[发明专利]连铸辊堆焊用陶质焊剂

说明书

本发明属于焊接材料。主要适用于诸如连铸辊的堆焊。

连铸辊是连铸机的重要部件之一。它不仅要求具有一定的强度和韧性，而且还要求在一定温度下具有良好的耐磨和耐蚀性能，特别是要求具有较好的耐热裂性。为此，堆焊金属应具有较低的膨胀系数、高温下的强韧性和单一的金相组织。

通常，连铸辊的制造方法有两种：一是整体锻造方法;一是堆焊复合方法。目前，国内外为提高连铸辊的使用寿命，都普遍采用堆焊复合方法制造连铸机拉矫辊。堆焊复合连铸辊辊芯一般采用Cr-Mo或Cr-Ni-Mo-V钢，在辊芯的表面堆焊铬13系列的合金。这种堆焊复合的连铸辊与整体的Cr-Ni-Mo-V钢连铸辊相比，其寿命提高3～6倍。

在连铸辊辊芯表面堆焊铬13系列合金的方法有两种：一种是以药芯焊丝+中性焊剂作为焊接材料进行堆焊;一种是以H1Cr13实芯焊丝+渗有各种元素的陶质焊剂为焊接材料进行堆焊。目前，现有技术广泛采用的是前一种堆焊方法。

苏联专利SU579120提供了一种陶质焊剂，采取该陶质焊剂+实芯焊丝对零部件进行堆焊，取得了一定的效果。

该陶质焊剂的成分（Wt%）为：

铝镁矿16～20%，氧化铝26～28%，莹石22～24%，钼铁2～3%，钛铁1～2%，钒铁1～2%，金属铬12～14%，大理石3～5%，金属锰2～3%，余为石英砂。

该专利将上述陶质焊剂与08A实芯焊丝相配，对零部件进行堆焊，所获得堆焊层的成分（Wt%）如下：

C    0.06～0.6%，Cr    4～6%，Mo    0.5～1.2%，Mn    0.15～0.6%，Si    0.3～0.5%，Ti痕迹，余为Fe。

该专利所述的陶质焊剂主要适用于耐磨零部件，所获的堆焊层在高温下具有较高的硬度和抗磨损性能，可使管轧辊的寿命提高1.5倍。但这种高碳的含Cr5%的Cr-Mo-V系列堆焊层的抗热裂性，特别是抗冷热疲劳性能和高温抗氧化性能并不太好，不能满足连铸辊的要求。

本发明的目的在于提供一种使连铸辊堆焊层既有较高的强度和韧性，又能显著改善抗热裂性能、抗冷热疲劳性能和抗高温氧化性能的连铸辊堆焊用陶质焊剂。

根据上述目的，本发明连铸辊堆焊用陶质焊剂采用MgO-Al₂O₃-CaF₂-SiO₂渣系，并加入Mn、Mo、Cr、Ni、V合金元素，其具体成分（Wt%）为：CaF₂10～25%，SiO₂10～25%，Al₂O₃10～25%，MgO 15～45%，Mn 1～2%，Mo 1～2%，Cr-Fe 1～2%，Cr 2～5%，Mn-Fe 2～5%，Ni 2～4%，CaO≤10%，V-Fe≤2%。

其中，Cr-Fe中Cr＞50%，C    6.6～9.0%，余为Fe;Mn-Fe中Mn＞80%，余为Fe;V-Fr中V＞40%，余为Fe。

与之相匹配的焊丝采用H1Cr13焊丝。其具体的化学成分（Wt%）为：

C    0.08～0.16%，Si≤0.5%，Mn    0.2～1.0%，Cr    11.5～14.5%，Ni≤0.5%，S≤0.03%，P≤0.03%。

作为焊剂，因渣系不同，其酸、碱度也不一样，所获得的堆焊金属的性能和焊接工艺性能也不一样。当焊剂的碱度大时，堆焊金属抗裂性好，但焊接工艺性能随之变差;当焊剂的酸度大时，虽然焊接工艺性能优良，但堆焊金属中因硅含量增多，而使抗裂性恶化。本发明所采用的MgO-Al₂O₃-CaF₂-SiO₂渣系，属于中性略偏碱性，使之既有良好的焊接工艺性能，又使堆焊金属具有优异的抗裂性能。

为了提高堆焊金属的强度、韧度、抗裂性、耐蚀性和抗高温氧化性等，还在本发明焊剂中加入了Mn、Mo、Cr、Ni、V等合金元素。

与本发明相匹配的H1Cr13焊丝具有较低的膨胀系数，但焊接时，焊丝中的部分Cr被烧损，为此，必须在焊剂中加入足够的Cr含量，以确保堆焊金属的耐蚀性;焊剂中加入一定量的Mo、V，是为了提高堆焊金属的高温强度;加入Ni是为了增加堆焊金属的韧性，并使堆焊金属的组织为单一的马氏体组织;焊剂中的C、Cr、Ni等元素加入量不宜过多，否则，对抗热裂性不利。