专利名称：一种堆焊用内含钢丝的药芯钢带及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接材料，尤其涉及一种堆焊用内含钢丝的药芯钢带及其制备方法。
背景技术：
机械零件大多数是用金属材料制造的，由于零件之间或零件与物料之间的相对运 动，会发生磨损。随着现代工业的发展，机械零件经常处于异常复杂和苛刻的条件下工 作，大量的机械装备往往因磨损而报废，这就要求在承受较大载荷等工作条件下的机械 装备表面具有良好的耐磨性能。
采用堆焊、热喷涂、气相沉积、电镀等技术在金属表面制备出耐磨合金层是目前制 造或修复耐磨部件的常用方法。堆焊因工艺简单、设备投资少、操作灵活、适应面广而 被广泛应用。手工电弧堆焊、氧乙炔焰堆焊、埋弧自动堆焊、气体保护堆焊、等离子堆 焊、电渣堆焊等是常用的工艺方法。焊条、焊剂、药芯焊丝、实芯焊丝、合金粉块、带 极等是常用的堆焊材料。焊条和焊剂具有使用灵活、制造方便等优点，因此关于焊条、 焊剂的专利也比较多，如中国专利CN86106019B"耐热耐磨堆焊焊条"，CN1116574A"— 种高铬铸铁堆焊材料及工艺"，CN1003430B"高硬度耐磨损不预热堆焊焊条"等堆焊焊 条；以及CN1238154C"—种连铸辊堆焊用烧结焊剂及其生产方法"等焊剂。但焊条、焊 剂的合金元素过渡系数低、堆焊金属的成分不够稳定和均勾，且堆焊层合金的数量受到 工艺方法的限制，只适于低、中合金的堆焊金属。堆焊用药芯焊丝如CN1415453A"— 种堆焊用包芯焊丝"，CN1775454A"高抗裂耐磨高铬铸铁型堆焊药芯焊丝"等，药芯焊丝 的缺点是制造工艺复杂、价格较贵；中国专利CN85102440B"耐磨堆焊合金粉块"提出了 将合金粉末制备成合金块用于堆焊，提高了合金元素的过渡系数。上述所有堆焊材料均 以金属粉末作为原材料，而合金粉末的制造工艺复杂，使得成本大幅度增加。另外还有 合金焊丝堆焊，利用合金焊丝过渡合金元素虽然合金元素的利用率较高、成分也比较均 匀，但合金焊丝难以制造。
带极堆焊具有焊接质量高、焊缝表面平整、外观质量好、高效、低成本等优点，带
极堆焊时，对于宽度较大的带极需要在焊接装置上安装磁控装置，以使带极的电弧燃烧 端面能够平行推进，保持电弧稳定。如中国专利CN1125700C"—种焊修铁路机车、车辆 心盘的方法"公开了使用带极堆焊材料用埋弧焊接工艺堆焊铁路机车、车辆心盘的技术， 该专利只涉及堆焊方法，没有涉及作为电极的带极材料的成分和制备方法。压力容器杂 志2006年第5期发表的论文"90mm宽带极不锈钢双层电渣堆焊工艺试验研究"使用的带 极为90mm宽、0.5mm厚的不锈钢钢带。江苏冶金杂志2002年第4期发表的论文"连铸机 辊应用带极堆焊工艺实践"使用的带极为Crl3NiMo，厚度为0.5mm，宽度为30mm和 50mm等等。目前带极堆焊所用的带极均由带钢制成，由于合金元素含量较多的带钢硬 度较高，制造比较困难，甚至根本无法制造，使得耐磨堆焊用带极的品种较少，极大地 限制了带极堆焊的应用领域，特别是在耐磨堆焊方面的应用。
随着机械零部件使用工况的日益苛刻，如磨损、腐蚀、高温等，对低成本、使用方 便、生产效率高、性能优异的堆焊材料的需求也更加迫切。
发明内容
针对现有堆焊材料，特别是堆焊用耐磨带极存在的制造困难、品种少、应用范围受 限、宽带极需要磁控装置焊接等问题，本发明提出了一种新型的堆焊用内含钢丝的药芯 钢带及其制备方法。
本发明的技术构思是选择粉末状的金属、合金、矿石和化工产品，按设计比例混 合均匀后，得到药粉；选用市售低碳钢钢带，利用炼钢用包芯线的专业生产设备和现有 技术，沿钢带长度方向(纵向)将其轧制成横截面为U形，向上述U形糟中加入上述 药粉，填充率为20%~60%(填充率为药粉质量与药粉和钢带质量之和的比值)，并沿钢 带的纵向在U形槽的几何中心处放置一钢丝，然后将U形槽合口，形成如图l所示的 咬口连接，或者图2的搭接连接，药粉和钢丝被包裹于由钢带形成的管内，获得包有药 粉和钢丝的钢管，将上述咬口或者搭接连接部位置于正上方或正下方，或以垂直线计左 右偏60。以内，然后采用常规的冷轧设备和模具垂直向下分道次轧制，逐渐将所述钢管 压扁并校直，获得纵向横截面为长扁形或类长方形、厚度为2mm 5mm、宽度为8 mm^5mm的内含钢丝的药芯钢带，见图3、图4、图5、图6。
本发明所述堆焊用内含钢丝的药芯钢带，由低碳钢钢带和被包裹于其内的药粉与钢 丝组成，其特征是所述低碳钢钢带是市售H08A低碳钢钢带，其形状为纵向横截面是 长扁形或者类长方形的管子，其纵向长度随意确定，并能根据需要任意截取或缠绕成盘， 钢带横向边以咬口形式或者搭接形式连接，连接处位于管子横截面长扁形或类长方形的 其中一条长边所在的面上；所述药粉均匀填充于上述由钢带轧制成的管中，且在药粉中 间夹有一直径为0.8mm 1.6mm的、沿管纵向布放的、与所述管子等长的钢丝，钢丝 位于药芯钢带纵向横截面的几何中心；其中所述药粉成分以重量份计，包含45~70份 高碳络铁、5~35份钒铁、1~8份75#硅铁、1 10份高碳锰铁、2 10份铝镁合金、2~16 份硼铁、1~8份钛铁、0~5份铌铁、2~8份钼铁、0 10份石墨、0~5份萤石和0~6份钛 酸钾；所述药粉的颗粒直径小于120,。
上述的堆焊用内含钢丝的药芯钢带中所述低碳钢钢带优先选用壁厚为0.1mm 0.8mm，宽度为20mm 130mm的H08A钢带，其化学成分为C不大于0.1%、 Si不 大于0.03%、 Mn为0.3%~0.55%、 Cr不大于0.10/。、 Ni不大于0.25%、 S不大于0.03%、 P不大于0.03。/。、余为Fe。
上述内含钢丝的药芯钢带的纵向横截面是长扁形或者类长方形，尺寸为宽度
8mm 65mm，厚度2mm 5mm;其中连接部位的宽度为lmm 5mm。
上述的堆焊用内含钢丝的药芯钢带中所述钢丝优先选用气体保护焊用的ER50-6 钢丝。其作用是使焊接电流在药芯钢带的横截面上分布更加均匀，提高电弧的稳定性和 药芯钢带熔化的均匀性。
上述堆焊用内含钢丝的药芯钢带的药粉成分中，高碳铬铁的成分是Cr不小于50%， C为4~9%， Si不大于5%，余为Fe;钒铁的成分是50%V， 0.2%C， 2%Si， 0.8%A1， 余为Fe; 75#硅铁的成分是74.0~80.0%Si， 0.1%C，余为Fe;高碳锰铁的成分是Mn不 小于76%， C不大于7%， Si不大于2.5%，余为Fe;铝镁合金是铝镁质量比为3 : 2 的合金粉末；硼铁的成分是17~19%B, 0.5%C， 4%Si， 0.5%A1,余为Fe;钛铁的成分 是23 35。/。Ti， 8.5%A1， 5%Si， 2.5%Mn，余为Fe;铌铁的成分是70%Nb， 3%A1， 5%Si，余为Fe;钼铁的成分是50。/。Mo， 3%Si，余为Fe;石墨的成分是94~99%C;萤石的成 分是CaF2大于96%;钛酸钾的成分是Ti02不小于60%， K20不超过32%， S和P不超 过0.05%。
以上所述药粉的成分中允许含有加工过程中难以去除的不影响其性能的杂质。本发 明添加药粉各组分的作用如下
高铬铸铁的作用是向堆焊金属过渡合金元素。
钒铁的作用是向堆焊金属过渡合金元素，细化晶粒，强韧化堆焊金属。 硅铁的作用是向堆焊金属过渡合金元素，脱氧。
高碳锰铁的作用是向焊缝金属过渡合金元素，脱氧，形成保护气氛。
铝镁合金的作用是脱氧、脱氮。
硼铁的作用是向焊缝金属过渡合金元素。
钛铁的作用是脱氧、脱氮，细化晶粒，提高韧性。
铌铁的作用是向焊缝金属过渡合金元素。
钼铁的作用是向焊缝金属过渡合金元素。
石墨的作用是向堆焊金属过渡C，在焊接过程中脱氧形成保护气氛。 萤石的作用是在堆焊过程中调整渣的性质，改善焊缝成型。 钛酸钾的作用是稳弧，改善焊接工艺性能。
本发明所述堆焊用内含钢丝的药芯钢带的制备方法，步骤是
(1) 选用壁厚为0.1mm 0.8mm，宽度为20mm 130mm的市售低碳钢钢带，利用 常规炼钢用包芯线生产设备，沿钢带长度方向(纵向)将其轧制成横截面为U形；
(2) 向上述U形糟中加入药粉，填充率为20%~60% (填充率为药粉质量与药粉 和钢带质量之和的比值)，其中所述药粉的颗粒直径小于120nm，药粉成分以重量份 计，包含45~70份高碳铬铁、5~35份钒铁、1~8份75#硅铁、1~10份高碳锰铁、2~10 份铝镁合金、2~16份硼铁、1~8份钛铁、0~5份铌铁、2~8份钼铁、0-10份石墨、0~5 份萤石和04份钛酸钾；
上述药粉配比根据设计选定，采用常规的混粉机混粉8~30分钟后应用；
(3) 同时，在U形糟内的药粉中间沿钢带长度方向布放一直径为0.8mm 1.6mm 的、与所述钢带等长的钢丝，钢丝位于钢带纵向横截面的几何中心；
(4) 将加药粉及钢丝后的横截面为U形的钢带横向边以咬口形式或者搭接形式连 接，使药粉及钢丝包裹于钢带内，形成包有药粉及钢丝的钢管；钢管的直径与所选钢带 的宽度有关，咬口或者搭接连接部位的宽度为lmm 5mm;
(5) 将上述咬口或者搭接连接部位置于正上方或正下方，或以垂直线计左右偏60° 以内，然后采用常规的冷轧设备和模具垂直向下分道次轧制，逐渐将步骤(4)所述钢 管压扁并校直，获得纵向横截面为长扁形或类长方形、厚度为2mm 5mm、宽度为 8mm^5mm的内含钢丝的药芯钢带；
(6) 将步骤(5)轧制成型的内含钢丝的药芯钢带任意截取或缠绕成盘，即得用于 带极堆焊的内含钢丝的药芯钢带成品。
其中上述堆焊用内含钢丝的药芯钢带的制备方法中步骤(1)所述低碳钢钢带 优选H08A钢带；步骤(2)药粉成分以重量份计，包含45~70份高碳铬铁、6~30份钒 铁、1~6份75#硅铁、2 9份高碳锰铁、2 8份铝镁合金、2~15份硼铁、1~6份钛铁、1~5份铌铁、2~8份钼铁、1~8份石墨、1~5份萤石和1 4份钛酸钾；步骤(3)所述钢 丝优选气体保护焊用的ER50-6钢丝。
本发明利用所述药芯钢带中的药粉过渡合金元素提高堆焊层金属的耐磨性能，利用 药粉中的合金粉末、矿粉、化工产品粉末提高电弧的稳定性、改善工艺性能和焊缝成形， 所述药芯钢带中添加钢丝则起到改变焊接电流分布，使其在药芯钢带的横截面上分布得 更加均匀，达到所述药芯钢带能够均匀稳定熔化的目的，从而不用磁控装置就能使电弧 稳定燃烧，降低了对焊接设备的技术要求。
本发明的内含钢丝的药芯钢带可以采用埋弧带极堆焊、或者明弧带极堆焊、或者气 体保护电弧带极堆焊、或者电渣带极堆焊等堆焊方式。
本发明所述内含钢丝的药芯钢带的应用和实施具有如下明显效果
(1) 堆焊金属的成分可以通过改变药芯成分调整，使堆焊用钢带种类增多，应用 范围扩大。
(2) 与药芯焊丝、焊条等堆焊材料相比，带极堆焊焊缝宽度较大、成型美观、堆 焊效率较高，可以实现自动堆焊。
(3) 内含钢丝的药芯钢带带极堆焊焊缝成分稳定、熔深浅、稀释率低。
(4) 内含钢丝的药芯钢带的生产设备和工艺简单，生产成本低，克服了丝极堆焊 用合金焊丝难以生产的弊端，克服了药芯焊丝生产设备投资大、生产成本高、价格昂贵 的问题。
(5) 有人曾试图在无缝钢管内填充粉末材料，然后压扁成形制造内无钢丝的药芯 钢带用于电渣堆焊，由于长管填充粉末困难，且难以保证所填粉末均匀，因此不适宜制 造任意长度的药芯钢带，只能生产长度较短的。本发明的药芯钢带可以是任意长度，且 可缠绕成盘，适于连续自动堆焊，可以用埋弧带极堆焊、或者明弧带极堆焊、或者气体 保护电弧带极堆焊、或者电渣带极堆焊等，适用的堆焊方法增多。
(6) 内含的钢丝使焊接电流在药芯钢带的横截面上分布更加均匀，提高了电弧的 稳定性和药芯钢带熔化的均匀性。
图1示加药粉及钢丝后的并以咬口形式连接的管形内含钢丝的药芯钢带横截面。
其中l药粉，2呈管形的钢带，3钢丝。 图2示加药粉及钢丝后的并以搭接形式连接的管形内含钢丝的药芯钢带横截面。
其中l药粉，2呈管形的钢带，3钢丝。
图3示纵向横截面为长扁形的并以咬口形式连接的内含钢丝的药芯钢带。
其中l药粉，2钢带，3钢丝。 图4示纵向横截面为长扁形的并以搭接形式连接的内含钢丝的药芯钢带。
其中l药粉，2钢带，3钢丝。 图5示纵向横截面为类长方形的并以咬口形式连接的内含钢丝的药芯钢带。
其中l药粉，2钢带，3钢丝。
图6示纵向横截面为类长方形的并以搭接形式连接的内含钢丝的药芯钢带。
其中l药粉，2钢带，3钢丝。
具体实施方式
实施例l:
(1) 选用宽度为39mm、厚度为0.3mm的H08A冷轧钢带，利用现有的炼钢用包 芯线生产设备，沿钢带长度方向将其轧制成横截面为U形；
(2) 向上述U形糟中加入药粉(填充率为48%)，其中所述药粉的颗粒直径小 于I20Hm,药粉成分以重量份(公斤)计，包含高碳铬铁60、钒铁8、 75#硅铁5、高 碳锰铁l、铝镁合金5、硼铁4、钛铁5、钼铁6和萤石2;
上述药粉采用常规的混粉机混粉10分钟后应用；
(3) 同时，在U形糟内的药粉中间沿钢带长度方向布放一直径为0.8mm的、与 所述钢带等长的ER50-6钢丝，钢丝位于钢带纵向横截面的几何中心；
(4) 将加药粉及钢丝后的横截面为U形的钢带横向边以咬口形式连接(见图l)， 使药粉及钢丝包裹于钢带内，形成包有药粉及钢丝的钢管；钢管的直径约为8mm，咬 口搭接连接部位的宽度为4.5mm;
(5) 将上述咬口搭接连接部位置于正上方，然后采用常规的冷轧设备和模具垂直 向下分4道次轧制，逐渐将步骤(4)所述钢管压扁(压下量依次为2mm、 1.2mm、0.8mm、 0.5mm)并校直，获得纵向横截面为长扁形、厚度3.5mm，宽度12mm的内含钢丝的药 芯钢带(见图3);
(6) 将步骤(5)轧制成型的内含钢丝的药芯钢带任意截取或缠绕成盘，即得用于 带极堆焊的内含钢丝的药芯钢带成品。
使用以上制得的内含钢丝的药芯钢带，采用明弧焊工艺堆焊，堆焊电流选用 300A 310A，试板材质为Q345、尺寸为200mmxi00mmx20mm，单道单层堆焊，堆焊 层厚度为4mm。堆焊金属的室温硬度为56HRC。堆焊金属属于高铬铸铁类耐磨合金， 在基体上分布有碳化物和硼化物抗磨相，适用于低冲击载荷工况的磨料磨损。用上述内 含钢丝的药芯钢带在Q345基板上明弧堆焊制成耐磨复合钢板，耐磨层厚度为4mm， 基板厚度为20mm，由耐磨复合钢板制造耐磨构件安装在钢铁企业烧结厂、原料厂输送 料的室温磨损部位，表现出良好的抗磨性能，寿命比铸钢件提高34倍以上。
实施例2:
(1) 选用宽度为130mm、厚度为0.4mm的H08A冷轧钢带，利用现有的炼钢用 包芯线生产设备，沿钢带长度方向将其轧制成横截面为U形；
(2) 向上述U形糟中加入药粉(填充率为55%)，其中所述药粉的颗粒直径小 于120nm,药粉成分以重量份(公斤)计，包含高碳铬铁70、钒铁IO、 75#硅铁2、高 碳锰铁l、铝镁合金2、硼铁12、钛铁3、钼铁3和石墨4;
上述药粉采用常规的混粉机混粉20分钟后应用；
(3) 同时，在U形糟内的药粉中间沿钢带长度方向布放一直径为1.2mm的、与 所述钢带等长的H08A钢丝，钢丝位于钢带纵向横截面的几何中心；
(4) 将加药粉及钢丝后的横截面为U形的钢带横向边以咬口形式连接(见图l)， 使药粉及钢丝包裹于钢带内，形成包有药粉及钢丝的钢管；钢管的直径约为35mm，咬 口搭接连接部位的宽度为5mm;(5) 将上述咬口搭接连接部位置于正下方，然后采用常规的冷轧设备和模具垂直 向下分8道次轧制，逐渐将步骤(4)所述钢管压扁(压下量依次为8mm、 7mm、 6mm、 5mm、 3mm、 lmm、 0.8mm、 0.7mm)并校直，获得纵向横截面为长扁形、厚度3.5mm， 宽度65mm的内含钢丝的药芯钢带(见图3);
(6) 将歩骤(5)轧制成型的内含钢丝的药芯钢带任意截取或缠绕成盘，即得用于 带极堆焊的内含钢丝的药芯钢带成品。
使用以上制得的内含钢丝的药芯钢带，采用埋弧焊工艺堆焊，堆焊的电流选用 500A 550A，电压为30V 38V，堆焊速度为50cm/min，焊剂为260,试板材质为Q345、 尺寸为300mmxi00mmx20mm，单道单层堆焊，堆焊层厚度为4mm。堆焊金属的室温 硬度为61HRC。堆焊金属属于高络铸铁类耐磨合金，在基体上分布有碳化物和硼化物 抗磨相，适用于低冲击载荷工况的磨料磨损。用上述内含钢丝的药芯钢带在Q345基板 上埋弧堆焊制成耐磨复合钢板，耐磨层厚度为4mm，基板厚度为20mm，将耐磨复合 钢板加工成耐磨块安装在装载机料斗底部，用于河砂开采，在湿河砂强烈磨料磨损的工 况下，抗磨性大大提高，寿命由采用25CrMnMo铸钢件的2个月提高到半年以上。
实施例3:
(1) 选用宽度为45mm、厚度为0.3mm的Q195冷轧钢带，利用现有的炼钢用包 芯线生产设备，沿钢带长度方向将其轧制成横截面为U形；
(2) 向上述U形糟中加入药粉(填充率为50%)，其中所述药粉的颗粒直径小 于120拜，药粉成分以重量份(公斤)计，包含高碳铬铁65、钒铁5、 75#硅铁4、高 碳锰铁2、铝镁合金5、硼铁6、钛铁4、钼铁5、萤石2和钛酸钾2;
所述药粉采用常规的混粉机混粉15分钟后应用；
(3) 同时，在U形糟内的药粉中间沿钢带长度方向布放一直径为l.Omm的、与 所述钢带等长的ER50-6钢丝，钢丝位于钢带纵向横截面的几何中心；
(4) 将加药粉及钢丝后的横截面为U形的钢带横向边以咬口形式连接(见图1)， 使药粉及钢丝包裹于钢带内，形成包有药粉及钢丝的钢管；钢管的直径约为10mm，咬 口搭接连接部位的宽度为4mm;
(5) 将上述咬口搭接连接部位置于正上方，然后采用常规的冷轧设备和模具垂直 向下分4道次轧制，逐渐将步骤(4)所述钢管压扁(压下量依次为2.5mm、2mm、 1.5mm、 lmm)并校直，获得纵向横截面为长扁形、厚度3mm，宽度14mm的内含钢丝的药芯 钢带(见图3);
(6) 将步骤(5)轧制成型的内含钢丝的药芯钢带任意截取或缠绕成盘，即得用于 带极堆焊的内含钢丝的药芯钢带成品。
使用以上制得的内含钢丝的药芯钢带，采用明弧焊工艺堆焊，堆焊电流选用 320A 330A，试板材质为Q345、尺寸为200mmxl00mmx20mm，单道单层堆焊，堆焊 层厚度为4mm。堆焊金属的室温硬度为58HRC。堆焊金属属于高铬铸铁类耐磨合金， 在基体上分布有碳化物和硼化物抗磨相，适用于低冲击载荷工况的磨料磨损。实施例4:
(1) 选用宽度为130mm、厚度为0.4mm的H08A冷轧钢带，利用现有的炼钢用 包芯线生产设备，沿钢带长度方向将其轧制成横截面为U形；
(2) 向上述U形糟中加入药粉(填充率为55%)，其中所述药粉的颗粒直径小 于12(Him，药粉成分以重量份(公斤)计，包含高碳铬铁60、钒铁9、 75#硅铁3、高 碳锰铁2、铝镁合金2、硼铁IO、钛铁3、钼铁5和石墨5;
所述药粉采用常规的混粉机混粉20分钟后应用；
(3) 同时，在U形糟内的药粉中间沿钢带长度方向布放一直径为1.2mm的、与 所述钢带等长的H08A钢丝，钢丝位于钢带纵向横截面的几何中心；
(4) 将加药粉及钢丝后的横截面为U形的钢带横向边以咬口形式连接(见图l), 使药粉及钢丝包裹于钢带内，形成包有药粉及钢丝的钢管；钢管的直径约为35mm，咬 口搭接连接部位的宽度为5mm;
(5) 将上述咬口连接搭接部位置于正下方，然后采用常规的冷轧设备和模具垂直 向下分8道次轧制，逐渐将步骤(4)所述钢管压扁(压下量依次为8mm、 7mm、 6mm、 5mm、 3mm、 1.2mm、 l.Omm、 0.6mm)并校直，获得纵向横截面为类长方形、厚度3.2mm， 宽度55mm的内含钢丝的药芯钢带(见图5);
(6) 将步骤(5)轧制成型的含药芯钢带任意截取或缠绕成盘，即得用于带极堆焊 的内含钢丝的药芯钢带成品。
使用以上制得的内含钢丝的药芯钢带，采用埋弧焊工艺堆焊，堆焊的电流选用 500A 550A，电压为30V 38V，堆焊速度为50cm/min，焊剂为260，试板材质为Q345、 尺寸为300mmxl00mmx20mm，单道单层堆焊，堆焊层厚度为4mm。堆焊金属的室温 硬度为59HRC。堆焊金属属于高铬铸铁类耐磨合金，在基体上分布有碳化物和硼化物 抗磨相，适用于低冲击载荷工况的磨料磨损。
实施例5:
(1) 选用宽度为45mm、厚度为0.3mm的H08A冷轧钢带，利用现有的炼钢用包 芯线生产设备，沿钢带长度方向将其轧制成横截面为U形；
(2) 向上述1)形糟中加入药粉(填充率为52%)，其中所述药粉的粒径小于120拜， 药粉成分以重量份(公斤)计，包含高碳铬铁65、钒铁8、 75#硅铁4、高碳锰铁2、铝 镁合金5、硼铁8、钛铁4、钼铁6、萤石2和钛酸钾2;
所述药粉采用常规的混粉机混粉15分钟后应用；
(3) 同时，在U形糟内的药粉中间沿钢带长度方向布放一直径为0.8mm的、与 所述钢带等长的ER50-6钢丝，钢丝位于钢带纵向横截面的几何中心；
(4) 将加药粉及钢丝后的横截面为U形的钢带横向边以咬口形式连接(见图l)， 使药粉及钢丝包裹于钢带内，形成包有药粉及钢丝的钢管；钢管的直径约为10mm，咬 口搭接连接部位的宽度为4mm;
(5) 将上述咬口搭接连接部位置于正上方，然后采用常规的冷轧设备和模具垂直 向下分4道次轧制，逐渐将步骤(4)所述钢管压扁(压下量依次为2.5mm、2mm、 1.5mm、 lm)并校直，获得纵向横截面为类长方形、厚度3mm，宽度13mm的内含钢丝的药芯钢带(见图5);
(6)将步骤(5)轧制成型的药芯钢带任意截取或缠绕成盘，即得用于带极堆焊的
含药芯钢带成品。
使用以上制得的内含钢丝的药芯钢带，采用明弧焊工艺堆焊，堆焊电流选用
320A 330A，试板材质为Q345、尺寸为200mmxl00mmx20mm，单道单层堆'岸，堆焊 层厚度为4mm。堆焊金属的室温硬度为60HRC。堆焊金属属于高铬铸铁类耐磨合金， 在基体上分布有碳化物和硼化物抗磨相，适用于低冲击载荷工况的磨料磨损。
实施例6:
(1) 选用宽度为30mm、厚度为0.3mm的H08A冷轧钢带，利用现有的炼钢用包 芯线生产设备，沿钢带长度方向(纵向)将其轧制成横截面为U形；
(2) 向上述U形糟中加入药粉(填充率为49%)，其中所述药粉的颗粒直径小 于120拜，药粉成分以重量份(公斤)计，包含高碳铬铁62、钒铁6、 75#硅铁5、高 碳锰铁l、铝镁合金5、硼铁5、钛铁5、铌铁3、钼铁5和萤石2;
所述药粉采用常规的混粉机混粉10分钟后应用；
(3) 同时，在U形糟内的药粉中间沿钢带长度方向布放一直径为0.8mm的、与 所述钢带等长的ER50-6钢丝，钢丝位于钢带纵向横截面的几何中心；
(4) 将加药粉及钢丝后的横截面为U形的钢带横向边以搭接形式连接(见图2)， 使药粉和钢丝包裹于钢带内，形成包有药粉及钢丝的钢管；钢管的直径约为8mm，搭 接连接部位的宽度为4.5mm;
(5) 将上述搭接连接部位置于正上方，然后采用常规的冷轧设备和模具垂直向下 分4道次轧制，逐渐将步骤(4)所述钢管压扁(压下量依次为2mm、 1.2mm、 0.8mm、 0.5mm)并校直，获得纵向横截面为长扁形(见图4)、厚度3.5mm，宽度12mm的内 含钢丝的药芯钢带；
(6) 将步骤(5)轧制成型的药芯钢带任意截取或缠绕成盘，即得用于带极堆焊的 内含钢丝的药芯钢带成品。
使用以上制得的药芯钢带，采用明弧焊工艺堆焊，堆焊电流选用290A 300A，试板 材质为Q345、尺寸为200mmxl00mmx20mm，单道单层堆焊，堆焊层厚度为4mm。堆 焊金属的室温硬度为60HRC。堆焊金属属于高铬铸铁类耐磨合金，在基体上分布有碳 化物和硼化物抗磨相，适用于低冲击载荷工况的磨料磨损。
实施例7:
(1) 选用宽度为36mm、厚度为0.3mm的H08A冷轧钢带，利用现有的炼钢用包 芯线生产设备，沿钢带长度方向将其轧制成横截面为U形；
(2) 向上述U形糟中加入药粉(填充率为50%)，其中所述药粉的粒径小于120^1111， 药粉成分以重量份(公斤)计，包含高碳铬铁65、钒铁8、 75#硅铁4、高碳锰铁3、铝 镁合金5、硼铁IO、钛铁5、铌铁2、钼铁6、石墨4、萤石2和钛酸钾1;
所述药粉采用常规的混粉机混粉15分钟后应用；
(3) 同时，在U形糟内的药粉中间沿钢带长度方向布放一直径为l.Omm的、与所述钢带等长的H08A钢丝，钢丝位于钢带纵向横截面的几何中心；
(4) 将加药粉和钢丝后的横截面为U形的钢带横向边以搭接形式连接(见图2)， 使药粉和钢丝包裹于钢带内，形成包有药粉和钢丝的钢管；钢管的直径约为lOmm，搭 接连接部位的宽度为4mm;
(5) 将上述搭接连接部位置于正上方，然后采用常规的冷轧设备和模具垂直向下 分4道次轧制，逐渐将步骤(4)所述钢管压扁(压下量依次为2.5mm、 2mm、 1.5mm、 lm)并校直，获得纵向横截面为类长方形(见图6)、厚度3mm，宽度13miu的内含 钢丝的药芯钢带；
(6) 将步骤(5)轧制成型的药芯钢带任意截取或缠绕成盘，即得用于带极堆焊的 内含钢丝的药芯钢带成品。
使用以上制得的内含钢丝的药芯钢带，采用明弧焊工艺堆焊，堆焊电流选用 300A 320A，试板材质为Q345、尺寸为200mmxl00mmx20mm，单道单层堆焊，堆焊 层厚度为4mm。堆焊金属的室温硬度为63HRC。堆焊金属属于高铬铸铁类耐磨合金， 在基体上分布有碳化物和硼化物抗磨相，适用于低冲击载荷工况的磨料磨损。
1权利要求
1. 一种堆焊用内含钢丝的药芯钢带，由低碳钢钢带和被包裹于其内的药粉与钢丝组 成，其特征是所述低碳钢钢带是市售H08A低碳钢钢带，其形状为纵向横截面是长扁形或者类长方形的管子，其纵向长度随意确定，并能根据需要任意截取或缠绕成盘，钢 带横向边以咬口形式或者搭接形式连接，连接处位于管子横截面长扁形或类长方形的其中一条长边所在的面上；所述药粉均匀填充于上述由钢带轧制成的管中，且在药粉中间 夹有一直径为0.8mm 1.6mm的、沿管纵向布放的、与所述管子等长的钢丝，钢丝位 于药芯钢带纵向横截面的几何中心；其中所述药粉成分以重量份计，包含45~70份高 碳铬铁、5~35份钒铁、1~8份75#硅铁、1 10份高碳锰铁、2 10份铝镁合金、2~16份 硼铁、1~8份钛铁、0~5份铌铁、2~8份钼铁、0-10份石墨、0~5份萤石和0~6份钛酸 钾；所述药粉的颗粒直径小于120pm。
2. 如权利要求l所述的堆焊用内含钢丝的药芯钢带，其特征是所述低碳钢钢带选 用壁厚为0.1mm 0.8mm，宽度为20mm 130mm的H08A钢带，其化学成分为C不 大于0.1%、 Si不大于0.03。/。、 Mn为0.3%~0.55%、 Cr不大于O.P/。、 Ni不大于0.25%、 8不大于0.03%、 P不大于0.03。/。、余为Fe。
3. 如权利要求l所述的堆焊用内含钢丝的药芯钢带，其特征是所述内含钢丝的药芯钢带的纵向横截面是长扁形或者类长方形，尺寸为宽度8mm 65mm，厚度 2mm 5mm;其中咬口或者搭接连接部位的宽度为lmm 5mm。
4. 如权利要求l所述的堆焊用内含钢丝的药芯钢带，其特征是所述钢丝选用气体 保护焊用的ER50-6钢丝。
5. 如权利要求l所述的堆焊用内含钢丝的药芯钢带，其特征是所述药粉的成分中， 高碳铬铁的成分是Cr不小于50%， <3为4~9%， Si不大于5。/。，余为Fe;钒铁的成分 是50。/oV， 0.2%C， 2%Si， 0.8%A1，余为Fe; 75#硅铁的成分是74.0~80.0%Si， 0.1%C， 余为Fe;高碳锰铁的成分是Mn不小于76%， C不大于7%， Si不大于2.5%,余为Fe; 铝镁合金是铝镁质量比为3 : 2的合金粉末；硼铁的成分是17~19%B， 0.5%C， 4%Si， 0.5%A1，余为Fe;钛铁的成分是23~35%Ti， 8.5°/。Al， 5%Si， 2.5%Mn，余为Fe;铌铁 的成分是70。/。Nb， 3%A1， 5%Si，余为Fe;钼铁的成分是50%Mo， 3%Si，余为Fe;石 墨的成分是94~99%C;萤石的成分是CaF2大于96%;钛酸钾的成分是Ti02不小于60%， K20不超过32%， S和P不超过0.05%。
6. 权利要求l所述堆焊用内含钢丝的药芯钢带的制备方法，步骤是(1) 选用壁厚为0.1mm 0.8mm，宽度为20mm 130mm的市售低碳钢钢带，利用 常规炼钢用包芯线生产设备，沿钢带长度方向将其轧制成横截面为U形；(2) 向上述U形糟中加入药粉，填充率为20%~60%;其中所述药粉的颗粒直 径小于12(Him，药粉成分以重量份计，包含45~70份高碳铬铁、5~35份钒铁、1~8份 75#硅铁、l-10份高碳锰铁、2 10份铝镁合金、2~16份硼铁、1~8份钛铁、0~5份铌铁、 2~8份钼铁、0~10份石墨、0 5份萤石和0 6份钛酸钾；上述药粉配比根据设计选定，采用常规的混粉机混粉8~30分钟后应用；(3) 同时，在U形糟内的药粉中间沿钢带长度方向布放一直径为0.8mm 1.6mm 的、与所述钢带等长的钢丝，钢丝位于钢带纵向横截面的几何中心；(4) 将加药粉及钢丝后的横截面为U形的钢带横向边以咬口形式或者搭接形式连接，使药粉及钢丝包裹于钢带内，形成包有药粉及钢丝的钢管；钢管的直径与所选钢带 的宽度有关，咬口或者搭接连接部位的宽度为lmm 5mm;(5) 将上述咬口或者搭接连接部位置于正上方或正下方，或以垂直线计左右偏60° 以内，然后采用常规的冷轧设备和模具垂直向下分道次轧制，逐渐将步骤(4)所述钢 管压扁并校直，获得纵向横截面为长扁形或类长方形、厚度为2mm 5mm、宽度为 8mm 65mm的内含钢丝的药芯钢带；(6) 将步骤(5)轧制成型的内含钢丝的药芯钢带任意截取或缠绕成盘，即得用于 带极堆焊的内含钢丝的药芯钢带成品。
7. 如权利要求6所述堆焊用内含钢丝的药芯钢带的制备方法，其特征是步骤(1) 所述低碳钢钢带选用H08A钢带。
8. 如权利要求6所述堆焊用内含钢丝的药芯钢带的制备方法，其特征是步骤(2) 药粉成分以重量份计，包含45 70份高碳铬铁、6~30份钒铁、1~6份75#硅铁、2~9份 高碳锰铁、2-8份铝镁合金、2~15份硼铁、1~6份钛铁、1~5份铌铁、2~8份钼铁、1~8 份石墨、1~5份萤石和1 4份钛酸钾。
9. 如权利要求6所述堆焊用内含钢丝的药芯钢带的制备方法，其特征是步骤(3) 所述钢丝选用气体保护焊用的ER50-6钢丝。
全文摘要
本发明公开了一种堆焊用内含钢丝的药芯钢带及制备方法，由低碳钢钢带和被包裹于其内的药粉与钢丝制成，钢带形状为纵向横截面是长扁形或者类长方形的管子，其横向边以咬口形式或者搭接形式连接，所述药粉均匀填充于上述由钢带轧制成的管中，且在药粉中间夹有一沿管纵向布放的、与所述管子等长的钢丝，钢丝位于药芯钢带纵向横截面的几何中心。本发明通过夹钢丝和药粉的调整，增加了堆焊用钢带的种类，降低了成本，能够缠绕成盘，适于连续自动堆焊，使带极堆焊的应用领域扩大，电弧的稳定性提高，降低了对焊接设备的技术要求。
文档编号B23K35/40GK101310913SQ20081013811
公开日2008年11月26日 申请日期2008年7月1日 优先权日2008年7月1日
发明者刘景春, 孙俊生, 强 朱, 冶 王 申请人:山东大学