一種用于低溫鋼焊接的焊條及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于低溫鋼焊接的焊條及其制備方法。該焊條包括焊芯和藥皮，所述焊條的藥皮含有如下重量份數(shù)的組分：大理石：30~40，螢石：18~25，長(zhǎng)石：1~2，金紅石：6~8，硅鐵：4~6，電解錳：2~4，稀土硅鐵：0.5，純堿：1，鎳粉：6~8，鋯英砂：1~3，鐵粉：13.5~16.5。為了提高焊縫熔敷金屬的低溫沖擊韌性，本發(fā)明嚴(yán)格控制熔敷金屬中硫、磷、氧、氮等雜質(zhì)元素；同時(shí)，在藥皮中加入稀土元素，進(jìn)一步達(dá)到除硫、磷和細(xì)化晶粒的作用，從而進(jìn)一步提高熔敷金屬低溫沖擊韌性。
【專利說(shuō)明】一種用于低溫鋼焊接的焊條及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接領(lǐng)域，具體涉及一種用于低溫鋼焊接的焊條及其制備和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，通常將船板鋼分為一般強(qiáng)度船體用鋼板和高強(qiáng)度船體用鋼板。高強(qiáng)度船體用鋼板，可按屈服點(diǎn)分為32Kg、36Kg、40Kg三個(gè)強(qiáng)度級(jí)別，和AH、DH、EH和FH四個(gè)質(zhì)量級(jí)別，其中常用的主要是AH、DH、EH三個(gè)級(jí)別。 [0003]隨著造船業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)船板等級(jí)的要求越來(lái)越高，F(xiàn)H級(jí)別高強(qiáng)度船體用鋼板的需求量也越來(lái)越大。該級(jí)別高強(qiáng)度船體用鋼板在要求高強(qiáng)度的同時(shí)，還要求具有良好的低溫沖擊韌性。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)有許多鋼廠生產(chǎn)--36鋼板，該船板通常采用TMCP生產(chǎn)工藝，在鋼板中添加Nb、Ti等微合金元素控制鋼的化學(xué)成分，使其達(dá)到一定的強(qiáng)化效果且不對(duì)鋼的組織產(chǎn)生不良影響，并且使鋼板具有較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度以及具有良好的焊接性能。因此，該鋼板對(duì)焊接材料的要求也極為嚴(yán)格，不僅要求焊縫金屬具有良好的強(qiáng)韌性匹配，同時(shí)要求有一定的低溫沖擊韌性，要求KV2 (_60°C)>27J。在焊接材料的開發(fā)過(guò)程中，在滿足最低要求的基礎(chǔ)上，更要留有一定的低溫沖擊韌性裕量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于低溫鋼焊接的焊條及其制備方法，該低溫鋼優(yōu)選為FH36鋼板。
[0006]本發(fā)明提供的用于低溫鋼焊接的焊條，包括焊芯和藥皮，所述焊條的藥皮含有如下重量份數(shù)的組分:
大理石:30-40，螢石:18~25，長(zhǎng)石:廣2，金紅石:6~8，硅鐵:4飛，電解錳:2~4，稀土硅鐵:0.5，純堿:1，鎳粉:6~8，鋯英砂:廣3，鐵粉:13.5^16.5。
[0007]優(yōu)選地，所述焊條的藥皮含有如下重量份數(shù)的組分:
大理石:30，螢石:25，長(zhǎng)石:2，金紅石:8，硅鐵:5，電解錳:3，稀土硅鐵:0.5，純堿:1，鎳粉:7，鋯英砂:3，鐵粉:15.5。
[0008]優(yōu)選地，所述焊條的藥皮含有如下重量份數(shù)的組分:
大理石:35，螢石:23，長(zhǎng)石:1，金紅石:7，硅鐵:5，電解錳:4，稀土硅鐵:0.5，純堿:1，鎳粉:8，鋯英砂:2，鐵粉:13.5。
[0009]優(yōu)選地，所述低溫鋼為--36鋼板。
[0010]優(yōu)選地，所述焊條的焊芯為焊接用鋼條。
[0011]本發(fā)明還提供上述焊條的制備方法，包括如下步驟:
O按照所述量稱取藥皮各組分，混合均勻；
2)將步驟I)所得的混合物以鉀鈉水玻璃粘合；
3)將步驟2)所得的粘合物包覆在焊芯外，制成焊條。[0012]優(yōu)選地，步驟2)中所述鉀鈉水玻璃的分子式為2K20.Na20.mSi02，其用量為:每IOOkg步驟I)所得的混合物中加入16~18L鉀鈉水玻璃。
[0013]優(yōu)選地，所述焊芯為焊接用鋼條，焊芯直徑與焊條外徑之比為0.55、.65:1。
[0014]優(yōu)選地，所述焊芯為焊接用鋼條H08GX。
[0015]本發(fā)明所提供的技術(shù)方案能夠達(dá)到以下的技術(shù)效果:
1、本發(fā)明焊條的熔敷金屬含有如下重量百分比的化學(xué)成分:c <0.12%、Si <0.80%、Mn ( 1.25%,Ni 2.00~2.75%,S ( 0.030%,P ( 0.030%，其余為 Fe，其具有高韌性 KV2(_60°C )^ 27J。為了提高焊縫熔敷金屬的低溫沖擊韌性，本發(fā)明嚴(yán)格控制熔敷金屬中硫、磷、氧、氮等雜質(zhì)元素；同時(shí)，在藥皮中加入稀土元素，進(jìn)一步達(dá)到除硫、磷和細(xì)化晶粒的作用，從而進(jìn)一步提高熔敷金屬低溫沖擊韌性。
[0016]2、本發(fā)明的焊條為超低氫焊條，對(duì)熔敷金屬擴(kuò)散氫測(cè)定:[H]=2.lml/100g(水銀法)。
[0017]3、本發(fā)明的焊條采用鉀鈉2:1的水玻璃進(jìn)行粘合，能采用交直流焊接設(shè)備進(jìn)行焊接。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0019]本研究渣系為CaCO3-CaF2-SiO2-TiO2渣系，并通過(guò)大量的試驗(yàn)確定了各成分含量對(duì)工藝性能的影響。
[0020]大理石:主要作用是造渣和造氣，分解產(chǎn)物是CaO，可以提高渣的堿度，對(duì)焊縫金屬低溫沖擊韌性有益。含量太少，造渣和造氣功能不足，對(duì)電弧保護(hù)不周，使空氣中得N進(jìn)入焊縫，降低焊縫金屬低溫沖擊韌性；含量太多，增加藥皮的熔點(diǎn)，減少焊條的熔化速度，同時(shí)焊縫成形變粗糙，所以本發(fā)明中大理石的含量在30-40之間。
[0021]螢石:主要作用是造渣、改善渣的流動(dòng)性及去氫。含量太少，去氫效果不明顯，渣流動(dòng)性變差；含量太多，焊條藥皮熔點(diǎn)太低，在焊接時(shí)容易出現(xiàn)斷弧現(xiàn)象。所以本發(fā)明中螢石含量在18~25之間。
[0022]長(zhǎng)石:主要作用是造渣、穩(wěn)弧。含量太少上述功能不明顯；含量太多，會(huì)減慢焊接速度，增加渣的粘度。本發(fā)明長(zhǎng)石含量在廣2之間。
[0023]金紅石:主要作用造渣、穩(wěn)弧，可以提高熔渣熔點(diǎn)，可改善焊條立向上焊接操作工藝。含量太少，上述功能表現(xiàn)不明顯；含量太多，熔渣熔點(diǎn)太高，焊縫成形變粗糙同時(shí)降低焊縫金屬低溫沖擊韌性。本發(fā)明金紅石含量在61之間。
[0024]硅鐵:主要作用是脫氧和合金化。含量太少，焊縫金屬脫氧不足；含量太多，焊縫金屬?gòu)?qiáng)度太高，同時(shí)降低焊縫金屬低溫沖擊韌性。本發(fā)明中可采用45#霧化硅鐵(符合GB/T2272-2009)，本發(fā)明硅鐵含量在4~6之間。
[0025]電解錳:主要作用是脫氧和合金化。含量太少，脫氧和合金化作用不明顯；含量太多，焊接過(guò)程中易出現(xiàn)飛濺，焊縫金屬脆、硬。本發(fā)明電解錳含量在21之間。
[0026]稀土硅鐵:主 要作用是合金化，向焊縫金屬中過(guò)渡稀土元素。含量太少，稀土元素的作用發(fā)揮不出來(lái)；含量太多，向焊縫金屬中過(guò)渡太多的硅，使焊縫金屬?gòu)?qiáng)度升高，低溫韌性下降。本發(fā)明中所用稀土硅鐵符合GB/T4137-2004，稀土硅鐵含量為0.5。
[0027]純堿:主要作用是改善焊條的壓涂性能。含量太少，不能改善壓涂性能；含量太多，焊條容易出現(xiàn)返潮現(xiàn)象。本發(fā)明純堿的含量為I。
[0028]鎳粉:主要作用是合金化，能提高焊縫金屬的低溫韌性，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。含量太少，上述性能表現(xiàn)不明顯；含量太多，增大熱裂敏感性，同時(shí)鎳粉比較貴重，不宜多加。本發(fā)明鎳粉的含量在61之間。
[0029]鋯英砂:主要作用是改善脫渣性能。含量太少，上述功能表現(xiàn)不明顯；含量太多，低溫韌性下降。本發(fā)明鋯英砂的含量在廣3之間。
[0030]鐵粉:主要作用是改善電弧狀態(tài)，調(diào)節(jié)鐵水熔點(diǎn)和粘度，余量加入。
[0031]本發(fā)明的特點(diǎn)是:所采用的焊條藥皮成分配比，可最大限度的發(fā)揮各組份的優(yōu)勢(shì)，能使焊縫金屬化學(xué)成分及力學(xué)性能滿足FH36鋼板的焊接要求，是一種與FH36鋼板相配套的焊條。
[0032]通過(guò)在--36鋼上施焊，本發(fā)明的焊條焊接工藝性能良好，電弧穩(wěn)定、脫渣容易、成型美觀。
[0033]熔敷金屬化學(xué)成分及力學(xué)性能符合GB/T5117-2012《非合金鋼及細(xì)晶粒鋼焊條》中 E5518-N5 的相關(guān)技術(shù)要求。C ≤ 0.12%、Si ( 0.80%、Mn ( 1.25%、Ni 2.00~2.75%、S^0.030%、P^0.030%,其余為 Fe
本發(fā)明提供4個(gè)實(shí)施例，其中實(shí)施例1~4的配方列在表一中。
[0034]下面通過(guò)具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
實(shí)施例:
本實(shí)施例的焊條，焊條藥皮的成分及其占質(zhì)量的百分比含量如下大理石、螢石、金紅石、硅鐵、電解錳、稀土硅鐵、純堿、鎳粉、鋯英砂和鐵粉。
[0035]本實(shí)施例按照下述步驟制備焊條:
O按照所述量稱取藥皮各組分，混合；
2)將步驟I)所得的混合物以鉀鈉2:1水玻璃(2K20.Na20.mSi02)粘合，其用量為每IOOkg步驟I)所得的混合物加入16~18L鉀鈉2:1水玻璃；
3)將步驟2)所得的粘合物涂覆在Φ4.0mm H08GX焊芯上，制成外徑為Φ6.8 mm的焊條。
[0036]采用本實(shí)施例的焊條
【權(quán)利要求】
1.一種用于低溫鋼焊接的焊條，其特征在于，所述焊條包括焊芯和藥皮，所述焊條的藥皮含有如下重量份數(shù)的組分: 大理石:30-40，螢石:18~25，長(zhǎng)石:1~2，金紅石:6~8，硅鐵:4~6，電解錳:2~4，稀土硅鐵:0.5，純堿:1，鎳粉:6~8，鋯英砂:1~3，鐵粉:13.5~16.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊條，其特征在于，所述焊條的藥皮含有如下重量份數(shù)的組分: 大理石:30，螢石:25，長(zhǎng)石:2，金紅石:8，硅鐵:5，電解錳:3，稀土硅鐵:0.5，純堿:1，鎳粉:7，鋯英砂:3，鐵粉:15.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊條，其特征在于，所述焊條的藥皮含有如下重量份數(shù)的組分: 大理石:35，螢石:23，長(zhǎng)石:1，金紅石:7，硅鐵:5，電解錳:4，稀土硅鐵:0.5，純堿:1，鎳粉:8，鋯英砂:2，鐵粉:13.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊條，其特征在于，所述低溫鋼為FH36鋼板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊條，其特征在于，所述焊條的焊芯為焊接用鋼條。
6.權(quán)利要求1所述焊條的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1）按照所述量稱取藥皮各組分，混合均勻； 2)將步驟1)所得的混合物以鉀鈉水玻璃粘合； 3)將步驟2)所得的粘合物包覆在焊芯外，制成焊條。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述鉀鈉水玻璃的分子式為2K20.Na20.HiSiO2，其用量為:每IOOkg步驟I)所得的混合物中加入16~18L鉀鈉水玻璃ο
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述焊芯為焊接用鋼條，焊芯直徑與焊條外徑之比為0.55~0.65:1。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述焊芯為焊接用鋼條H08GX。
【文檔編號(hào)】B23K35/40GK103624414SQ201310569099
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】李磊, 韓海峰, 劉玉雙, 田海成, 張亞平 申請(qǐng)人:武漢鐵錨焊接材料股份有限公司