專利名稱：：一種定寬側壓機模塊的表面堆焊材料及堆焊工藝的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及定寬側壓機，特別涉及用于側壓機模塊或鍛造錘頭等冶金工具的表面改性和再生修復的一種耐高溫、耐沖擊定寬側壓機的表面堆焊材料及堆焊工藝。
背景技術：
：隨著連鑄連軋技術的迅速發(fā)展，為了適應板坯軋制過程中寬度的頻繁調整和變換，提高熱軋生產(chǎn)效率，板坯大側壓在線寬度調整技術被廣泛應用于熱軋生產(chǎn)線。作為連鑄和連軋的中間環(huán)節(jié)，板坯調寬技術在整個熱軋生產(chǎn)線上起著重要作用。板坯調寬通常采用立輥軋機軋制調寬和定寬側壓機大側壓調寬兩種方法。定寬側壓機簡稱SP大側壓機，采用了水平步進對向型軋制方式，通過2個對稱運動的模塊對板坯的連續(xù)側壓來實現(xiàn)板坯調寬，與立輥軋機相比，定寬側壓機極大地減少了連鑄板坯的種類和規(guī)格，提高了連鑄和熱軋的一體化水平，同時還降低了板坯頭尾的切損，在調寬效率、板型控制等方面具有很大優(yōu)勢。因此，定寬側壓機己成為當今熱軋機組必不可少的重要設備之一。定寬側壓機在對板坯調寬的過程中，其工作模塊直接與板坯接觸，承受全部的軋制力，處在高溫、高沖擊載荷的工作環(huán)境，工況條件非?？量?。因此，對模塊材質的耐高溫性能、抗沖擊性能及耐磨性能等要求很高。日本專利JP2002194478A公開了一種定寬側壓機模塊的鑄鐵材料，以克服傳統(tǒng)模塊材料的性能不足。其成分質量百分比為3.2-4.2%C、1.0-2.5%Si、0.1-0.6%Mn、1-2.5%Ni、0.2-0.8%Mo、P，10%、S^0.02%、Cr^0.15%、Mg0.04-0.10%，組織中石墨含量215%，尺寸SIOO(im的石墨比例^50%。該模塊材料的優(yōu)點是制造工藝簡單、制造成本低，通過添加適量的Ni、Mo等合金元素，以提高模塊的機械強度和耐磨性能。由于是普通合金球墨鑄鐵材料，組織粗大、碳化物聚集、脆性高，高溫、沖擊狀態(tài)下容易產(chǎn)生熱裂紋和磨損，只適用于低溫、低沖擊載荷的工況條件。日本專利JP2004306119A發(fā)明了一種表面有狹縫的定寬側壓機模塊，有效抑制了與板坯長時接觸位置熱裂紋的產(chǎn)生和擴展。狹縫的寬高比23，大多數(shù)狹縫布置成固定的間距和角度，與板坯進給方向的角度大約為0-90°,最可取的是將狹縫布置成網(wǎng)格形，狹縫間距為5-200mm。美國專利US5600986A(EP0628360A1)公開了一種側壓機模塊更換系統(tǒng)，采用兩種或更多開口形狀的模塊分層布置，采用能夠上下方向互換的夾持方式，用于低碳鋼和不銹鋼等不同類型鑄坯的同計劃側壓減寬，每次側壓減寬過程可以快速進行，不需要反復更換模塊。我國于上世紀八十年代引進日本的定寬側壓機成套設備，國產(chǎn)定寬側壓機模塊制造技術還比較落后，一般采用低合金整體鍛鋼材質，在線軋制7萬噸后，切削20mm后繼續(xù)使用，共可車削5次，模塊使用壽命僅為42萬噸左右，使用壽命短、質量不穩(wěn)定。傳統(tǒng)的進口定寬側壓機模塊采用整體球墨鑄鐵材質，球墨鑄鐵的含C量高、組織粗大，韌性和耐高溫性能不佳，裂紋敏感傾向大，使用過程中容易產(chǎn)生表面龜裂，模塊的使用壽命短、更換頻繁，每次更換后切削量大，不利于使用和維護。球墨鑄鐵材質模塊每次在線使用不足10萬噸，更換后裂紋較深，必須進行切削清除表面裂紋后再使用，球墨鑄鐵材質模塊共可車削加工使用5次，總使用壽命不超過60萬噸。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種定寬側壓機模塊的表面堆焊材料及堆焊工藝，適用于側壓機模塊，采用耐熱合金材質，堆焊層具有優(yōu)異的耐高溫、抗熱裂、耐沖擊、耐磨損、抗腐蝕性能。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是，一種定寬側壓機模塊的表面堆焊材料，其成分質量百分比為C《0.08%Si《0.50%Mn0.50-3.00%Cr15.0-20.0%Mo5.00-15.0%W2.00-8.00%Co5.00-15.0%Nb2.00-6.00%Ti+Re3.00-5.00%S《0.01%P《0.02%余量為Ni。Ni、Cr是保證堆焊金屬抗高溫氧化性和抗黏著磨損的重要元素，而Mo、W、Co、Ti十Re、Nb等合金元素則是保證堆焊金屬的強度、紅硬性和耐磨性的不可缺少元素，這些合金元素的共同作用形成鈷絡鴇合金，其內(nèi)部存在大量的碳化物、金屬間化合物等強化相，使堆焊金屬具有抗高溫、耐磨性能和其它高溫綜合性能。該鎳基高溫合金能滿足100(TC左右高溫熱強性(高溫強度、蠕變抗力、高溫疲勞強度)的抗氧化、抗蝕性的要求，加入了大量的強化元素，如Mo、W、Co、Ti+Re、Nb等，以保證其優(yōu)越的高溫性能。除具有固溶強化作用，高溫合金更依靠Ti等與Ni形成金屬間化合物Y相(Ni3Ti等)的析出強化和部分細小穩(wěn)定MC、M23C6碳化物的晶內(nèi)彌散強化以及Re等對晶界起凈化、強化作用。加大量Cr的目的是進一步提高高溫合金抗氧化、抗高溫腐蝕性能。Nb是固溶強化元素，又是時效強化元素，能提高原子間結合力，阻止位錯運動，避免高溫失塑裂紋的產(chǎn)生。模塊硬度隨Cr含量的增加而提高，而稀土元素的含量在較大范圍內(nèi)，即05%變化時，對硬度的影響幅度不大，但對金屬韌度有著相當?shù)母纳谱饔谩?本發(fā)明的鎳基高溫合金堆焊材料比傳統(tǒng)的1Crl3系列耐熱馬氏體不銹鋼堆焊材料增加了Ni、Cr、Mo、W、Co、Ti+Re、Nb高溫熱強性的合金元素，更適用于高溫、沖擊等惡劣工況條件，1Crl3系列堆焊材料具有更優(yōu)異的抗高溫氧化、耐磨損、抗腐蝕性能。根據(jù)熔著金屬的化學成份，分別選取Cr、Ni、Mo、W、Co、Nb等相應元素的純合金粉，制成直徑為03.24mm的管狀焊絲，即可制成所需的堆焊合金管絲。定寬側壓機模塊一般采用整體鍛造或整體鑄造的制造工藝，尚未見有通過表面堆焊改性改善模塊使用性能的報道，易產(chǎn)生熱裂紋和磨損，影響模塊的使用壽命。本發(fā)明定寬側壓機模塊的表面堆焊材料的堆焊工藝，包括如下歩驟a)堆焊前，模塊本體在加熱爐加熱到40(TC45(TC保溫，b)出爐后模塊置于工裝上方，用前述表面堆焊材料進行堆焊，堆焊時采用電加熱板，保證堆焊層間溫度為35(TC50(TC;c)堆焊后模塊整體進行50(TC650。Cx(l824)h悍后熱處理。堆焊層厚度50mm，有效堆焊層厚度35mm以上。經(jīng)過時效處理后，熔合區(qū)的基體側由于合金元素的擴散、重結晶作用，其組織出現(xiàn)一定的過渡，從而大大地改善了熔合區(qū)的性能，增強了熔敷金屬與基體的結合性能，有效地降低了熔敷金屬在工作過程中的剝落傾向，工件的使用壽命大大增加。采用本發(fā)明的堆焊合金管絲，配合焊劑，即可進行模塊堆焊。由于鎳基合金導熱性差，在焊接時比較容易出現(xiàn)氣孔、熱裂紋、未熔合、變形、咬邊等堆焊缺陷。堆焊前模塊本體必須預熱，堆焊時應選用合理的堆悍工藝參數(shù)并嚴格控制堆焊層間溫度。通過模塊表面堆焊，可大大提高模塊在線使用壽命，降低模塊更換時間，提高模塊總體使用壽命，同時模塊還可以重復堆焊修復再使用，節(jié)省原材料，降低制造成本。本發(fā)明定寬側壓機模塊的表面堆焊材料及堆焊工藝，用于側壓機模塊表面改性處理，模塊在接觸板坯一側表面堆焊鎳基合金材料，堆焊工藝采用熱量集中、氣體保護效果好的手工鎢極氬弧焊，獲得組織均勻、耐高溫性能優(yōu)異、無缺陷的表面堆焊層。模塊本體選用低合金鋼或碳鋼材質，韌性好、強度較高，具有良好的堆焊工藝性能。本發(fā)明的有益效果目前，采用進口的球墨鑄鐵材質定寬側壓機模塊，每次使用壽命為在線軋制鋼坯10萬噸左右，由于表面熱裂紋較深，表面清除裂紋的切削量較大，重復表面加工再使用不足5次，合計使用壽命為在線軋制鋼坯60萬噸，模塊即整體報廢。本發(fā)明的表面堆焊定寬側壓機模塊，每次能在線軋制鋼坯20萬噸，只需切削表面堆焊層約5mm、清除表面裂紋后就可繼續(xù)使用，每次堆焊修復后，通過表面加工，共可重復使用6次，合計使用壽命為在線軋制鋼坯140萬噸，之后再重新堆焊修復，再次投入使用。本發(fā)明表面堆焊定寬側壓機模塊大大提高了在線使用壽命，延長了模塊更換周期，模塊可重復堆焊修復再使用，模塊的總體使用壽命提高5倍以上。具體實施例方式本發(fā)明實施例參見表2。模塊本體材料可以采用42CrMo材質，調質處理，硬度HB235-285，以保證模塊本體材料的強韌性良好。實施例1堆焊前，模塊本體在加熱爐加熱到40(TC保溫；出爐后模塊置于工裝上方，用前述表面堆焊材料進行堆焊，堆焊時采用電加熱板，保證堆焊層間溫度為40(TC;堆焊后模塊整體進行60(TCx24h焊后熱處理。堆焊層厚度50mm，有效堆焊層厚度40mm以上。實施例2堆焊前，模塊本體在加熱爐加熱到45(TC保溫，出爐后模塊置于工裝上方，用前述表面堆焊材料進行堆焊，堆焊時采用電加熱板，保證堆焊層間溫度為5:0(TC;堆焊后模塊整體進行65(TCx20h焊后熱處理。堆焊層厚度50mm，有效堆焊層厚度35mm以上。按表1所示化學成份制作本發(fā)明的模塊堆焊材料，對比例的整體鑄造球墨鑄鐵材料。7表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>采用實施例的模塊堆焊材料和對比例材料，采用相應的堆焊和鑄造工藝分別制作試料，然后分別加工成04Ox5Omm的冷熱疲勞試樣，經(jīng)50°C—80(TC的急冷急熱循環(huán)疲勞試驗，結果實施例試樣經(jīng)IOOO次循環(huán)裂紋均不超過5mm，而球墨鑄鐵材質對比例試樣經(jīng)10次循環(huán)裂紋深度超過15mm。本發(fā)明模塊堆焊材料耐高溫性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的球墨鑄鐵模塊材料，完全滿足定寬側壓機模塊循環(huán)修復使用的要求。權利要求1.一種定寬側壓機模塊的表面堆焊材料，其成分質量百分比為C≤0.08％Si≤0.50％Mn0.50-3.00％Cr15.0-20.0％Mo5.00-15.0％W2.00-8.00％Co5.00-15.0％Nb2.00-6.00％Ti+Re3.00-5.00％S≤0.01％P≤0.02％余量為Ni。2.如權利要求1所述的定寬側壓機模塊的表面堆焊材料的堆焊工藝，包括如下步驟a)堆焊前，模塊本體在加熱爐加熱到40(TC45(TC保溫，b)出爐后模塊置于工裝上方，用權利要求1所述表面堆焊材料進行堆焊，堆焊時采用電加熱板，保證堆焊層間溫度為350°C500°C;c)堆焊后模塊整體進行50(TC650。Cx(l824)h焊后熱處理。3.如權利要求2所述的定寬側壓機模塊的表面堆焊材料的堆焊工藝，其特征是，堆焊后有效堆焊層厚度35mm以上。4.如權利要求2所述的定寬側壓機模塊的表面堆焊材料的堆焊工藝，其特征是，模塊本體選用低合金鋼或碳鋼材質。全文摘要一種定寬側壓機模塊的表面堆焊材料及其堆焊工藝，堆焊材料成分質量百分比為C≤0.08％、Si≤0.50％、Mn0.50-3.00％、Cr15.0-20.0％、Mo5.00-15.0％、W2.00-8.00％、Co5.00-15.0％、Nb2.00-6.00％、Ti+Re3.00-5.00％、S≤0.01％、P≤0.02％、余量為Ni。其堆焊工藝包括如下步驟a)堆焊前，模塊本體在加熱爐加熱到400℃～450℃保溫，b)出爐后模塊置于工裝上方，用嵌述表面堆焊材料進行堆焊，堆焊時采用電加熱板，保證堆焊層間溫度為350℃～500℃；c)堆焊后模塊整體進行500℃～650℃×(18～24)h焊后熱處理。本發(fā)明采用耐熱合金材質，堆焊層具有優(yōu)異的耐高溫、抗熱裂、耐磨損、抗腐蝕性能。文檔編號B23K35/30GK101612695SQ20081003941公開日2009年12月30日申請日期2008年6月23日優(yōu)先權日2008年6月23日發(fā)明者孫大樂,江光彪申請人:寶山鋼鐵股份有限公司