一种高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝，该药芯焊丝的焊芯包括：合金成分、第一活性剂、第二活性剂，其中，第一活性剂为氧化镁、硅钙钡铝合金和氟化钙；第二活性剂为氧化铈、氧化铒、硅酸锰、氟硼酸钾、碳酸钾与钾水玻璃的烧结物；该药芯焊丝的熔敷金属中Ti、Nb、V的含量为：Ti 1.8～4.0wt％、Nb 0.8～3.0wt％、V 1.0～6.0wt％。其制备方法包括：(1)准备焊芯原料，粒度控制在60目以下；(2)将第二活性剂对应的各组分混合后烧结，破碎至60目以下；(3)将合金原料与第一活性剂、及第二活性剂混合均匀装入钢带中，制成堆焊用药芯焊丝。本发明堆焊合金硬度高，晶粒细小，耐磨性优良，韧性好，裂纹敏感性低，能够促使高钛铌钒联合强化的埋弧堆焊焊丝得到广泛的应用。
【专利说明】一种高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝及其制备方法，属于焊接【技术领域】。
【背景技术】
[0002] Ti、Nb、V是强烈的碳、氮化物形成元素，特别是TiC具有很高的熔点，且硬度是在 MC系碳化物中最高的，是耐磨堆焊材料中极为理想的强化相。细小弥散分布的TiC、NbC、 VC对阻碍晶粒的长大起到良好的作用，同时，Ti、Nb、V可以与溶解于焊接熔池中的氮形成 (Ti，Nb, V)N或（Ti, Nb, V)(N，C)。这些颗粒均能阻止形变奥氏体的动态再结晶的发生及奥 氏体再结晶晶粒的长大，细化晶粒，起到细晶强化的作用。因此Ti、Nb、V成为高性能堆焊材 料获得优良力学性能的首选。
[0003] 然而在埋弧堆焊过程中，需要焊剂进行熔池及焊道的保护，焊剂在高温下熔化，液 态熔渣与正在结晶的焊缝金属表面进行反应，直到熔渣凝固时为止。反应的产物是在金属 表面上形成一层氧化膜，这层氧化膜在一定条件下对渣壳脱落起着决定性的作用。堆焊药 芯焊丝中存在数量较多的 Cr、Ti、Nb、V等元素时，当焊道温度大于800°C时，金属离子的扩 散系数比氧的扩散系数要大，氧化膜就会富集这些元素的氧化物，造成脱渣困难。同时这些 氧化物Ti0、Nb0的晶格尺寸一般均比FeO与a -Fe的晶格尺寸更相近，造成脱渣性能更差。 同时TI、Nb、V高温氧化性强，因此堆焊过程中形成的氧化物数量多，导致焊道成型铺展性 及浸润性不好了。因此，如何提高高Ti、Nb、V强化的堆焊焊丝的脱渣性能成了制取高性能 堆焊焊丝的迫切需求。
【发明内容】
[0004] 针对目前具有优良力学性能的高Ti、Nb、V埋弧堆焊合金与脱渣性、成型性不能兼 顾的缺点，本发明的目的在于提供一种具有优良的脱渣性能及成型性能的高钛铌钒强化的 埋弧堆焊药芯焊丝。
[0005] 本发明的另一目的在于提供一种所述高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝的制备方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝，该药芯焊丝的焊芯包括以下成分：合金成分、第 一活性剂、第二活性剂，其中，第一活性剂为氧化镁、硅钙钡铝合金和氟化钙，粒度控制在80 目以下；第二活性剂为氧化铈、氧化铒、硅酸锰、氟硼酸钾、碳酸钾与钾水玻璃的烧结物；该 药芯焊丝的熔敷金属中Ti、Nb、V的含量为：TiL 8?4. 0wt%、Nb 0. 8?3. 0wt%、V I. 0? 6. Owt % 〇
[0008] 本发明的高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝中，根据对堆焊熔敷金属组成具体要求选择 合金成分，主要包括铬、碳、锰、硅、铁、钛、铌、钒等。
[0009] 本发明的高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝中加入了活性剂，其中第一活性剂的加入用 于调整焊道的成型、浸润性及部分去除夹杂，防止在焊缝金属表面生成数量众多的氧化物， 避免熔渣在焊缝表面产生外延共生的矿物体。第二活性剂用于调整渣的活度，利于脱渣，同 时具有改善焊道成型、浸润性等作用。
[0010] 优选地，所述第一活性剂中各组分的质量百分含量分别为：氧化镁1〇?80%，硅 钙钡铝合金0?50 %，氟化钙10?90 %。
[0011] 优选地，所述第二活性剂的烧结原料中各组分之间的配比为：碳酸钾10?46%， 硅酸锰8?60%，氧化铈0?37%，氧化铒0?10%，氟硼酸钾0?24%，钾水玻璃20? 25%。
[0012] 所述钾水玻璃的模数为3,波镁度为40° Β?。
[0013] 优选地，所述第一活性剂和第二活性剂的总量占整个焊芯的8?36%。
[0014] 为保证堆焊药芯焊丝中Ti、Nb、V的含量，本发明的堆焊药芯焊丝采用的填充系数 为 30%。
[0015] 一种所述高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
[0016] (1)准备焊芯原料，合金原料的粒度控制在60目以下，第一活性剂的粒度控制在 80目以下；
[0017] ⑵将第二活性剂对应的各组分混合后烧结，烧结温度为150°c，烧结时间约a， 烧结后的物质进行破碎处理，粒度控制在60目以下；
[0018] (3)将合金原料与第一活性剂、及第二活性剂混合均匀装入钢带中，制成堆焊用药 芯焊丝。
[0019] 药芯焊丝的制作属于工业成熟技术，其原理是：购买药芯焊丝专用低碳钢薄钢带， 用专用设备将薄钢带轧成半圆形状如U型等，将合金粉末加入形成焊芯，乳制封口，形成了 很长很细的包有焊芯的金属管，然后经过乳制或冷拉拔，形成直径为Φ2. 4mm?Φ4_的药 芯焊丝成品。
[0020] 本发明的优点在于：
[0021] 本发明堆焊合金硬度高，晶粒细小，耐磨性优良，韧性好，同时裂纹敏感性低，能够 促使高钛铌钒联合强化的埋弧堆焊焊丝得到广泛的应用。
[0022] 本发明的焊丝具有良好的脱渣性及成型性，同时由于焊芯中加入了数量众多的钛 铌钒有利于晶粒细化（本发明中获得的晶粒一般小于30 μ m)，晶粒细化有利于堆焊材料强 韧性能及力学性能的提高，可用于大直径的支承辊、工作辊、热轧辊、磨煤辊、叶片、破碎辊、 破碎机锤头等产品的堆焊修复和预保护，既可作为缓冲层也可作为工作层。
【具体实施方式】
[0023] 以下通过实施例对本发明作进一步详细说明，但所列举的实施例并不用于限制本 发明。
[0024] 实施例
[0025] 1、第一活性剂的混合比例
[0026] 将第一活性剂的物质按比例混合，粒度控制在80目以下。其中氧化镁的含量为 10?80%，硅钙钡铝合金的含量为0?50%，氟化钙的含量为10?90%，典型的比例如表 1所示：
[0027] 表1第一活性剂组成的比例关系（总重为IOOOg)
[0028]
【权利要求】
1. 一种高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝的焊芯包括以下成分： 合金成分、第一活性剂、第二活性剂，其中，第一活性剂为氧化镁、硅钙钡铝合金和氟化钙， 粒度控制在80目以下；第二活性剂为氧化铈、氧化铒、硅酸锰、氟硼酸钾、碳酸钾与钾水玻 璃的烧结物；该药芯焊丝的熔敷金属中Ti、Nb、V的含量为：Ti 1. 8?4. Owt%、Nb 0. 8? 3. Owt %、V 1. 0 ?6. Owt %。
2. 根据权利要求1所述的高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述第一活性剂 中各组分的质量百分含量分别为：氧化镁10?80 %，硅钙钡铝合金0?50 %，氟化钙10? 90%。
3. 根据权利要求1所述的高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述第二活性剂 的烧结原料中各组分之间的配比为：碳酸钾10?46 %，硅酸锰8?60 %，氧化铈0?37 %， 氧化铒0?10%，氟硼酸钾0?24%，钾水玻璃20?25%。
4. 根据权利要求1所述的高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述钾水玻璃的 模数为3,波镁度为40° B6。
5. 根据权利要求1所述的高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述第一活性剂 和第二活性剂的总量占整个焊芯的8?36%。
6. 根据权利要求1所述的高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述高钛高铌埋 弧堆焊药芯焊丝的填充系数为30%。
7. -种权利要求1所述的高钛高铌埋弧堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，包括 以下步骤： (1) 准备焊芯原料，合金原料的粒度控制在60目以下，第一活性剂的粒度控制在80目 以下； (2) 将第二活性剂对应的各组分混合后烧结，烧结温度为150°C，烧结时间约2h，烧结 后的物质进行破碎处理，粒度控制在60目以下； (3) 将合金原料与第一活性剂、及第二活性剂混合均匀装入钢带中，制成堆焊用药芯焊 丝。
【文档编号】B23K35/24GK104384745SQ201410504391
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】王清宝, 眭向荣, 张振邦, 沈亚威, 王立志, 肖静, 白波 申请人:中冶建筑研究总院有限公司, 辽宁民盛重工有限公司