本发明涉及焊接材料技术领域，尤其涉及一种轧辊堆焊用药芯焊丝。
背景技术：
轧辊是轧钢厂轧钢机上的重要零件，作为钢铁行业一种重要的生产部件，具有消耗量大，费用昂贵等特点；轧辊工作条件复杂，容易受到损坏，对于损坏导致的失效轧辊，可以采用堆焊的方法进行修复，从而延长其使用寿命。目前，焊接材料存在配方成分不合理，与母材结合强度不高，堆焊层容易出现裂纹，且堆焊层在韧性、硬度、抗蠕变性、耐磨性和耐腐蚀性方面还有待加强；因此，研制出一种综合性能好，利于失效轧辊堆焊修复的药芯焊丝是目前急需解决的问题。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种轧辊堆焊用药芯焊丝，其具有飞溅小，成型好，与母材结合强度高，同时堆焊层具有优异的韧性、硬度、抗蠕变性、耐磨性和耐腐蚀性，有效延长了轧辊的使用寿命，具有良好的经济效益。
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝，由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成，药芯粉末的原料按重量份包括：合金粉末70-90份、氧化镁粉末4-8份、氧化铝粉末4-6份、氧化钙粉末4-6份、氧化铁粉末1-3份、二氧化硅粉末5-9份、二氧化钛粉末12-20份。
优选地，钢带为低碳钢钢带，其按质量分数包括以下组分：c：0.05-0.12、mn：0.18-0.35％、v：0.1-0.2％、ce：0.02-0.05％、nd：0.02-0.05％，余量为铁及不可避免的杂质。
优选地，药芯粉末按以下工艺进行制备：将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀，在520-550℃下烧结2-2.5h，碾碎，与合金粉末混合均匀，过120-150目筛，得到药芯粉末。
优选地，合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：2-4％、b：0.2-0.3％、ti：1-1.8％、mn：3-5％、si：2-4％、cr：15-17％、nb：2.5-3％、v：1.5-2.5％、al：1-2％、cu：0.5-1.2％、ni：0.3-0.5％、sr：0.05-0.1％、nd：0.1-0.2％、la：0.1-0.2％、y：0.1-0.2％，其余为fe及不可避免的杂质。
优选地，合金粉末中，c、b、ti满足以下关系式：wti＝0.4×wc+0.5×wb+r其中，r＝0.18％～0.22％，wti、wc、wb分别表示c、b、ti在合金粉末中的质量百分数。
优选地，其焊接工艺参数如下：焊接电流为350-380a，电弧电压为35-38v，焊接速度为510-530mm/min，焊丝伸出长度为25-28mm，层间温度为160-180℃。
优选地，焊接保护气体按体积分数由80％ar和20％co2组成。
本发明轧辊堆焊用药芯焊丝按照以下工艺进行制备：将钢带清洗、烘干，制成u形槽，然后将药芯填充于u形槽中，再将钢带闭合，经逐级拉拔减径至药芯焊丝的直径为2-3mm，再将焊丝矫直，盘丝，密封包装。
本发明中选用的钢带为低碳钢钢带，通过合理设置各组分含量，使钢带具有良好的加工性能，有利于药芯焊丝的拉拔减径，与药芯配合，具有细化熔滴、提高焊接速度与改善堆焊层淬透性等作用，从而提高堆焊层整体性能；药芯的合金粉末中，通过控制c、b、ti的含量，使其三者满足一定的函数关系，一方面b、ti的加入使药芯焊丝具有良好的脱氧、脱氮效果，降低堆焊层的气孔敏感性，防止堆焊层出现开裂现象，使堆焊层成型美观，无明显波纹，同时ti元素与o元素生成tio，与sr配合，作为变质剂，起到良好的变质效果，有效细化了组织晶粒，同时避免晶界腐蚀，改善了堆焊层的组织结构，提高堆焊层的耐腐蚀性和抗蠕变性，另一方面，c、b、ti配合生成了硬质相颗粒tic和tib2，提高了初生碳化物的形核率，增加了结晶形核质点，同时抑制了初生碳化物的生长，使得初生碳化物数量多，面积小，其弥散分布在初生碳化物和堆焊层基体中，起到镶嵌钉扎作用，使堆焊层具有良好的耐磨性、韧性、硬度、抗开裂和抗碾压性；通过控制合金粉末中的cr、nb、v的含量，在堆焊层中生成了强碳化物cr23c6、nbc、vc，在结晶过程中形成形核基体，强碳化物弥散分布在堆焊层中，且数量较多，增加了晶核数量，有效阻碍了初生碳化物的生长，细化了组织晶粒，促进枝晶破碎，提高位错密度，显著提高堆焊层的韧性、屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐腐蚀性和抗开裂性；再通过控制合金粉末中mn、si的含量，使药芯焊丝具有良好的脱氧、脱氮效果，有效降低堆焊层中氮、氧的含量，降低堆焊层的气孔敏感性，同时细化了组织晶粒，提高了堆焊层整体力学性能；稀土元素与al配合，具有良好的固氮作用，有效抑制了堆焊层中生成脆性物质fe4n而产生的时效现象；并且在合金粉末中控制b、ti的含量，易于形成针状铁素体，在堆焊层中起到阻碍晶粒长大的作用，提高堆焊层组织的致密性，进一步提高堆焊层的耐磨性、硬度、韧性和抗开裂性，有效延长了轧辊的使用寿命；药芯中氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末之间相互配合，作为造渣剂，经烧结后流动性好，密度大，药芯焊丝填充率高，焊接时可提高堆焊层组织的方向性和结晶过程中产生的内应力，改善焊渣的物理性能，焊渣均匀覆盖在堆焊层表面，增强焊渣的保护效果和脱渣性能，并且脱渣后在堆焊层表面无明显波纹，堆焊层表面成型美观，减少氢气孔产生的倾向性，同时具有良好的稳弧作用，飞溅小，有效提高药芯焊丝的利用率。本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝，其具有飞溅小，成型好，与母材结合强度高，同时堆焊层具有优异的韧性、硬度、抗蠕变性、耐磨性和耐腐蚀性，有效延长了轧辊的使用寿命，具有良好的经济效益。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝，由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成，药芯粉末的原料按重量份包括：合金粉末70份、氧化镁粉末8份、氧化铝粉末4份、氧化钙粉末6份、氧化铁粉末1份、二氧化硅粉末9份、二氧化钛粉末12份。
其中，钢带为低碳钢钢带，其按质量分数包括以下组分：c：0.05、mn：0.35％、v：0.1％、ce：0.05％、nd：0.02％，余量为铁及不可避免的杂质；
药芯粉末按以下工艺进行制备：将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀，在520℃下烧结2.5h，碾碎，与合金粉末混合均匀，过120目筛，得到药芯粉末；
合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：2％、b：0.2％、ti：1％、mn：5％、si：4％、cr：17％、nb：2.5％、v：2.5％、al：1％、cu：1.2％、ni：0.3％、sr：0.1％、nd：0.1％、la：0.2％、y：0.1％，其余为fe及不可避免的杂质；
其焊接工艺参数如下：焊接电流为350a，电弧电压为35v，焊接速度为510mm/min，焊丝伸出长度为25mm，层间温度为160℃。
实施例2
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝，由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成，药芯粉末的原料按重量份包括：合金粉末90份、氧化镁粉末4份、氧化铝粉末6份、氧化钙粉末4份、氧化铁粉末3份、二氧化硅粉末5份、二氧化钛粉末20份。
其中，钢带为低碳钢钢带，其按质量分数包括以下组分：c：0.12、mn：0.18％、v：0.2％、ce：0.02％、nd：0.05％，余量为铁及不可避免的杂质；
药芯粉末按以下工艺进行制备：将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀，在550℃下烧结2h，碾碎，与合金粉末混合均匀，过150目筛，得到药芯粉末；
合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：4％、b：0.3％、ti：1.8％、mn：3％、si：2％、cr：15％、nb：3％、v：1.5％、al：2％、cu：0.5％、ni：0.5％、sr：0.05％、nd：0.2％、la：0.1％、y：0.2％，其余为fe及不可避免的杂质；
其焊接工艺参数如下：焊接电流为380a，电弧电压为38v，焊接速度为530mm/min，焊丝伸出长度为28mm，层间温度为180℃。
实施例3
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝，由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成，药芯粉末的原料按重量份包括：合金粉末80份、氧化镁粉末6份、氧化铝粉末5份、氧化钙粉末5份、氧化铁粉末2份、二氧化硅粉末6.5份、二氧化钛粉末15份。
其中，钢带为低碳钢钢带，其按质量分数包括以下组分：c：0.08、mn：0.24％、v：0.15％、ce：0.04％、nd：0.03％，余量为铁及不可避免的杂质；
药芯粉末按以下工艺进行制备：将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀，在535℃下烧结2.2h，碾碎，与合金粉末混合均匀，过130目筛，得到药芯粉末；
合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：3％、b：0.24％、ti：1.32％、mn：4.2％、si：3％、cr：16.2％、nb：2.8％、v：2.1％、al：1.6％、cu：0.95％、ni：0.42％、sr：0.07％、nd：0.16％、la：0.16％、y：0.15％，其余为fe及不可避免的杂质；
其焊接工艺参数如下：焊接电流为360a，电弧电压为36v，焊接速度为520mm/min，焊丝伸出长度为26mm，层间温度为170℃。
实施例4
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝，由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成，药芯粉末的原料按重量份包括：合金粉末75份、氧化镁粉末7.5份、氧化铝粉末4.6份、氧化钙粉末5.6份、氧化铁粉末1.2份、二氧化硅粉末8.5份、二氧化钛粉末13.5份。
其中，钢带为低碳钢钢带，其按质量分数包括以下组分：c：0.07、mn：0.32％、v：0.12％、ce：0.04％、nd：0.03％，余量为铁及不可避免的杂质；
药芯粉末按以下工艺进行制备：将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀，在540℃下烧结2.1h，碾碎，与合金粉末混合均匀，过120目筛，得到药芯粉末；
合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：2.5％、b：0.28％、ti：1.14％、mn：3.5％、si：3.4％、cr：15.6％、nb：2.8％、v：1.8％、al：1.8％、cu：0.7％、ni：0.45％、sr：0.06％、nd：0.18％、la：0.12％、y：0.18％，其余为fe及不可避免的杂质；
其焊接工艺参数如下：焊接电流为360a，电弧电压为35v，焊接速度为520mm/min，焊丝伸出长度为28mm，层间温度为165℃。
实施例5
本发明提出的一种轧辊堆焊用药芯焊丝，由药芯粉末和包覆在药芯粉末外侧的钢带组成，药芯粉末的原料按重量份包括：合金粉末85份、氧化镁粉末5.5份、氧化铝粉末5.6份、氧化钙粉末4.6份、氧化铁粉末2.5份、二氧化硅粉末6.5份、二氧化钛粉末18份。
其中，钢带为低碳钢钢带，其按质量分数包括以下组分：c：0.1、mn：0.22％、v：0.16％、ce：0.03％、nd：0.04％，余量为铁及不可避免的杂质；
药芯粉末按以下工艺进行制备：将氧化镁粉末、氧化铝粉末、氧化钙粉末、氧化铁粉末、二氧化硅粉末、二氧化钛粉末混合均匀，在530℃下烧结2.4h，碾碎，与合金粉末混合均匀，过150目筛，得到药芯粉末；
合金粉末按质量百分数包括以下组分：c：3.5％、b：0.26％、ti：1.53％、mn：4.5％、si：2.4％、cr：16.5％、nb：2.8％、v：2.2％、al：1.2％、cu：1％、ni：0.35％、sr：0.08％、nd：0.12％、la：0.18％、y：0.12％，其余为fe及不可避免的杂质；
其焊接工艺参数如下：焊接电流为370a，电弧电压为35v，焊接速度为530mm/min，焊丝伸出长度为25mm，层间温度为180℃。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。