[發明專利]一種堆焊復合再制造支承輥的蓋面堆焊材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410443276.7
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104209663A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 王清寶;王立志;劉景鳳;肖靜;白波;眭向榮;張迪;王英杰;李俠
• 申請（專利權）人: 中冶建筑研究總院有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青;熊國裕

技術領域

本發明涉及一種堆焊復合再制造支承輥的蓋面堆焊材料及其制備方法，尤其涉及堆焊復合再制造大型Cr5支承輥的蓋面堆焊材料及其制備方法，屬于堆焊技術領域。

背景技術

大型Cr5冶金支承輥尺寸、重量大且性能要求高、制造周期長。傳統制造工藝需歷經電爐冶煉、爐外精煉、鑄造、鍛造、多次熱處理和機加工等繁雜工序，需要消耗大量能源，而且要排出大量的廢水、廢氣和廢渣。而且大型冶金支承輥服役條件惡劣，工作過程中磨損嚴重，易出現裂紋、剝落等表面缺陷，造成過早的報廢，通常軋輥報廢時其金屬損耗僅為總重的15％左右。目前國內大部分報廢支承輥當作原料回爐冶煉，造成資源和能源的巨大浪費。國內大型支承輥年需求量超過300支(直徑大于1m)，因此針對大型支承輥的堆焊修復工藝技術的研究具有重要意義。

堆焊再制造是焊接領域中的一個重要分支，是一種表面技術處理工藝方法，它是采用焊接方式在零件表面堆敷一層具有一定性能材料的工藝過程。對廢舊大型支承輥進行再制造工程處理，可挖掘出巨大的剩余價值，再制造新品的成本約為原品的50％，而使用壽命能達到甚至超過原品，且能降低能耗60％以上，節約材料70％以上。因此堆焊再制造大型冶金支承輥可以大幅度減排、節能和降耗，具有明顯的資源、環保和社會效益，具有可持續發展前景。

目前，國內外對大型支承輥的堆焊修復僅僅處于摸索階段，常用的堆焊材料組織主要為傳統的馬氏體+殘余奧氏體，合金體系主要為Cr5或Cr13系。由于堆焊熔敷金屬中存在一定量的殘余奧氏體，經常導致兩個比較嚴重的后果：一是堆焊過程中或堆焊后表面產生裂紋，有文獻分析指出裂紋沿殘奧擴展；二是軋輥在軋鋼過程中，支承輥與熱軋工作輥接觸相互擠壓，由于應力誘發相變，這部分殘余奧氏體在壓應力的作用下轉變成馬氏體，造成內部巨大的應力，同時產生“冷作硬化現象”，導致支承輥產生裂紋或支承輥硬化后硬度變高嚴重損害工作輥，影響正常的軋鋼生產。因此蓋面堆焊材料的力學性能及組織尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種堆焊復合再制造支承輥的蓋面堆焊材料，適合堆焊大型Cr5支承輥。

本發明的另一目的在于提供一種所述堆焊復合再制造支承輥的蓋面堆焊材料的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種堆焊復合制造工作輥的蓋面堆焊材料，該蓋面堆焊材料熔敷金屬中該蓋面堆焊材料熔敷金屬按重量百分比計含有以下成分：C：0.1～0.3％；Mn：1.0～2.8％；Si：0.3～1.8％；Cr：5.0～8.0％；Ti：0.01～1.0％；V：3.0～10％；W：0～1.0％；Mo：1.0～6.0％；Co：0.2～2.0％；Ca+Ba：0～0.4％；稀土氧化物：0～0.3％；余量為Fe及其它不可避免的雜質。

在所述蓋面堆焊材料中，所述稀土氧化物為Er₃O₂+CeO₂。

所述蓋面堆焊材料中加入鋇鈣合金及稀土氧化物(Er₃O₂+CeO₂)可以改善堆焊熔敷金屬夾雜物分布，凈化熔敷金屬，增加金屬的流動性及細化晶粒，提高堆焊材料的抗裂性能。

所述蓋面堆焊材料中加入了3％以上的釩形成高釩堆焊材料，配用高堿度堆焊焊劑，具有良好的脫渣性能及工藝性能，釩在堆焊熔敷金屬中一方面形成碳化物，另一方面固溶強化金屬。

所述蓋面堆焊材料中雜質P、S可適當高一些，但是P的含量低于0.024％，且雜質S含量低于0.012％。

采用所述蓋面堆焊材料堆焊復合再制造大型Cr5支承輥時，層溫保持在300℃以上，堆焊完畢后經550℃回火后組織主要是貝氏體和馬氏體的混合組織，堆焊熔敷金屬常溫時的相關性能參數為：

抗拉強度：σ_b＞1550MPa；

斷后伸長率：A＞10％；

斷面收縮率：Z＞26％。

采用上述材料及工藝在堆焊復合再制造支承輥時，堆焊金屬厚度在50mm～100mm時在保持強度變化不大的情況下，具有優良的抗裂性能及塑韌性能，能夠滿足Cr5大型支承輥的工況，大大降低軋輥消耗成本，完全克服了現有復合再制造大型Cr5支承輥堆焊材料存在的缺陷。

一種所述堆焊復合制造工作輥的蓋面堆焊材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照蓋面堆焊材料中各組成成分之間的配比選擇相應的化合物或合金粉體，按比例混合均勻得到蓋面材料粉體；