一种兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝及其制备方法，其中绞合型埋弧药芯焊丝由至少7根包覆有药芯粉末的钢带螺旋绞合而成，所述药芯粉末按质量百分含量计包含以下组分：碳0.08％‑0.18％、锰1.0％‑2.0％、硅0.3％‑1.2％、磷≤0.03％、硫≤0.03％、铬5.0％‑6.2％、钨0.7％‑1.5％、钼0.8％‑1.6％、钒0.1％‑0.7％，铌0.02％‑0.05％，余量为铁及不可避免的杂质元素。本发明专利技术由多根较细的药芯单丝螺旋绞合而成，可制成更粗大的具有良好可盘绕性的焊丝，便于运输、存储和施焊，其焊接所需的电流、电压相对较小，且在同等焊接规范条件下具有更大的熔敷速度，制得的堆焊层硬度中等，裂纹敏感性低，抗裂性优良。

【技术实现步骤摘要】
一种兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝及其制备方法
本专利技术属于焊接材料
，具体涉及一种适用于大型轧辊(冷、热支撑辊或夹送辊)堆焊或特厚钢板焊接的兼具高效和优良抗裂性能的绞合型埋弧药芯焊丝及其制备方法。
技术介绍
近十几年来，焊接行业埋弧堆焊方面一直面临着一个重大问题，也即大型轧辊的磨损及修复问题。冶金行业钢厂中的大型轧辊在轧制大型特厚钢板时(如航空母舰用特厚钢板)经常磨损，往往需要采用堆焊工艺对轧辊表面进行修复，一般情况下采用与焊丝+HJ107焊剂类似的埋弧堆焊工艺。大型轧辊直径可达2000mm以上，需堆焊修复的单边焊层厚度在100-200mm以上，如此巨大的焊接量仅依靠细直径的焊丝须耗时几个月，即使采用多头焊接工艺，也需1～2个月以上。为了防止堆焊层开裂，修复工作一旦开启，堆焊就得连续进行，中间不得随意停机休息。当前大型轧辊堆焊修复工艺能耗大，周期长，生产成本较高。另外，大型轧辊修复的辊面要求具有较高的硬度和耐磨性，因此埋弧堆焊用焊丝一般包含有W、Mo、V等提高硬度和耐蚀性的合金元素；但随着堆焊工作的进行，焊接残余应力逐渐积累，进而导致堆焊层出现热裂纹，甚至出现焊层开裂或剥落现象，致使工件报废。因此，对于大型轧辊的修复问题，开发出具有高效性的堆焊工艺及降低焊层裂纹敏感性的焊材显得尤为迫切。
技术实现思路
本专利技术目的为：克服上述现有技术中的难题，提供一种即拥有焊接高效性，又具有良好抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝及其制备方法。本专利技术所采用的技术方案为：本专利技术提出的一种兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝，是由多根(一般至少7根)包覆有药芯粉末的钢带螺旋绞合而成，按质量分数包含以下组分：碳0.08％-0.18％、锰1.0％-2.0％、硅0.3％-1.2％、磷≤0.03％、硫≤0.03％、铬5.0％-6.2％、钨0.7％-1.5％、钼0.8％-1.6％、钒0.1％-0.7％，铌0.02％-0.05％，余量为铁及不可避免的杂质元素。优选地，所述绞合型埋弧药芯焊丝的C、Cr、W、Mo、V、Nb质量分数分别为0.10％-0.14％、5.3％-5.8％、0.9％-1.3％、1.0％-1.4％、0.2％-0.4％、0.02％-0.04％。一种兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝，其制备方法如下：步骤1，制备药芯粉末。将低碳铬铁、生铁、钨铁、钒铁、碳粉填入中频感应炉中，待熔化后依次加入金属硅粉、钼铁、铌铁、电解锰，加硅钙合金硅铝钡钙脱氧剂(二者质量比3:1)脱氧除渣，充分熔合，混合均匀3-5min后在1600-1650℃进行喷淋雾化，烘干，过筛80-150目，制得药芯粉末。步骤2，制备药芯单丝。清洗钢带并烘干，将其制成U形槽，再将药粉填充于U形槽中，闭合钢带，逐级拉拔减径至φ0.6-2.4mm，绕盘备用。步骤3，制备绞合型埋弧药芯焊丝。将7根药芯单丝按照1+6结构排布安装在捻股机中，调节捻距、捻向、收线张力、定径及去应力等工艺参数，制得φ1.8-7.2mm埋弧焊用多股绞合药芯焊丝。上述制备方法步骤1中，所述药芯粉末的原料按质量份分优选为：低碳铬铁28-32份，生铁42-48份，电解锰8-10份，钼铁6-7份，钨铁3-4.5份，钒铁1.5-2.5份，碳粉1-2份，金属硅粉1-1.5份、铌铁0.2-1份。上述制备方法步骤2中，所述钢带优选为低碳钢钢带。上述制备方法步骤2中，所述药粉在钢带中的填充率为30％-36％。上述制备方法步骤3中，所述捻向可以为左捻或右捻。上述兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝焊接的方法为(以φ5.6mm为例)：焊接电流为600A-650A，焊接电压为30V-34V，焊接速度为480mm/min-550mm/min，层间温度为150℃-180℃；作为优选，焊接时所用的配合焊剂为HJ107焊剂。本专利技术所取得的有益效果如下：1)药芯粉末的成分均匀性更好。药芯粉末由中频感应熔炼、喷淋雾化制得，与机械混合方式相比，各组分均匀分布，焊缝组织异常及成分偏析的可能性更小，有利于提升焊缝品质。2)堆焊层具有良好的抗裂性。绞合型埋弧药芯焊丝合理配比药粉中C、W、Cr、Mo、V、Nb等合金元素的含量，与其它药粉配方相比，W、Cr、Mo、V、Nb合金元素含量适中，C含量较低，堆焊层中等硬度，如此配比可使组织形成细小而稳定的碳化物如WC、VC、NbC等，焊缝既强度、硬度和耐磨性的提高，又具有适当的塑韧性，不会造成较大的应力集中，所以裂纹敏感性较低。上述合金元素及其含量有利于焊缝组织均一，金属间化合物细小且分布均匀，不但保证了强度、硬度、耐磨性及塑韧性的合理匹配，而且拥有良好的抗裂性。3)焊接能耗低、效率高。本专利技术由多根较细的药芯单丝螺旋绞合而成，可以制成更粗大的具有良好可盘绕性的焊丝，便于运输、存储和施焊；与同规格其它焊丝相比，焊接所需的电流、电压相对较小，且在同等焊接规范条件下具有更大的熔敷速度，有利于提高焊接效率，同时节能降耗；焊接电弧随焊丝送进发生旋转，对熔池有实时搅拌作用，有利于焊缝气体的逸出及夹渣的排除，从而提高焊缝质量。附图说明图1绞合型埋弧药芯焊丝1+6绞股结构截面示意图。图232mm×80mm×200mm堆焊层经8次最高1000℃冷热循环的热震性试验无裂纹。图3堆焊层试验点分布示意图(图中高2表示另一堆焊层面上的试验点)。具体实施方式通过以下实施案例对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的保护内容不限于此。实施例1一种兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝，其药芯粉末的原料按质量份分为：低碳铬铁28份、生铁45份、电解锰9份、钼铁6.5份、钨铁3.5份、钒铁1.5份、碳粉1份、金属硅粉1份、铌铁0.5份。将低碳铬铁、生铁、钨铁、钒铁、碳粉填入中频感应炉中，待熔化后依次加入金属硅粉、钼铁、铌铁、电解锰，再加入1％的质量比为3:1的硅钙合金硅铝钡钙脱氧剂进行脱氧除渣，充分熔合，混合均匀4min后在1620℃进行喷淋雾化，经烘干后过150目筛，得到药芯粉末。按配料比为35％(是指钢带中填充率为35％)，配合H08A低碳钢钢带，逐渐拉拔成φ0.6mm的药芯单丝。按中心丝与外围丝等径的1+6式绞股结构、15.0mm捻距、左捻方式捻制成φ1.8mm的绞合型埋弧药芯焊丝。配合HJ107焊剂，该规格焊丝的焊接工艺为：焊接电流280A，焊接电压30V，焊接速度380mm/min，层间温度150℃。实施例2一种兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝，其药芯粉末的原料按质量份分为：低碳铬铁30份、生铁42份、电解锰8.5份、钼铁6份、钨铁4份、钒铁2份、碳粉1.6份、金属硅粉1.2份、铌铁0.8份。将低碳铬铁、生铁、钨铁、钒铁、碳粉填入中频感应炉中，待熔化后依次加入金属硅粉、钼铁、铌铁、电解锰，再加入1.3％的质量比为3:1的硅钙合金硅铝钡钙脱氧剂进行脱氧除渣，充分熔合，混合均匀3min后在1600℃进行喷淋雾化，经烘干后过100目筛，得到药芯粉末。按配料比为33.5％，配合H08A低碳钢钢带，逐渐拉拔成φ1.8mm和φ2.0mm两种规格的药芯单丝。按中心丝φ2.0mm与外围丝φ1.8mm的1+6式绞股结构、50.0mm捻距、右捻方式捻制成φ5.6mm的绞合型埋弧药芯焊丝。配合HJ107焊剂，该规格焊丝的焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝，其特征在于：所述绞合型埋弧药芯焊丝由至少7根包覆有药芯粉末的钢带螺旋绞合而成，所述药芯粉末按质量百分含量计包含以下组分：碳0.08％‑0.18％、锰1.0％‑2.0％、硅0.3％‑1.2％、磷≤0.03％、硫≤0.03％、铬5.0％‑6.2％、钨0.7％‑1.5％、钼0.8％‑1.6％、钒0.1％‑0.7％，铌0.02％‑0.05％，余量为铁及不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝，其特征在于：所述绞合型埋弧药芯焊丝由至少7根包覆有药芯粉末的钢带螺旋绞合而成，所述药芯粉末按质量百分含量计包含以下组分：碳0.08％-0.18％、锰1.0％-2.0％、硅0.3％-1.2％、磷≤0.03％、硫≤0.03％、铬5.0％-6.2％、钨0.7％-1.5％、钼0.8％-1.6％、钒0.1％-0.7％，铌0.02％-0.05％，余量为铁及不可避免的杂质元素。2.如权利要求1所述的兼具高效性和抗裂性的绞合型埋弧药芯焊丝，其特征在于：所述绞合型埋弧药芯焊丝的碳、铬、钨、钼、钒、铌的质量百分含量分别为0.10％-0.14％、5.3％-5.8％、0.9％-1.3％、1.0％-1.4％、0.2％-0.4％、0.02％-0.04％。3.如权利要求1或2所述的兼具高效性和抗裂性的绞合...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁裕，刘平礼，冯昱，
申请(专利权)人：江苏联捷焊业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32