连铸辊堆焊系列材料
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1 连铸辊堆焊系列材料性能及应用 （上海金刚冶金材料有限公司）
摘 要：本文系统的介绍了上海金刚冶金材料有限公司连铸辊堆焊用系列材料性能及应用。 关键词：连铸辊、系列材料、性能、应用
THE PROPERTY & APPLICATION OF SERIES MATERIALS FOR BUILD-UP WELDING CONTINUOUS CASTING ROLLS (SHANGHAI JINGANG METALLURGICAL MATERIALS CO., LTD.)
Abstract: This paper is a systemic introduce : The property & application of series materials for build-up welding continuous casting rolls ,which materials are manufactured by Shanghai Jingang Metallurgical Materials Co., Ltd. Key words: continuous casting rolls ; series materials ; property; application
上海金刚冶金材料有限公司拥有烧结焊剂；熔炼焊剂；管状焊丝；合金粉；轧辊、连铸辊堆焊加工和热喷涂工艺六大系列产品的冶金、焊接材料和热加工工艺的专业厂，其中连铸辊堆焊用的烧结焊剂和管状焊丝是我公司的核心产品，采用国产焊剂和国产管丝的连铸辊堆焊工艺技术是我公司的核心技术。 上海金刚冶金材料有限公司建厂（公司）十几年来，始终依托上海宝山钢铁公司，紧密配合宝钢进口焊材国产化工作中，瞄准国外连铸辊堆焊用烧结焊剂和管状焊丝的新技术、新工艺，连续开发研制320（材质1Cr13Mo ）；320Z（材质1Cr13NiMo ）；320ZA（材质1Cr13Ni4Mo2）；320ZB-1（材质1Cr13Ni2MoV）；320ZB-2（材质1Cr13Ni4MoNbV）；320ZB-N（材质1Cr13Ni4Mo2N）；330（材质1Cr18Ni9N）等七种管丝产品，连续开发研制SJ-11、SJ-12、SJ-81和SJ-13（即BWF-01）等四代烧结焊剂产品。多年来，按照不同类型的连铸辊（整体 2
辊、多节辊、小方坯连铸辊和无磁足辊），配套形成下列四种系列材料。 1、整体辊堆焊材料： 第一代：320管丝和320Z管丝＋SJ-11烧结焊剂。 第二代：分足辊、扇形段前半部分及扇形段后半部分和水平段二种，前者采用320ZA管丝＋SJ-81焊剂。后者采用320ZB-1管丝＋SJ-81焊剂。 第三代：320ZB-2管丝＋HJ260焊剂。 2、多节辊堆焊材料： 底层堆焊材料：320ZB-E管丝＋HJ260焊剂。 面层堆焊材料：320ZB-N管丝＋HJ260焊剂。 3、小方坯连铸辊堆焊材料： 320管丝＋HJ260焊剂。 4、无磁足辊堆焊材料： 330管丝＋HJ260焊剂。 关于各系列材料的成份性能及应用情况详细叙述如下： 一、整体辊堆焊材料 整体辊由于辊身长，所承载的连铸坯重量重（如宝钢连铸辊坯300吨），其工况条件在所有板坯连铸辊中最为苛刻。其中足辊和支导辊与逐步凝固的高温铸坯接触，因此工作温度最高（1200℃左右）辊体冷却条件较差，易产生辊面高温氧化，同时上部喷水区由于保护渣的大量氟离子和氢离子生成氢氟酸的酸蚀作用，辊面易产生高温氧化腐蚀，足辊和支导辊直径小，刚度较差，容易产生弯曲变形，因此足辊和支导辊的失效机理以辊面氧化腐蚀和弯曲变形为主。弧形段辊面温度较高（1000℃左右）承受严重机械力和钢坯鼓肚力，同时酸性吸水的氯化铁盐与水反应形成的酸，引起堆焊层侵蚀，因此弧形段辊面失效机理是疲劳裂纹和应力腐蚀。水平段连铸辊与已凝固的高温铸坯接触，机械力较大，铸坯表面的氧化铁皮磨损辊面；水平段连铸辊失效机理以辊面龟裂和磨损为主。 我公司根据足辊（支导辊）、弧形段辊和水平段辊不同的失效机理，开发研制出足辊和扇形段前半部连铸辊堆焊，采用320ZA管丝＋SJ-81焊剂；扇形段后半部和水平段辊堆焊采用320ZB-1管丝＋SJ-81焊剂，为便于用户全面了解整体辊堆焊材料的成份、性能，在表1中 3
列出我公司早期生产的320管丝＋SJ-11焊剂及近来为中国第二重型装备公司（德阳）（以下简称中国二重）开发的320ZB-2管丝＋HJ260焊剂堆焊层成份、性能。 ㈠整体辊堆焊材料性能见表1： 表1：整体辊堆焊材料焊层成份和性能 序号 1 2 3 4 样品编号 JG-A-1 JG-A-2 JG-B-1 JG-B-2 JG-C-1 JG-C-2 JG-D 堆焊材料 320 管丝(材质1Cr13Mo) ＋SJ-11焊剂 320ZA管丝(材质1Cr13Ni4Mo2） ＋SJ-81焊剂 320ZB-1管丝（材质1Cr13Ni2MoV） ＋SJ-81焊剂 320ZB-2管丝（ 材质1Cr13Ni4MoNbV） ＋HJ260焊剂 管丝化学成份(%) C 0.1-0.3； Mn 0.5-2.0； Si ≤1.0； P、S ≤0.035； Cr 12.0-15.0 Mo 0.1-1.0 其它1.2 C 0.1-0.3； Mn 0.5-2.0； Si ≤1.0； P、S ≤0.035； Cr 12.0-15.0 Mo 0.5-2.5 Ni 2.5-4.5 其它1.0 C 0.1-0.3； Mn 0.5-2.0； Si ≤1.0； P、S ≤0.035； Cr 12.0-15.0 Mo 0.2-1.5 Ni 1.5-3.5 V 0.1-1.0 其它1.5 C 0.1-0.3； Mn 0.5-2.0； Si ≤1.0； P、S ≤0.035； Cr 12.0-15.0 Mo 0.2-1.5 Ni 2.5-4.5 V+Nb 0.2-2.0 其它1.0 堆焊层经650℃×2h热处理后 硬度(HRC) 21；24；25；22； 21；26 平均23.1 31；32；30；32； 32；30 平均31.6 25；24；23；22； 22；21 平均22.8 焊层4mm处： 焊后44；44；44.8；46.3 500℃回火 44；45；45；45.3 焊层6mm处： 焊后45；44.8；44；45 500℃回火 46.5；46.8；47
堆焊 层力 学性 能 σb(Mpa) 895 895 995 1000 815 785 σs(Mpa) 735 740 700 750 595 585 δs(%) 13 13 9 9 19 16 ψ(%) 36 30 15 22 54 40 Akv(J) 9.5；10；8.5；10；7.5 29；34；24.9；27；26 18；22；18；16；15；21 热疲劳性能（试样加热至700℃用水冷却到室温循环次数 1.循环250次，试样表面略起皱。 2. 循环500次和800次，试样表面明显起皱。 1.循环250次，试样表面明显起皱，倾角处裂开。 2. 循环500次，试样表面严重起皱。纵向裂纹明显。 1.循环250次，试样表面略起皱。 2. 循环500次和800次，试样表面明显起皱。
堆焊层经650℃×6h后的金相显微组织 铁素体＋回火索氏体＋碳化物颗粒(见图1) 回火索氏体＋细小碳化物颗粒(见图2) 铁素体＋回火索氏体组织＋细小碳化物颗粒(见图3) 堆焊层铁索体含量7.5% 4
备注 1.以上各堆焊层力学性能可查上海材料所检测报告 2.以上堆焊层热疲劳性能可查宝钢分析检测中心检测报告 符合奥地利的奥钢联公司标准(中国二重大锻所检测数据)。
㈡整体辊堆焊材料的应用： 1、320管丝（材质1Cr13Mo ）＋SJ-11焊剂 我公司于1996年—2001年期间，采用320管丝+SJ-11焊剂为宝钢堆焊修复足辊（φ155mm；φ165mm和支导辊φ190mm）几千根，使用寿命350—400炉，过钢量6万吨。 2、320ZA管丝（材质1Cr13Ni4Mo2）＋SJ-11焊剂 ①包头市飞翔表面工程公司采用320ZA管丝＋SJ-11焊剂堆焊修复酒钢连铸辊（φ280mm）100支，经酒钢连铸生产线考核，连铸辊使用5个月以上，过钢量30万吨（连铸坯重200吨）。 ②宝钢—炼钢离检车间采用320ZA管丝＋SJ-81焊剂堆焊修复支导辊（SG整体辊）使用寿命800炉以上，过钢量12万吨以上，堆焊修复MD足辊，使用寿命均在600炉以上，其中60%是足辊使用寿命800炉，过钢量接近12万吨。 3、320ZB-2（材质1Cr13Ni4MoNbV）＋HJ260焊剂 该材料堆焊层成份、性能符合奥钢联标准，中国二重使用15吨，320ZB-2管丝和20吨HJ260焊剂，堆焊修复南京钢厂的数百支连铸辊，使用寿命正在使用考核中。 4、320ZB-1（材质1Cr13Ni2MoV）＋SJ81焊剂（SJ-13焊剂） 我公司研制的SJ-13焊剂，即BWF-01焊剂（已申报专利），配焊320ZB-1管丝成份的焊带BWS02，堆焊修复的水平段连铸辊，经宝钢一炼钢连铸辊生产考核，使用寿命超过18000炉，即过钢量为360万吨。 我公司仿制BWS02焊带成份，试制的320ZB-1管丝配焊SJ-81焊剂，堆焊修复的MD足辊和SG支导辊，经宝钢一炼钢连铸辊生产考核，使用寿命超过700炉以上，即过钢量为10万吨以上。 二、多节辊堆焊材料
