专利名称：：一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条及堆焊方法
技术领域：
：本发明涉及一种焊条及焊接方法，具体地是指一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条以及使用该焊条修复Cr3系列轧辊堆焊方法。属焊接材料及焊接
技术领域：
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背景技术：
：轧辊是轧钢生产中的重要部件之一，每个轧钢厂每年都要消耗大量轧辊，由于消耗量大，轧辊价格昂贵，越来越引起技术人员和备件管理部门的重视。若将工作层用耐磨材料堆焊或将报废的轧辊用耐磨材料堆焊修复，提高轧辊的使用寿命或使报废的轧辊再使用，其经济效益和社会效益十分显著。并且采用堆焊方法修复的复合轧辊，不但成本低，而且能提高轧辊使用寿命，降低轧辊耗量，合理使用及节约合金元素，并能够提高轧机的作业率和产品的质量，是一种有效的技术经济措施。轧辊在恶劣的环境下工作，很容易出现局部失效。如果能采用堆焊的方法来修复轧辊的局部失效，使其性能达到原来轧辊的性能，那么经济效益肯定会相当可观。从环保的角度上看，也能很大程度地节约资源，减轻对环境的压力。局部修复时，堆焊的材料和母材有差别，所以存在局部应力集中，易引起裂纹和局部脱落，并且硬度与塑性较低，在耐磨性方面也难以达到满意的要求。Cr3系列支撑轧辊是目前应用广泛的支撑辊，由于Cr3钢碳当量很高，焊接冷裂纹敏感性极高，其局部堆焊修复一般要预热到30050(TC，局部失效后进行堆焊修复难度很大。中国专利公开号CN1152492A，公开日1997年6月25日，发明名称《一种轧辊堆焊焊条》，提出了药皮由高碳铬铁8~10%，钼铁35%，钒铁03%，金属钩0.51.5%,高碳锰铁13%,石墨11.5%,钛铁89%，稀土合金24%，大理石4448%,钛白粉13%,莹石1215%，云母13%,硅灰石45%，碳酸锂01%,羧甲基纤维素12%组分构成的技术方案。用于9Cr2,9CrSi，9CrV等轧辊钢的堆焊，焊前不需预热，常温下焊后不需热处理，可耐高温，硬度及抗裂性高，焊层不出现裂纹，耐磨性好，焊态下可直接使用。但由于该焊条与Cr3系列轧辊母材的成分区别较大，不适于在Cr3系列轧辊上使用。
发明内容本发明的第一个目的是克服现有焊条易引起裂纹和局部脱落，硬度低，耐磨性能差的缺陷和不足，提供一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条。它的抗裂性和耐磨性好，且兼有较高的硬度与塑性。本发明的第二个目的是克服现有堆焊方法堆焊金属与轧辊材料连接强度较低，回火稳定性差的缺陷和不足，提供一种采用Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条的堆焊方法。本发明第一个目的的技术解决方案是一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，包括焊芯和药皮，焊芯为H08A钢，所述焊条药皮的质量%组份为大理石3642，萤石2026，低碳锰铁1.54，钼铁14，高碳铬铁1317，纯碱01.5，稀土合金14，二氧化钛48，石墨0.51.5，45号硅铁35，二氧化硅47。所述焊条药皮的质量%组份为大理石39，萤石23，低碳锰铁2.5，钼铁2.5，高碳铬铁15，纯碱1，稀土合金2.5，二氧化钕6,石墨1,45号硅铁4，二氧化硅5.5。本发明第二个目的的技术解决方案是:一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条的堆焊方法，包括以下步骤A.轧辊缺陷的预处理对轧辊的裂纹和缺损处进行打磨并在轧辊表面形成凹槽；B.预热处理将轧辊加热至33038(TC，然后将轧辊的辊面用绝热材料包裹，并露出预处理部位；C.堆焊及冷却采用一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，对预处理的部位分层堆焊，堆焊完成后，用绝热材料将轧辊上的堆焊部位包裹好，直至轧辊冷却。所述的步骤C中，先采用CJ507RH焊条在预处理部位堆焊一层过渡层，然后再采用一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条分层堆焊。所述的过渡层厚度为36毫米。所述的步骤C中，采用一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条每堆焊一层后，立即用风镐或小尖锤敲打堆焊层。所述的步骤C中，在采用一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条分层堆焊时，堆焊层的层间温度为220280°C，堆焊电流为160170A。所述的步骤C中，采用红外测温仪实时监控堆焊层的层间温度。在步骤B和步骤C中，所述的绝热材料为石棉。所述的步骤C中，在轧辊冷却后，对焊缝采用着色渗透探伤检査。与现有技术相比，本发明的有益效果是l.抗裂性好。抗裂性是焊接技术要求中的一项最为基本的使用性能。本发明堆焊焊条及堆焊方法的焊态熔敷金属组织主要为马氏体以及残余奥氏体。堆焊金属表面无裂纹，焊缝进行射线探伤，内部也没产生裂纹，抗裂性能良好。2.耐磨性好，硬度与塑性高。轧辊必须有好的耐磨性，所以局部堆焊修复焊条的熔敷金属也应该有较好的耐磨性。本发明堆焊焊条及堆焊方法的熔敷金属兼有硬度与塑性，修复时不出现裂纹，满足焊态熔敷金属硬度HRC5055的要求。再加上含有颗粒细小、弥散程度高的硬质相，所以具有很好的耐磨性。3.回火稳定性好。被修复的轧辊往往要在一定温度下进行热处理，所以熔敷金属的回火稳定性很重要。本发明堆焊焊条及堆焊方法的熔敷金属硬度是随回火温度的升高而降低的，在55(TC以下温度区间内变化幅度不大，在高温回火时仍然能有较高的硬度。4.堆焊方法简便，在轧辊母材和堆焊焊条间增加了过渡层，使熔敷金属与轧辊连接牢固，较好地满足了Cr3系列支撑轧辊的修复要求。图1是本发明焊条的焊态熔敷金属金相图2是本发明焊条堆焊后的熔敷金属磨损形貌图3是本发明焊条堆焊后的熔敷金属回火硬度曲线图。具体实施例方式以下结合和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述本发明的一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，包括焊芯和药皮，焊芯为H08A钢，所述焊条药皮的质量%组份为大理石3642，萤石2026,低碳锰铁1.54，钼铁14，高碳铬铁1317，纯碱0~1.5，稀土合金1~4，二氧化钛48，石墨0.51.5，45号硅铁35，二氧化硅47。本发明的一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条的堆焊方法，包括以下步骤A.轧辊缺陷的预处理对轧辊的裂纹和缺损处进行打磨并在轧辊表面形成凹槽；B.预热处理将轧辊加热至33038(TC，然后将轧辊的辊面用绝热材料包裹，并露出预处理部位；C.堆焊及冷却采用一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，对预处理的部位分层堆焊，堆焊完成后，用绝热材料将轧辊上的堆焊部位包裹好，直至轧辊冷却。实施例1:一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，包括焊芯和药皮，焊芯为H08A钢，焊芯直径为3.2毫米，所述焊条药皮的质量%组份为大理石39，萤石23，低碳锰铁2.5，钼铁2.5，高碳铬铁15，纯碱1，稀土合金2.5，二氧化钛6,石墨1，45号硅铁4，二氧化硅5.5。采用本实施例中堆焊焊条对Cr3轧辊施焊修复的过程如下-A.轧辊缺陷的预处理对轧辊的裂纹和缺损处进行打磨并在轧辊表面形成凹槽；B.预热处理采用热处理炉将轧辊加热至35(TC，出炉后将轧辊的辊面用石棉包裹，并露出预处理部位即打磨后的裂纹和缺损处，将缺陷处表面的氧化皮打磨干净；C.堆焊及冷却釆用ZX5-500弧焊机，电弧电压28V，焊接电流125A，直流反接。直接采用本实施例堆焊焊条对预处理的部位分层堆焊，分层堆焊时，堆焊层的层间温度保持在25(TC左右，堆焊电流为165A。堆焊完成后，立即用石棉毯将轧辊的修复区包裹好，直至轧辊冷却。在轧辊冷却后，对焊缝进行着色渗透探伤检査，探伤结果显示无裂纹，焊缝修复处的硬度为冊C53，满足Cr3系列支撑轧辊修复的堆焊要求。实施例2:一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，包括焊芯和药皮，焊芯为H08A钢，焊芯直径为4毫米，所述焊条药皮的质量%组份为大理石36，萤石20，低碳锰铁1.5，钼铁1，高碳铬铁13，纯碱0，稀土合金1，二氧化钛4,石墨0.5，45号硅铁3，二氧化硅4c采用本实施例中堆焊焊条对Cr3轧辊施焊修复的过程如下A.轧辊缺陷的预处理对轧辊的裂纹和缺损处进行打磨并在轧辊表面形成凹槽；B.预热处理采用热处理炉将轧辊加热至380°C，出炉后将轧辊的辊面用石棉包裹，并露出预处理部位即打磨后的裂纹和缺损处，将缺陷处表面的氧化皮打磨干净；C.堆焊及冷却采用ZX5-500弧焊机，电弧电压28V，焊接电流125A，直流反接。先采用4)4.0毫米的CJ507RH焊条在预处理部位堆焊一层过渡层，过渡层厚度为3毫米，再采用本实施例堆焊焊条对预处理的部位分层堆焊，分层堆焊时，采用RaytekRaynger3i红外测温仪进行实时监控，使堆焊层的层间温度保持在27028(TC，堆焊电弧电压28V，焊接电流160A,直流反接。堆焊完成后，立即用石棉毯将轧辊的修复区即堆焊部位包裹好，直至轧辊冷却。在轧辊冷却后，对焊缝进行着色渗透探伤检查，探伤结果显示无裂纹，焊缝修复处的硬度为服C52，满足Cr3系列支撑轧辊修复的堆焊要求。实施例3:一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，包括焊芯和药皮，焊芯为H08A钢，焊芯直径为5毫米，所述焊条药皮的质量%组份为大理石42，萤石26，低碳锰铁4，钼铁4，高碳铬铁17，纯碱1.5，稀土合金4，二氧化钛8，石墨1.5，45号硅铁5，二氧化硅7。采用本实施例中堆焊焊条对Cr3轧辊施焊修复的过程如下A.轧辊缺陷的预处理对轧辊的裂纹和缺损处进行打磨并在轧辊表面形成凹槽；B.预热处理采用热处理炉将轧辊加热至330°C,出炉后将轧辊的辊面用石棉包裹，并露出预处理部位即打磨后的裂纹和缺损处，将缺陷处表面的氧化皮打磨干净；C.堆焊及冷却采用ZX5-500弧焊机，电弧电压28V，焊接电流125A，直流反接。先采用4)4.0毫米的CJ507RH焊条在预处理部位堆焊一层过渡层，过渡层厚度为6毫米，再采用本实施例堆焊焊条对预处理的部位分层堆焊，分层堆焊时，采用RaytekRaynger3i红外测温仪进行实时监控，使堆焊层的层间温度保持在22024(TC，堆焊电弧电压28V，焊接电流170A,直流反接。每堆焊一层后，均用风镐或小尖锤敲打堆焊层，以消除应力。堆焊完成后，立即用石棉毯将轧辊的修复区即堆焊部位包裹好，直至轧辊冷却。在轧辊冷却后，对焊缝进行着色渗透探伤检查，探伤结果显示无裂纹，焊缝修复处的硬度为HRC58，满足Cr3系列支撑轧辊修复的堆焊要求。实施例4:一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，包括焊芯和药皮，焊芯为H08A钢，焊芯直径为3毫米，所述焊条药皮的质量%组份为大理石37，萤石21，低碳锰铁2，钼铁2，高碳铬铁14，纯碱0.5，稀土合金2，二氧化钛5，石墨1，45号硅铁3.5，二氧化硅5。采用本实施例中堆焊焊条对Cr3轧辊施焊修复的过程如下A.轧辊缺陷的预处理对轧辊的裂纹和缺损处进行打磨并在轧辊表面形成凹槽；B.预热处理釆用热处理炉将轧辊加热至36(TC，出炉后将轧辊的辊面用石棉包裹，并露出预处理部位即打磨后的裂纹和缺损处，将缺陷处表面的氧化皮打磨千净；C.堆焊及冷却采用ZX5-500弧焊机，电弧电压28V，焊接电流125A，直流反接。先采用4)4.0毫米的CJ507RH焊条在预处理部位堆焊一层过渡层，过渡层厚度为5毫米，再采用本实施例堆焊焊条对预处理的部位分层堆焊，分层堆焊时，采用RaytekRaynger3i红外测温仪进行实时监控，使堆焊层的层间温度保持在23024(TC，堆焊电弧电压28V，焊接电流162A，直流反接。每堆焊一层后，均用风镐或小尖锤敲打堆焊层，以消除应力。堆焊完成后，立即用石棉毯将轧辊的修复区即堆焊部位包裹好，直至轧辊冷却。在轧辊冷却后，对焊缝进行着色渗透探伤检查，探伤结果显示无裂纹，焊缝修复处的硬度为HRC54,满足Cr3系列支撑轧辊修复的堆焊要求。实施例5:一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，包括焊芯和药皮，焊芯为H08A钢，焊芯直径为4.5毫米，所述焊条药皮的质量%组份为大理石41，萤石25，低碳锰铁3，钼铁3，高碳铬铁16，纯碱1.2，稀土合金3，二氧化钛7，石墨1.2，45号硅铁4,二氧化硅6。采用本实施例中堆焊焊条对Cr3轧辊施焊修复的过程如下A.轧辊缺陷的预处理对轧辊的裂纹和缺损处进行打磨并在轧辊表面形成凹槽；B.预热处理采用热处理炉将轧辊加热至370°C，出炉后将轧辊的辊面用石棉包裹，并露出预处理部位即打磨后的裂纹和缺损处，将缺陷处表面的氧化皮打磨干净；C.堆焊及冷却采用ZX5-500弧焊机，电弧电压28V，焊接电流125A，直流反接。先采用(H.0毫米的CJ507RH焊条在预处理部位堆焊一层过渡层，过渡层厚度为3毫米，再采用本实施例堆焊焊条对预处理的部位分层堆焊，分层堆焊时，采用RaytekRaynger3i红外测温仪进行实时监控，使堆焊层的层间温度保持在25026(TC，堆焊电弧电压28V，焊接电流164A，直流反接。堆焊过程中每焊一层都要立即用风镐或小尖锤敲打堆焊层，最好是在焊缝表面(尤其是熔合线)敲打出凹坑，以消除焊接应力。堆焊完成后，立即用石棉毯将轧辊的修复区即堆焊部位包裹好，直至轧辊冷却。在轧辊冷却后，对焊缝进行着色渗透探伤检查，探伤结果显示无裂纹，焊缝修复处的硬度为冊C55，满足Cr3系列支撑轧辊修复的堆焊要求。实施例6:一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，包括焊芯和药皮，焊芯为H08A钢，焊芯直径为4毫米，所述焊条药皮的质量%组份为大理石42,萤石20,低碳锰铁4，钼铁1，高碳铬铁13，纯碱1.5，稀土合金4，二氧化钛8，石墨1.5，45号硅铁3,二氧化硅4。采用本实施例中堆焊焊条对Cr3轧辊施焊修复的过程如下A.轧辊缺陷的预处理对轧辊的裂纹和缺损处进行打磨并在轧辊表面形成凹槽；B.预热处理采用热处理炉将轧辊加热至340'C，出炉后将轧辊的辊面用石棉包裹，并露出预处理部位即打磨后的裂纹和缺损处，将缺陷处表面的氧化皮打磨干净；C.堆焊及冷却采用ZX5-500弧焊机，电弧电压28V，焊接电流125A，直流反接。先采用4)4.0毫米的CJ507RH焊条在预处理部位堆焊一层过渡层，过渡层厚度为4毫米，再采用本实施例中的堆焊焊条对预处理的部位分层堆焊，分层堆焊时，采用RaytekRaynger3i红外测温仪进行实时监控，使堆焊层的层间温度保持在24025(TC，堆焊电弧电压28V，焊接电流168A，直流反接。堆焊过程中每焊一层都要立即用风镐或小尖锤敲打堆焊层，最好是在焊缝表面(尤其是熔合线)敲打出凹坑，以消除焊接应力。堆焊完成后，立即用石棉毯将轧辊的修复区即堆焊部位包裹好，直至轧辊缓慢冷却。在轧辊冷却后，对焊缝进行着色渗透探伤检査，探伤结果显示无裂纹，焊缝修复处的硬度为服C54，满足Cr3系列支撑轧辊的修复要求。参见图1，本发明堆焊焊条及堆焊方法的焊态熔敷金属组织主要为马氏体以及残余奥氏体。堆焊金属表面无裂纹，焊缝进行射线探伤，内部也没产生裂纹，抗裂性能良好。参见图2，本发明堆焊焊条及堆焊方法的熔敷金属兼有硬度与塑性，再加上含有颗粒细小、弥散程度高的硬质相，所以具有很好的耐磨性。参见图3，本发明堆焊焊条及堆焊方法的熔敷金属硬度是随回火温度的升高而降低的，在550'C以下温度区间内变化幅度不大，在高温回火时仍然能有较高的硬度。在实验室中对实施例l一6中各焊条的熔敷金属进行焊态及回火处理后硬度(HRC)试验，其结果见下表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>权利要求1.一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，包括焊芯和药皮，焊芯为H08A钢，其特征在于所述焊条药皮的质量％组份为大理石36～42，萤石20～26，低碳锰铁1.5～4，钼铁1～4，高碳铬铁13～17，纯碱0～1.5，稀土合金1～4，二氧化钛4～8，石墨0.5～1.5，45号硅铁3～5，二氧化硅4～7。2.根据权利要求l所述的一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，其特征在于所述焊条药皮的质量%组份为大理石39，萤石23，低碳锰铁2.5，钼铁2.5，高碳铬铁15，纯碱1，稀土合金2.5，二氧化钛6,石墨1，45号硅铁4,二氧化硅5.5。3.使用权利要求1或2所述一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条的堆焊方法，其特征在于包括以下步骤A.轧辊缺陷的预处理对轧辊的裂纹和缺损处进行打磨并在轧辊表面形成凹槽；B.预热处理将轧辊加热至33038(TC，然后将轧辊的辊面用绝热材料包裹，并露出预处理部位；C.堆焊及冷却釆用一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条，对预处理的部位分层堆焊，堆焊完成后，用绝热材料将轧辊上的堆焊部位包裹好，直至轧辊冷却。4.根据权利要求3所述的一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条的堆焊方法，其特征在于所述的步骤C中，先采用CJ507RH焊条在预处理部位堆焊一层过渡层，然后再采用一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条分层堆焊。5.根据权利要求4所述的一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条的堆焊方法，其特征在于所述的过渡层厚度为36亳米。6.根据权利要求3或4所述的一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条的堆焊方法，其特征在于所述的步骤C中，采用一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条每堆焊一层后，立即用风镐或小尖锤敲打堆焊层。7.根据权利要求3或4所述的一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条的堆焊方法，其特征在于所述的步骤C中，在采用一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条分层堆焊时，堆焊层的层间温度为220280'C，堆焊电流为160170A。8.根据权利要求6所述的一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条的堆焊方法，其特征在于所述的步骤C中，采用红外测温仪实时监控堆焊层的层间温度。9.根据权利要求3所述的一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条的堆焊方法，其特征在于在步骤B和步骤C中，所述的绝热材料为石棉。10.根据权利要求3所述的一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条的堆焊方法，其特征在于所述的步骤C中，在轧辊冷却后，对焊缝采用着色渗透探伤检查。全文摘要一种Cr3系列轧辊修复用堆焊焊条及堆焊方法，属焊接材料及焊接
技术领域：
。其焊条包括焊芯和药皮，焊芯为H08A钢，所述焊条药皮的质量％组份为大理石36～42，萤石20～26，低碳锰铁1.5～4，钼铁1～4，高碳铬铁13～17，纯碱0～1.5，稀土合金1～4，二氧化钛4～8，石墨0.5～1.5，45号硅铁3～5，二氧化硅4～7。堆焊金属无裂纹，抗裂性能良好，耐磨性好，硬度与塑性高，回火稳定性好。焊接方法简便，熔敷金属与轧辊连接牢固，较好地满足了Cr3系列支撑轧辊的修复要求。文档编号B23K35/362GK101658986SQ20091027213公开日2010年3月3日申请日期2009年9月18日优先权日2009年9月18日发明者刘玉双,吕奎清,陈冰泉申请人:武汉铁锚焊接材料股份有限公司