5％、al：0.4％、zn：0.2％、mn：0.7％、cr：16％、b：0.35％、ti：0.1％、sr：0.06％、mo：0.1％、w：0.2％、v：0.4％、nb：0.12％、zr：0.15％、sc：0.22％、er：0.6％、ce：0.8％、y：0.2％、gd：0.6％，其餘為fe及不可避免的雜質。

實施例3

本發明提出的一種鑄鋼軋輥用焊絲，其質量分數包括以下組分：c：0.75％、mg：0.8％、si：0.58％、al：0.32％、zn：0.25％、mn：0.6％、cr：14％、b：0.28％、ti：0.12％、sr：0.04％、mo：0.2％、w：0.15％、v：0.5％、nb：0.09％、zr：0.25％、sc：0.16％、er：0.4％、ce：0.6％、y：0.4％、gd：0.4％，其餘為fe及不可避免的雜質。

其中，焊接工藝參數如下：氬氣流量為17.5l/min，焊接電壓為29v，焊接電流為250a，焊接速度為4mm/s。

實施例4

本發明提出的一種鑄鋼軋輥用焊絲，其質量分數包括以下組分：c：0.6％、mg：0.7％、si：0.6％、al：0.3％、zn：0.22％、mn：0.55％、cr：12.5％、b：0.25％、ti：0.14％、sr：0.04％、mo：0.25％、w：0.13％、v：0.55％、nb：0.08％、zr：0.3％、sc：0.12％、er：0.5％、ce：0.5％、y：0.5％、gd：0.3％，其餘為fe及不可避免的雜質。

其中，焊接工藝參數如下：氬氣流量為17l/min，焊接電壓為28v，焊接電流為240a，焊接速度為3mm/s。

實施例5

本發明提出的一種鑄鋼軋輥用焊絲，其質量分數包括以下組分：c：0.9％、mg：0.9％、si：0.55％、al：0.35％、zn：0.28％、mn：0.65％、cr：15.5％、b：0.3％、ti：0.11％、sr：0.05％、mo：0.15％、w：0.17％、v：0.45％、nb：0.1％、zr：0.2％、sc：0.2％、er：0.3％、ce：0.7％、y：0.3％、gd：0.5％，其餘為fe及不可避免的雜質。

其中，焊接工藝參數如下：氬氣流量為18l/min，焊接電壓為30v，焊接電流為260a，焊接速度為5mm/s。

對本發明實施例5中鑄鋼軋輥用焊絲焊接後的堆焊層進行性能測試，與現有技術相比，本發明實施例5中鑄鋼軋輥用焊絲焊接後，堆焊層的屈服強度提高7.5％，拉伸強度提高8.2％，伸長率提高1.2％，60℃下衝擊吸收功提高12.5％，表現出了更加優異的性能，更加適合生產使用。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。