專利名稱：一種熱浸鍍用沉沒輥和穩(wěn)定輥的復合堆焊方法
技術領域：
本發(fā)明涉及合金材料堆焊技術領域，尤其涉及一種用于熱鍍鋁鋅鍋、鋁鋅鍋、熱鍍鋅鍋、熱鍍鋅鋁鍋、熱鍍純鋁鍋內的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體，在其表面復合堆焊鈷基合金材料的方法。
背景技術：
熱浸鍍鋁鋅生產設備包括有熱鍍鋁鋅鍋、沉沒輥和穩(wěn)定輥，以及其它支撐部件。在工作狀態(tài)下，沉沒輥和穩(wěn)定輥浸沒于裝有鋅鋁合金熔液的熱鍍鋁
鋅鍋中，并在450 - 550。C的溫度范圍下工作。
由于沉沒輥或穩(wěn)定輥一直浸沒于高溫的鋅鋁合金熔液中，不但經受著鋅鋁合金熔液的腐蝕和磨損，還會由于粘渣等原因造成生產出的產品存在質量缺陷，如表面溝槽印、鋅花不均等，使沉沒輥或穩(wěn)定輥的使用壽命不穩(wěn)定，更換頻繁，產品質量不穩(wěn)定。
目前沉沒輥或穩(wěn)定輥所用的材質大都采用00Crl7Nil4Mo2 (相當于SUS316L材質)、1Crl3等不銹鋼材質。這些材質具有一定的耐腐蝕性能，但其耐磨損性能較低。為了提高其耐磨損性能，通常在制造時或在修復時在其輥體表面上采用熱涂鍍耐磨損材料的方法。熱涂鍍由于生產效率高，目前在冶金和鍍層鋼板行業(yè)得到了較為廣泛的應用。熱涂鍍方法雖然簡單實用， 一般在輥面噴涂Co-WC或MoB/CoCr-WC等作為耐腐蝕耐磨損層，由于材質和噴涂工藝等原因造成耐腐蝕耐磨損層存在如裂紋、不致密等缺陷，加之鍍液的滲透能力較強，很容易滲透過噴涂層而腐蝕輥面造成噴涂層失效，同時噴涂層的缺陷也容易粘渣。然而，在使用過程中，由于粘渣等原因容易造成生產出的產品存在質量缺陷，如表面溝槽印、鋅花不均等。由于涂層與輥體基體不銹鋼材質的結合強度不夠高，其涂層材料耐熱耐腐蝕性能不夠高，因此容易造成沉沒輥或穩(wěn)定輥表面涂層的剝離和脫落，表面腐蝕嚴重，導致最終產品的質量出現(xiàn)缺陷或不合格，從而造成沉沒輥和穩(wěn)定輥在每次修復后產品質量不穩(wěn)定，使用壽命不長，更換頻繁。

發(fā)明內容
合金材料在沉沒輥和穩(wěn)定輥輥體表面進行復合堆焊的方法。用該方法制備的沉沒輥和穩(wěn)定輥，由于使用了耐熱耐腐蝕的鈷基合金材料，工作面表現(xiàn)出良好的耐熱、耐腐蝕以及耐磨性能。在熱鍍鋁鋅液、熱鍍鋅液、熱鍍鋅鋁、熱鍍純鋁液等熱鍍鋁鋅工作條件下，具有足夠的強度和耐熱疲勞性能。其輥體基體的耐熱不銹鋼材質和在其上堆焊的鈷基合金材質具有足夠的結合強度。
與現(xiàn)有的0 OCr 17N i 14Mo2 、 1 Cr 13不4秀鋼材質以及在4昆面噴涂耐腐蝕層的沉沒輥和穩(wěn)定輥相比，其工作層的堆焊材質不會脫落，耐腐蝕耐磨損強度提高，沉沒輥和穩(wěn)定輥的工作壽命和穩(wěn)定性大大提高。同時還提高了其導熱性能和延伸率，降低了熱膨脹系數(shù)和彈性模數(shù)。
本發(fā)明所采用的技術方案是熱浸鍍用沉沒輥和穩(wěn)定輥的復合堆焊方法的特點在于沉沒輥和穩(wěn)定輥輥體的基體采用鐵素體或奧氏體或奧氏體與鐵素體的耐熱不銹鋼鐵基材料，在其基體上堆焊鈷基合金材料工作面，鈷基合金堆焊材料的成分以重量百分比計為10%-40%的&、 0.1%~ 15。/。的Ni、0.01%~5.0o/"々V、 0.01%~5.0%的11、 0.01%~ 1.5。/o的C、 0.01% ~ 20。/o的Fe、0.01%~5.0%的八1、 0.1%~3.0%WMn、 0.01% ~ 5.0。/。的Nb、 0.1% ~ 3.0。/o的Si、0.01 ~ 0.05%的RE,其余為Co和不可避免的雜質。
本發(fā)明的堆焊方法采用以下步驟
1)將制成的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體基體預熱至500 ~ 650°C ,保溫1 ~ 3h,而后以50-150°C/h的速度《爰冷至250-350。C;2 )采用鈷基合金堆焊材料在沉沒輥或穩(wěn)定輥的基體上進行一層或多層堆
焊，每層堆焊的厚度為2-10mm;在每層堆焊后清除表面的焊渣，重復步驟1 )的熱處理過程，再進行下一層堆焊；堆焊時相鄰焊道搭接部分為焊道寬度的30%-80%，焊道間及焊層間在堆焊前的溫度范圍為10°C-50°C;
3 )堆焊結束后將沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體加熱至500 ~ 65(TC ,保溫1 ~ 3h，而后以10-50°C/h的速度緩冷到室溫；
4)對復合堆焊的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體進行粗加工和精加工，并進行平衡試-瞼和一企測。
本發(fā)明的有益效果在于，在沉沒輥和穩(wěn)定輥的基體上采用復合堆焊的方法堆焊鈷基合金材料工作面，使堆焊后的沉沒輥和穩(wěn)定輥在液態(tài)金屬的腐蝕和磨損下，其耐腐蝕和耐磨損性能明顯提高，堆焊工作面與基體的結合強度明顯提高，延伸率好，具有較低的熱膨脹系數(shù)以及良好的耐熱疲勞性能等優(yōu)
證沉沒輥和穩(wěn)定輥的工作面具有耐腐蝕，耐磨損，使用壽命長等優(yōu)異性能，其使用壽命是現(xiàn)有沉沒輥和穩(wěn)定輥的2 - 3倍。


圖1為本發(fā)明的沉沒輥和穩(wěn)定輥的結構示意圖，1-輥體基體，2-堆焊層，3-軸頭；
圖2為堆焊后的沉沒輥和穩(wěn)定輥的堆焊材料結構示意圖，1-基體，2_堆焊層；
圖3為本發(fā)明在使用后的效果圖示；圖4為現(xiàn)有技術在使用后的效果圖示。
具體實施例方式
以下結合本發(fā)明的構成機理、附圖以及實施例對本發(fā)明進行詳細的描述，以說明本發(fā)明與已有技術相比具有顯著的良好效果。
參照圖l和圖2，本發(fā)明采用復合堆焊的方法在熱浸鍍用沉沒輥和穩(wěn)定輥的基體1上堆焊鈷基合金材料2，沉沒輥和穩(wěn)定輥的基體1采用鐵素體或奧氏體或奧氏體與鐵素體的耐熱不銹鋼鐵基材料，這種組織結構的不銹鋼鐵基材料具有耐熱和耐腐蝕的優(yōu)良性能，可作為 一直浸沒于高溫鋅鋁合金熔液中熱浸鍍用沉沒輥和穩(wěn)定輥的基體，該基體同時也必須保證與基體上堆焊的鈷基合金材料有足夠的結合強度，使其在工作中，不僅耐熱和耐腐蝕，還具有耐磨損和不脫落不剝離的性能。
本發(fā)明所采用的鈷基合金堆焊材料的成分以重量百分比計為
10%-40%的&、 0.1% ~ 15。/o的Ni、 0.01% ~ 5.0。/o的V、 0.01% ~ 5.0。/。的Ti、0.01%~ 1.5。/o的C、 0.0P/o 20。/o的Fe、 0.01% ~ 5.0。/o的Al、 0.1% ~ 3.0。/。的Mn、0.01。/0 5.0。/o的Nb、 0.1。/0 3.0。/o的Si、 0.01—0.05%的RE,其余為Co和不可避免的雜質。
其中Cr是鈷基合金的重要合金元素，鉻與鈷能形成一系列不同組織結
構的相和金屬間化合物，同時鉻與碳容易形成Cf7C3、 023(^6碳化物強化相和
固溶強化基體，能顯著提高鈷基合金的室溫和高溫力學性能。鉻含量過低將降低鈷基合金的抗高溫腐蝕性能，鉻含量過高將降低鈷基合金的高溫持久強度。而本發(fā)明10%-40%的Cr含量是經過實驗得出的能保證材料的抗氧化性和耐腐蝕性的優(yōu)選比例范圍，15%-30%的Cr作為最佳范圍。
0.01% ~ 1.5%碳的加入是為了與Cr等合金元素形成碳化物，獲得一定的組織和強度，本發(fā)明優(yōu)選0.5% ~ 1.5%的C; Ni在Co基體中能很好地固溶，在鈷基合金中作為穩(wěn)定a-Co及層錯數(shù)量的主要元素，在鈷基合金中可形成Co3Ni和CoNi3有序相，因此，加入了 0.1。/0 15。/o的Ni，本發(fā)明也選用3% ~10%的Ni作為最佳范圍；本發(fā)明中0.01% ~ 20%的Fe是強烈穩(wěn)定a-Co的元素，且y-Fe與a-Co可無限固溶，可促進鈷基合金中金屬間化合物o相及骨架狀碳化物的生成，本發(fā)明優(yōu)選0.01% ~ 15%的Fe。V和Ti的加入使釩鈥元素的固溶和析出強化了基體組織，并使材料的耐
熱性能顯著地提高。此外，在鈷基材料中還加入了 Nb和稀土元素RE。 Nb具有高溫合金性能，稀土 RE的加入能夠有效地細化材料的結晶組織。加入Nb和稀土元素RE，有效的提高了本發(fā)明的綜合性能，在使用中表現(xiàn)出了優(yōu)良的高溫耐磨性能和抗熱裂性能。
與本發(fā)明所使用的耐熱不銹鋼鐵基材料在高溫下的膨脹系數(shù)相吻合，兩者性能既有良好的結合性，又能發(fā)揮耐熱耐耐腐蝕的最佳性能。
本發(fā)明在實施中所采用的堆焊步驟如下
1 )將制成的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體基體預熱至500 ~ 65(TC ，保溫1 ~ 3h,而后以50-150°C/h的速度緩冷至250-300°C，以消除制備過程中的應力；所述制成的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體基體，可以是離心鑄造或軋制的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體基體，或安裝有軸頭的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體基體，或使用后表面損壞的沉沒輥或穩(wěn)定輥等；
2 )采用鈷基合金堆焊材料在沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體基體上進行一層或多層堆焊，每層堆焊的厚度為2-10mm;每層堆焊后伊除表面的焊渣，將堆焊后的沉沒輥或穩(wěn)定輥再進行預熱至500 ~ 650°C,保溫l 3h，而后以10-50°C/h的速度緩冷至250-30(TC，消除堆焊過程中產生的應力，再進行下一層的堆焊，如此重復，直至達到所要求的總厚度，如本發(fā)明所堆焊的總厚度為2-30mm。但本發(fā)明不局限于該厚度，可根據(jù)產品的要求大于30mm。
本發(fā)明在堆焊時相鄰焊道的搭接堆焊部分為焊道寬度的30%-80%，以使堆焊材料表面結合均勻、平整。各焊道之間及各焊層之間在每次堆焊前保持其溫度范圍為10°C-50°C。
本發(fā)明在采用機器堆焊時采用的焊接電流為250-450A，焊接電壓為20-40V,焊接速度為10O-550誦/min(指堆焊層轉動圓周線速度)；焊接極性
8采用直流反接，焊接電源特性采用具有弧壓反^t的下降外特性，焊弧導前距
離在5 ~ 5 0隱范圍內，焊絲伸出長度為2 0-4 Omm。
3 )將最后一層堆焊后的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體加熱至5GG ~ 65(TC ,保溫1 ~ 3h ，然后以10-5 0 。C /h的速度緩冷到室溫；
4)最后對復合堆焊的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體進行粗加工和精加工，并進行平4lf試-瞼和相關的#全測即可。
本發(fā)明采用了第一層和最后一層焊接后進行預熱并用不同的速度進行緩冷，即第一層采用50-150°C/h的速度緩冷至200-30(TC,以消除在堆焊過程中產生的應力，以及為下一層堆焊保持一定的焊接溫度，使每一層的結合強度以及焊接質量更好，而最后一層焊接則采用10-5(TC/h的速度緩冷至室溫，以使材料的組織和性能達到最佳。
本發(fā)明的堆焊方法可采用焊接設備進行連續(xù)堆焊，間隔堆焊，也可采用手工進行堆焊或交替使用其中的 一種或兩種。如采用手工堆焊則調整堆焊時的電流、壓力等指標；采用焊接設備進行堆焊時，根據(jù)焊接設備的性能進行各項焊接數(shù)據(jù)的常規(guī)選擇。
本發(fā)明可采用電加熱、燃氣加熱、電阻加熱、電;茲感應加熱等方法中的一種或兩種對沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體或基體進行預熱或加熱。
本發(fā)明還采用了 一組鈷基合金堆焊材料的優(yōu)選成分和比例(重量％ ):
15%-30%的0% 3。/o-10y。的Ni、 1.0yo — 3.0。/o的V、 1.0%~3.0%的11、 0.5% ~1.5。/o的C、 5.0% ~ 15。/o的Fe、 0.5% ~ 2.0。/。的A1、 0.5% ~ 2.5。/o的Mn、 0.5% ~ 3.0%的Nb、 0.5。/c) 2.0。/o的Si、 0.02 ~ 0.03%的RE,其余為Co和不可避免的雜質。
實施例l
實施例1采用常規(guī)離心鑄造的方法得到沉沒輥的輥體基體1，其材質為00crl7Nil4Mo2不銹鋼鐵基材料，直徑為①610mm、長度為1860mm、壁厚50mm的沉沒輥基體。將該輥體基體1用電加熱方法預熱至500°C，保溫lh，然后以50°C/h的速度緩冷至250°C，采用鈷基合金焊條，其成分為25%的Cr、5。/。的Ni、 0.ly。的V、 0.1。/。的Ti、 0.8%的C、 6%的Fe、 5%的Al、 0.3%的Mn、 1.5%的Nb、 0.5%的Si、 0.01% RE，其余為Co以及小于0. 05的P和S,在沉沒輥輥體基體上用堆焊設備進行連續(xù)堆焊，每層堆焊的厚度為5mm。當?shù)谝粚佣押负螅脸涠押副砻娴暮冈?，然后將堆焊后的沉沒輥輥體預熱至500°C，保溫lh,以50°C/h的速度緩冷至250-300°C,消除堆焊過程中產生的應力，接著再進行下一層的堆焊，如此反復三次，直至達到所要求的總厚度15 mm。
將堆焊后的沉沒輥輥體加熱到50(TC，保溫2h，而后以10。C/h的速度緩冷到室溫，然后對復合堆焊的沉沒輥輥體進行粗加工和精加工，最后進行離心平^軒i式^險和^r測。
本實施例堆焊的工藝條件為焊接電流250A,焊接電壓25V,焊接速度300mm/min(指堆焊層轉動圓周線速度)，相鄰焊道搭接60%，焊接極性采用直流反接，焊接電源特性采用具有弧壓反饋的下降外特性，焊弧導前距離2Omm,焊絲伸出長度30mm，焊道間及焊層間溫度不超過20°C。
的沉沒輥的工作面與基體結合很好，堆焊的工作層表面沒有剝離現(xiàn)象，且其使用時間明顯高于現(xiàn)有技術的沉沒輥，本發(fā)明的沉沒輥和穩(wěn)定輥經輥面加工后，每次使用時間為15天以上，已有技術的沉沒輥和穩(wěn)定輥的使用時間是3-5天。本發(fā)明的沉沒輥使用時間是現(xiàn)有技術的3倍以上。同時，其工作層的腐蝕和磨損都很小，提高了其使用壽命。
實施例2
實施例2采用軋制的穩(wěn)定輥輥體基體1，直徑為①200mm、長度為1860mm,其基體為SUS316奧氏體耐熱不銹鋼。將該輥體基體用電阻加熱的方法預熱至650°C，保溫3h，而后以150。C/h的速度緩冷至300。C，采用鈷基合金焊條，其成分為20。/。的Cr、 3。/。的Ni、 0.2。/。的V、 0.2。/。的Ti、 0.5。/。的C、 12。/。的Fe、 0.5%的A1、 0.7。/o的Mn、 1.0。/o的Nb、 0.4。/o的Si、 0.02% RE，其余為Co以及小于O. 04的P和S,在穩(wěn)定輥輥體基體上用堆焊機器進行間隔堆焊，每層堆焊的厚度為10mm。當?shù)谝粚佣押负?，伊除其堆焊表面的焊渣，然后將堆焊后的穩(wěn)定輥輥體預熱至600。C，保溫2h，以3(TC/h的速度緩冷至30(TC，消除堆焊過程中產生的應力，接著再進行下一層的堆焊，如此反復三次，直至達到所要求的總厚度30 mm。
將堆焊后的穩(wěn)定輥輥體加熱到65(TC，保溫3h,而后以50°C/h的速度緩冷到室溫，然后對復合堆焊的穩(wěn)定輥輥體進行粗加工和精加工，最后進行離心平#^式|全和4全測。
本實施例堆焊的工藝條件為焊接電流300A，焊接電壓30V,焊接速度550mm/min(指堆焊層轉動圓周線速度)，焊道搭接相鄰焊道搭接80%,焊接極性采用直流反接，焊接電源特性采用具有弧壓反饋的下降外特性，焊弧導前距離25mm,焊絲伸出長度35mm，焊道間及焊層間溫度不超過50°C。
將本實施例的穩(wěn)定輥與已有技術的穩(wěn)定輥在相同的機組上使用，本發(fā)明的穩(wěn)定輥的工作面與基體結合很好，堆焊的工作層表面沒有剝離現(xiàn)象，且其使用時間明顯高于現(xiàn)有技術的穩(wěn)定輥，本發(fā)明的穩(wěn)定輥經輥面加工后，每次使用時間為10天以上，已有技術的沉沒輥和穩(wěn)定輥的使用時間是3-5天。本發(fā)明的沉沒輥使用時間是現(xiàn)有技術的3倍以上。同時，其工作層的腐蝕和磨損都很小，提高了其使用壽命。
實施例3
實施例3采用直徑為①61 Omm、長度為186 Omm、壁厚5 Omm的沉沒輥輥體基體，其基體為ZG07Crl9Ni9耐熱不銹鋼，將該輥體基體用燃氣和電;茲感應加熱方法預熱至600。C,保溫2h，然后以100。C/h的速度緩冷至350。C,采用鈷基合
金焊條，其成分為26。/。的Cr、 3。/o的Ni、 1.0。/。的V、 1.0。/o的Ti、 1.5。/。的C、 15%的Fe、 1.0。/o的Al、 1.0。/。的Mn、 2.0。/。的Nb、 1.0。/o的Si、 0.03% RE,其余為Co和小于O. 04的P和S，在沉沒輥輥體基體上用堆焊機器進行連續(xù)堆焊，每層堆焊的厚度為3mm，當?shù)谝粚佣押负?，鏟除其堆焊表面的焊渣，然后將堆焊后的穩(wěn)定輥輥體預熱至60(TC,保溫2h,以3(TC/h的速度緩冷至30(TC，消除堆焊過程中產生的應力，接著再進行下一層的堆焊，如此反復四次，直至達到所要求的總厚度12mm。
將堆焊后的穩(wěn)定輥輥體加熱到60(TC,保溫2h,而后以40°C/h的速度緩冷到室溫，然后對復合堆焊的穩(wěn)定輥輥體進行粗加工和精加工，最后進行離心平纟軒試-瞼和;險測。
本實施例堆焊的工藝條件為焊接電流450A,焊接電壓31V,焊接速度350mm/min，相鄰焊道搭接30%,焊接極性采用直流反接，焊接電源特性采用具有弧壓反饋的下降外特性，焊弧導前距離20mm,焊絲伸出長度25mm,焊道間及焊層間溫度不超過30°C。
將本實施例的穩(wěn)定輥與已有技術的穩(wěn)定輥在相同的機組上使用，本發(fā)明的穩(wěn)定輥的工作面與基體結合很好，堆焊的工作層表面沒有剝離現(xiàn)象，且其使用時間明顯高于現(xiàn)有技術的穩(wěn)定輥，本發(fā)明的穩(wěn)定輥經輥面加工后，每次使用時間為15天以上，已有技術的沉沒輥和穩(wěn)定輥的使用時間是3-5天。本發(fā)明的沉沒輥使用時間是現(xiàn)有技術的3倍以上。而且其工作層的腐蝕和磨損都很小，使用壽命得以延長。
實施例4
采用離心鑄造的型號為00crl7Nil4Mo2的不銹鋼穩(wěn)定輥輥體基體，直徑為①200mm、長度為1860mm。將該輥體基體l用電阻加熱的方法預熱至55(TC ,保溫2h，而后以125。C/h的速度緩冷至250。C，采用鈷基合金焊條，其成分為25%的&、 5。/o的Ni、 0.P/。的V、 0.1。/o的Ti、 1.0。/o的C、 6。/o的Fe、 1.0。/o的Al、0.3。/。的Mn、 0.5。/o的Nb、 0.5。/。的Si、 0.05% RE，其余為Co和小于O. 04的P和S,在穩(wěn)定輥輥體基體上用堆焊機器進行連續(xù)堆焊，第一層堆焊的厚度為3mm,當?shù)谝粚佣押负螅脸涠押副砻娴暮冈?，然后將堆焊后的穩(wěn)定輥輥體預熱至600°C,保溫2h,以30。C/h的速度緩冷至30(TC,消除堆焊過程中產生的應力，接著再進行下二層的堆焊，第二層堆焊的厚度為5誦，堆焊后妒除其堆焊表面的焊渣，重復以上的熱處理過程，消除應力，再進行第三層的堆焊，第三層堆焊的厚度為10mm，直至達到所要求的18mm總厚度。
將堆焊后的穩(wěn)定輥輥體加熱到50(TC,保溫3h，而后以2(TC/h的速度緩冷到室溫，然后對復合堆焊的穩(wěn)定輥輥體進行粗加工和精加工，最后進行離心平tf試-瞼和;險測。
本實施例堆焊的工藝條件為焊接電流350A，焊接電壓30V,焊接速度350mm/min，焊道搭接相鄰焊道搭接50%，焊接極性采用直流反接，焊接電源特性采用具有弧壓反饋的下降外特性，焊弧導前距離40mm范圍內，焊絲伸出長度35mm，焊道間及焊層間溫度不超過10°C。
將本實施例的穩(wěn)定輥與已有技術的穩(wěn)定輥在相同的機組上使用，本發(fā)明的穩(wěn)定輥的工作面與基體結合強度高，堆焊的工作層表面沒有脫落現(xiàn)象，其使用時間明顯高于現(xiàn)有技術的沉沒輥，本發(fā)明的穩(wěn)定輥經輥面加工后，使用時間為15天以上，與現(xiàn)有技術穩(wěn)定輥的使用時間相比，本發(fā)明是現(xiàn)有技術的3倍以上，而且其工作層的腐蝕和磨損明顯低于現(xiàn)有技術的穩(wěn)定輥，提高了穩(wěn)定輥的使用壽命和可靠性。
實施例5
實施例5采用直徑為O610mm、長度為1860mm、壁厚50隨的沉沒輥輥體基體，其基體為00Crl7Nil4Mo2耐熱不銹鋼，將該輥體基體用電加熱方法預熱至530°C,保溫2h,然后以135。C/h的速度緩冷至350。C，采用鈷基合金焊條，其成分為40%的&、腦的Ni、 0.05。/o的V、 0.05。/o的Ti、 0.05。/。的C、 0.05%的Fe、 0.3。/。的A1、 0.30/o的Mn、 5。/o的Nb、 2.5。/。的Si、 0.02% RE,其余為Co和小于O. 05的P和S,在沉沒輥輥體基體上用堆焊機器進行間隔堆焊，每層堆焊的 厚度為8mm。當?shù)谝粚佣押负螅?產除其堆焊表面的焊渣，然后將堆焊后的沉沒 輥輥體預熱至500。C左右，保溫2h,以4(TC/h的速度緩冷至30(TC,消除堆焊 過程中產生的應力，接著再進行下一層的堆焊，如此反復二次，直至達到所 要求的總厚度16mm。
將堆焊后的沉沒輥輥體加熱到53(TC左右，保溫2h，而后以40。C/h的速 度緩冷到室溫，然后對復合堆焊的沉沒輥輥體進行粗加工和精加工，最后進 行離心平纟lf試—險和4企測。
本實施例堆焊的工藝條件為焊接電流300A,焊接電壓25V，焊接速度 500mm/min，相鄰焊道4荅接80%，焊接極性采用直流反接，焊接電源特性采 用具有弧壓反饋的下降外特性，焊弧導前距離30mm，焊絲伸出長度40mm，焊 道間及焊層間溫度不超過4O'C 。
的沉沒輥的堆焊工作層表面沒有剝離現(xiàn)象，使用時間明顯高于現(xiàn)有技術的沉 沒輥，本發(fā)明的沉沒輥經輥面加工后，每次使用時間為12天，是已有技術的 沉沒輥使用時間的4倍。其工作層的腐獨和磨損都很小，使用壽命較長。
實施例6
實施例6是對一個表面磨損的穩(wěn)定輥輥體進行修復，其基體為SUS316奧 氏體耐熱不銹鋼，表面采用特制的鈷基合金焊條，其成分為20。/。的Cr、 3% 的Ni、 0.2%的V、 0.2%的Ti、 0.5%的C、 12%的Fe、 0.5%的Al、 0.7%的Mn、 1.0%的Nb、 0.4%的Si、 0.02% RE,其余為Co和小于0. 04的P和S，修復
時采用同樣的堆焊材料。將該輥體用電阻加熱的方法預熱至500°C ,保溫2h， 以12(TC/h的速度緩冷至25(TC，采用手工操作進行修復堆焊，堆焊厚度約 為5mm,堆焊后將穩(wěn)定輥輥體預熱至500°C，保溫2h，以30。C/h的速度緩冷 至室溫，然后對4昆體進4亍加工以及進4亍平4軒試-驗和4全測。本實施例堆焊的工藝條件為焊接電流250A，焊接電壓20V。
本實施例6的穩(wěn)定輥與已有技術的穩(wěn)定輥在相同的機組上使用結果表明， 本發(fā)明的穩(wěn)定輥堆焊的工作層表面較已有的穩(wěn)定輥腐蝕和磨損較輕，沒有發(fā) 生剝離現(xiàn)象，使用時間高于現(xiàn)有的穩(wěn)定輥，使用時間為10天左右，是已有技 術的3倍或以上，其使用壽命顯著提高。
實施例7
采用型號為0 0c r 17N i 14Mo2的不《秀鋼穩(wěn)定輥輥體基體，產品直徑①2 0 Omm 、 長度為1860mm，將該輥體基體l用電阻加熱的方法預熱至500。C ,保溫2. 5h， 而后以135。C/h的速度緩冷至350。C，采用鈷基合金焊條，其成分為10%的 Cr、 15。/。的Ni、 5。/。的V、 5。/。的Ti、 0.02。/。的C、 20。/。的Fe、 0.1。/。的A1、 0.1%的 Mn、 0.1。/。的Nb、 0.1。/o的Si、 0.04% RE,其余為Co和小于O. 05的P和S，在穩(wěn) 定輥輥體基體上用堆焊機器進行連續(xù)堆焊，每層的堆焊厚度為10誦，當?shù)谝?層堆焊后，4產除其堆焊表面的焊渣，然后將堆焊后的穩(wěn)定輥輥體預熱至500 。C,保溫2. 5h,以35。C/h的速度緩冷至350。C，消除堆焊過程中產生的應力， 接著再進行下二層的堆焊和第二層的堆焊，重復以上的熱處理和堆焊過程， 直到達到堆焊總厚度30誦。
將堆焊后的穩(wěn)定輥輥體加熱到50(TC，保溫2. 5h，而后以35°C/h的速度
緩冷到室溫，然后對復合堆焊的穩(wěn)定輥輥體進行粗加工和精加工，最后進行 離心平衡試驗和^r測。
本實施例堆焊的工藝條件為焊接電流350A，焊接電壓30V，焊接速度 350mm/min，焊道搭接相鄰焊道搭接50%,焊接極性采用直流反接，焊接 電源特性采用具有弧壓反饋的下降外特性，焊弧導前距離40腿范圍內，焊絲 伸出長度35腿，焊道間及焊層間溫度不超過3(TC。
將本實施例的穩(wěn)定輥與已有技術的穩(wěn)定輥在相同的機組上使用，本發(fā)明 的穩(wěn)定輥的工作面與基體結合強度高，堆焊的工作層表面沒有脫落現(xiàn)象，其
15使用時間明顯高于現(xiàn)有技術的沉沒輥，本發(fā)明的穩(wěn)定輥經輥面加工后，使用 時間為10天以上，與現(xiàn)有技術穩(wěn)定輥的使用時間相比，本發(fā)明是現(xiàn)有技術的3 倍或以上，而且其工作層的腐蝕和磨損明顯低于現(xiàn)有技術的穩(wěn)定輥，提高了 穩(wěn)定輥的使用壽命和可靠性。
上述實施例的效果如圖3和圖4所示圖3顯示了將本發(fā)明堆焊的鈷基合金 置于GL鋁鋅鍋內浸泡了58天后的界面形貌效果圖，其左邊為鈷基合金，右邊 為鋁鋅液，從中可明顯看出鋁鋅液浸泡過加工刀痕還在，界面很清晰。而圖4 為現(xiàn)有技術噴涂的鐵基合金在GL鋁鋅鍋內浸泡了 20天后的界面形貌效果圖， 其左邊為鐵基合金，右邊為鋁鋅液，從中可明顯看出鋁鋅液浸泡過，被嚴重 腐蝕的界面已難以區(qū)分。
本發(fā)明的堆焊方法和鈷基合金材料成分及含量雖然沒有在實施例中都例 舉到，但均可進行具體地實施，只要是在本發(fā)明的成分范圍內均可達到本發(fā) 明所述的良好效果。
本發(fā)明的沉沒輥和穩(wěn)定輥采用耐熱不銹鋼基體，并在其上堆焊耐熱耐腐 蝕的鈷基合金工作層， -使用在熱鍍鋁鋅液、熱鍍鋅液、熱鍍鋅鋁、熱鍍純鋁 液等熱鍍鋁鋅工作條件下，表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能和耐磨強度，工作壽命 和穩(wěn)定性大大提高。本發(fā)明可直接在沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體基體上進行堆焊， 也可對已損壞的沉沒輥和穩(wěn)定輥輥體工作面進行^"復或^f'務補。本發(fā)明的方法 還可用于其他在熱鍍鋁鋅工作條件下產品的堆焊。
權利要求
1、一種熱浸鍍用沉沒輥和穩(wěn)定輥的復合堆焊方法，其特征在于沉沒輥和穩(wěn)定輥輥體的基體采用不銹鋼鐵基材料，在其基體上堆焊鈷基合金材料工作面，采用下述步驟進行堆焊1)將制成的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體基體預熱至500～650℃，保溫1～3h，而后以50-150℃/h的速度緩冷至250-350℃；2)采用鈷基合金堆焊材料在沉沒輥或穩(wěn)定輥的基體上進行一層或多層堆焊，每層堆焊的厚度為2-10mm；在每層堆焊后清除表面的焊渣，重復步驟1)的熱處理過程，再進行下一層堆焊；堆焊時相鄰焊道搭接部分為焊道寬度的30％-80％，焊道間及焊層間在堆焊前的溫度范圍為10℃-50℃；3)堆焊結束后將沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體加熱至500～650℃，保溫1～3h，而后以10-50℃/h的速度緩冷到室溫；4)對復合堆焊的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體進行粗加工和精加工，并進行平衡試驗和檢測。
2、 根據(jù)權利要求l所述的沉沒輥或穩(wěn)定輥的復合堆焊方法，其特征在于所采用的鈷基合金堆焊材料的成分以重量百分比計為10%-40%的&、0.1%~15o/"々Ni、 0.01% 5.0。/o的V、 0.01%~5.0%的11、 0.01% ~ 1.5%的。0.01% ~ 200/o的Fe、 0.01% ~ 5.0。/o的Al、 0.1% ~ 3.0Q/o的Mn、 0.01% ~ 5.0Q/o的Nb、0.1。/0 3.0。/。的Si、 O.01~0.05o/0的RE，其余為Co和不可避免的雜質。
3、 根據(jù)權利要求2所述的沉沒輥或穩(wěn)定輥的復合堆焊方法，其特征在于所采用的鈷基合金堆焊材料的優(yōu)選成分以重量百分比計為15%-30%的0、3y。 10o/o的Ni、 1.00/o-3.0o/o的V、 1.0%~3.0%的11、 0.5%~1.5%的。5.0% ~15。/。的Fe、 0.5%~2.0%的八1、 0.5% ~ 2.5。/c)的Mn、 0.5% ~ 3.0。/o的Nb、 0.5% ~/2.0。/o的Si、 0.02- 0.03%的RE,其余為Co和不可避免的雜質。
4、 根據(jù)權利要求1所述的沉沒輥或穩(wěn)定輥的復合堆焊方法，其特征在于 所述的不銹鋼鐵基材料可以是鐵素體或奧氏體或奧氏體與鐵素體的耐熱不銹 鋼鐵基材料。
5、 根據(jù)權利要求1所述的沉沒輥或穩(wěn)定輥的復合堆焊方法，其特征在于 逐層堆焊的厚度可達2-30隨。
6、 根據(jù)權利要求1所述的沉沒輥或穩(wěn)定輥的復合堆焊方法，其特征在于 可采用250-450A的焊接電流，20-40V的焊^接電壓，100-550mm/min的焊接 速度進行堆焊。
7、 根據(jù)權利要求1所述的沉沒輥或穩(wěn)定輥的復合堆焊方法，其特征在于 所述的沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體可以是輥體基體，或是安裝有軸頭的沉沒輥或穩(wěn) 定輥、或使用后表面損壞的沉沒輥或穩(wěn)定輥。
8、 根據(jù)權利要求1所述的沉沒輥或穩(wěn)定輥的復合堆焊方法，其特征在于 可采用焊接設備進行連續(xù)堆焊，間隔堆焊，也可用手工進行堆焊或交替使用 其中的一種或兩種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱浸鍍用沉沒輥和穩(wěn)定輥的復合堆焊方法，其基體采用不銹鋼鐵基材料，在基體上堆焊有鈷基合金工作面，采用的步驟為將制成的沉沒輥或穩(wěn)定輥基體預熱至500～650℃，保溫1～3h，而后以50-150℃/h的速度緩冷至250-350℃，在其基體上堆焊鈷基合金材料，然后進行熱處理消除應力，最后對沉沒輥或穩(wěn)定輥輥體進行粗加工和精加工以及平衡試驗和檢測；本發(fā)明的沉沒輥和穩(wěn)定輥在熱鍍鋁、鋁鋅、鋅鋁、鋅、純鋁液等條件下工作，具有足夠的耐熱耐腐蝕以及耐磨損性能，其基體與工作面結合強度高，沉沒輥和穩(wěn)定輥的使用壽命有很大提高，是現(xiàn)有產品的2-3倍。
文檔編號B23K9/095GK101596635SQ20091015982
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權日2009年7月10日
發(fā)明者武廣波, 賀同正 申請人:攀枝花新鋼釩股份有限公司;攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司