连铸辊堆焊焊条研制与应用

0 前言 
　　随着冶金工业的发展，不同规格的板坯连铸机已得到广泛应用。连铸机堆焊辊是扇形段
的重要部件，它的质量好坏直接影响整机生产和换辊次数。中国第一重型机械股份有限公司
（简称

“中国一重公司”）生产的 1 600 mm 连铸机堆焊辊采用低合金高强钢为基体，在其辊

身上堆焊

1Cr13Ni3MoV 新合金，设计要求堆焊层要耐腐蚀、耐氧化、耐磨损和耐热疲劳。中

国一重公司在

20 世纪 80 年代与日方合作生产的宝钢 1900 坂坯连铸机堆焊辊用堆焊材料全

部采用进口，二期工程连铸国产化率提高到

60%，有部分采用国内生产的药芯焊带，其材

质相当于

1Cr13NiMoV，新合金与之相比增加了 Ni、Mo、V 的含量以期提高辊子使用寿命，

减少换辊次数，但合金含量的增加给焊材制造和堆焊带来了很大困难。

 

　　连铸机堆焊辊主要以埋弧自动堆焊为主，堆焊过程中出现搭接不良、凹坑、裂纹、未熔合
等焊接缺陷是难免的，需要采用焊条手工修复，修复用的焊条也必须满足堆焊层技术要求。
该合金较特殊，市售无合适代用材料，为此进行了堆焊连铸辊修复用合金焊条的研制。

1 新

型焊条研制

 

　　

1.1 焊条药皮渣系选择 

　　焊条选用

CaOCaF2TiO2SiO2 渣系，与传统的碱性渣系相比，该渣系用 TiO2 代替了部

分

SiO2，改变渣的熔点和结构，形成短渣，焊接工艺性好。TiO2 具有稳弧和造渣的功能，

可以调节渣的熔点、粘度、表面张力和流动性，大大提高了焊条的稳弧性，减少了引弧气孔
的产生，改善焊缝成形，减少飞溅和咬边，并可以改善脱渣性，有利于全位置焊接。

 

　　研制的焊条在药皮中严格控制含结晶水的物质，提高碳酸盐和氟化物比例，还加入适
量稀土元素，使熔敷金属扩散氢含量小于

3.0 mL/100 g（水银法）。为提高药皮抗潮能力，

采用了高模数低密度水玻璃，取得了良好的效果。

 

　　

1.2 焊条合金成分确定 

　　碳是合金形成碳化物并保证熔敷金属硬度和耐磨性的的重要元素，实验确定的碳成分
范围为

0.15%～02%。铬是该合金系统的主要成分，是保证熔敷金属在工况条件下具有一定

的耐腐蚀，耐氧化，耐磨损的关键，确定加入量为

13.0%～14.0%。镍和钼作用是稳定组织

提高合金耐热疲劳性能，确定加入量为带极堆焊材料成分的上限。为了提高合金材料的耐磨
性，合金中钒的加入量控制在

0.35%左右。 

　　

1.3 焊条试制与定型 

　　焊条涂压是在

TH125 液压机上进行，焊条烘干温度 380 

℃，保温 2 h。首先，按确定的

焊芯和药皮渣系，根据经验先初定试验配方，然后试制焊条进行工艺性及合金成分分析，
依分析结果再进行调整配方，直至获得理想的工艺性和合适的化学成分的焊条。经反复多次
调整配方，最终确定的焊条为

LZ42。工艺性试验表明，研制的焊条引弧容易，电弧燃烧稳

定，脱渣性好，成形美观。其化学成分见表

1。表 1 焊条熔敷金属化学成分（质量分数，%）

焊条型号
CSiMnPSCrNiMoVLZ420.200.921.270.0260.01813.183.120.380.34PB100.120.500.910.0180.02
313.960.780.50 注 ： PB10 为日本焊条 
　　

2 工艺性试验 

　　使用所研制的焊条模拟实际补焊条件在

HZ102F 基体和带极堆焊层表面进行堆焊抗裂