CN101259574A - 一种不锈钢焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接材料，更具体涉及一种不锈钢的焊接材料。属于焊接材料领域。本发明的不锈钢焊丝，包括外皮和被包裹药芯焊芯，其中，所述的焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为：二氧化钛：3.0－7.0％，二氧化硅：0.75％－3.0％，二氧化锆：1.0％－2.5％，三氧化二铝：0.05－1.0％，金属氟化物(换算成F)：0.1％－0.5％，氧化铋：0.025－0.05％，其余为金属粉末。本发明产品焊接不锈钢的效率高，焊接质量好。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料，更具体涉及一种不锈钢的焊接材料。属于焊接材料领域。
背景技术
近年来，随着我国国民经济的快速发展，我国不锈钢行业也得到较快的发展，引起了国内外极大关注，2000年我国不锈钢表观消费量达到170万吨，超过世界不锈钢消费大国日本，2001年增长30％，达到230万吨，超过美国，成为世界第一不锈钢消费大国，到2007年中国不锈钢表观消费量将达到500万吨，相当于目前整个欧洲的消费量。不锈钢材消费量的强劲增长，必将带动焊接市场的快速增长，一方面钢材的品质的进步促使不锈钢焊接材料更新换代，另一方面不锈钢焊接高效(自动化)进程明显提速，促使焊接材料的品种结构调整步伐加快，目前国内奥氏体不锈钢的焊接方法主要以手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊为主，手工电弧焊不仅生产效率低下，而且由于不锈钢焊条的后部药皮容易发红开裂，焊条浪费很大且严重影响焊接质量。若采用TIG焊，生产效率低下，成本高。若采用实芯MIG焊或埋弧自动焊，由于线能量偏大，或焊缝增碳，严重影响焊缝耐腐蚀性能。与上述几种焊接方法相比，采用不锈钢药芯焊丝进行焊接具有明显的优势，其一，焊接过程更加连续，而且可以实现自动焊接，从而减少了焊接接头，极大的提高了生产效率，是手工电弧焊的3-4倍，焊接质量好，节约了能源，降低了综合成本；其二，不锈钢药芯焊丝不存在发热和发红现象，且飞溅极小，焊缝光亮呈银白色，焊后一般不需要酸洗、打磨和抛光；其三，药芯焊丝中的药粉都经过高温烘焙，水分极少，焊接之前不需要烘干，气孔敏感性较低。
2007年我国不锈钢药芯焊丝的产量不过300吨左右，而日本1995年就高达6000吨，差距悬殊。因此发展高效、低成本、自动化的不锈钢药芯焊丝以替代手工电弧焊和部分埋弧焊成为焊接各类不锈钢的发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不锈钢药芯焊丝，焊接不锈钢的效率高，焊接质量好。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种不锈钢焊丝，包括外皮和被包裹药芯焊芯，其中，所述的焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为：二氧化钛：3.0-7.0％，二氧化硅：0.75％-3.0％，二氧化锆：1.0％-2.5％，三氧化二铝：0.05-1.0％，金属氟化物(换算成F)：0.1％-0.5％，氧化铋：0.025-0.05％，其余为金属粉末。
上述的外皮为不锈钢；所述的不锈钢为E304L不锈钢。
上述的金属粉末选自：金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。
上述的药芯占焊丝总重量的比例为20-26％。
上述的金属氟化物选自：冰晶石、氟化钠、氟化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。
上述的二氧化钛源自金红石。
上述的二氧化硅源自：钾长石、钠长石、石英、锆英砂。
上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为：0.25-0.5％的固体钾钠水玻璃和0.1％-0.5％金属氟化物，所述金属氟化物选自：冰晶石、氟化钠、氟化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。
上述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为：矿石粉为各种硅铝酸盐，优选：石英、钾长石、钠长石，添加总量：控制总二氧化硅含量在：0.75％-3.0％的范围内(固体水玻璃及锆英砂中所含二氧化硅亦计算在内)，方法为：将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均匀，加热到850℃并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在-80目100％通过。
本发明是采用TiO2-ZrO2-SiO2渣系。设计思路如下：
1.TiO2是形成熔渣的主要组分，可改善渣的覆盖性能和焊缝脱渣性，提高焊丝全位置操作性能，另外，它还起到使电弧集中、稳定的作用，从而减少飞溅。当药芯中TiO2量过少时，上述作用不明显，然而当其含量过高时，焊接过程中容易产生气孔、压痕等缺陷，。因此，TiO2通常为焊丝总重的3.0-7.0％，TiO2主要以金红石的形式加入。
2.SiO2也是渣形成组分，它能增加渣的粘度，降低渣的表面张力，与焊缝具有好的亲和力，从而使渣具有良好的覆盖性能，而且SiO2具有明显的细化熔滴，降低飞溅的作用。当其含量过少时，该作用不能充分表现，但其含量过高时，使脱渣性能变差，熔滴尺寸变粗，而且会使渣的粘度过高，导致焊缝成形不好，还会形成夹渣，SiO2通常为焊丝总重的0.75％-3.0％。SiO2主要以钾长石、钠长石、石英、锆英砂等形式加入。
3.ZrO2能使渣的粘度处于良好状态，在立焊、仰焊时，阻止渣的下流，改善焊缝的成形，适量的ZrO2还可以改善脱渣和熔渣的覆盖性能，但当ZrO2含量过高时，渣的凝固能力增加，会破坏焊缝的成形，过多的ZrO2含量会严重恶化脱渣性能，飞溅增加，其含量须控制在1.0-2.5％。ZrO2主要以锆英砂形式加入。
4.Al2O3也是一种重要的渣形成组分，它能提高渣的凝固温度而不改变其粘度，改善脱渣能力，而且有利于立焊，但Al2O3不溶于液态铁中且不易上浮，所以其含量过高时，会导致焊缝夹渣增加，其含量一般小于1.0％。Al2O3主要是由钾长石中含有的副成分Al2O3带入的。
5.金属氟化物能显著提高焊丝的抗气孔性能，适量的金属氟化物可以改善熔渣的流动性和覆盖性能，但如果金属氟化物加入过多，会严重降低焊接电弧的稳定性，使熔滴变粗，飞溅增加。因此焊丝中F的含量要控制在0.1％-0.5％的范围内。金属氟化物主要以冰晶石、氟化钠、氟化锂的一种或几种同时加入。
6.药芯中造渣剂占焊丝总重量的百分比控制在6-15％，若低于6％，焊接形成的熔渣的量少，熔渣覆盖性和脱渣性能变坏，焊接工艺性能变差，飞溅增大，而且不利于全位置焊接。若超过15％，则焊接形成的熔渣的量过多，焊接过程中容易产生气孔、压痕、夹渣等缺陷。
7.钢带内部包裹的药芯占焊丝总重量的百分比(即填充率)控制在20-26％之间，如果低于20％，焊接形成的渣量少，熔渣覆盖不全，如果超过26％，则在拉丝过程中容易产生断丝现象，影响制造过程的顺利进行。
8.用不锈钢钢带做外皮制造药芯焊丝时，因不锈钢熔点比碳钢低(比碳钢低约100℃)，导热系数小(是碳钢的1/2)，电阻大(是碳钢的3倍)，产生的电阻热大，同时由于制造工艺上的要求所采用的不锈钢钢带较薄，电流密度更大，这些因素势必增加钢带外皮的熔化速度，使药芯的滞熔现象更加突出。为了消除药芯滞熔现象，必须进一步降低熔渣的熔点，因此配方中加入了具有降低熔渣熔点的助熔剂，如钾钠水玻璃粉、及氟化物，如冰晶石、NaF、LiF等，其中以LiF降低熔渣熔点最为有效。将药芯中的矿石粉，如石英、长石等，与上述助熔剂在850℃下进行熔炼，可有效降低药芯的熔点，从而达到消除滞熔现象的目的。把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在-80目100％通过，熔炼后的矿石粉松装比大大提高，提高了下粉的均匀性和焊丝的抗气孔性能。
具体实施方式
实施例1
一种不锈钢焊丝，包括E304L不锈钢外皮和被包裹药芯，其中，所述的焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为：二氧化钛：3.0％，二氧化硅：0.75％，二氧化锆：1.0％，三氧化二铝：0.05％，金属氟化物(换算成F)：0.1％，氧化铋：0.025％，其余为金属铬、金属镍、金属锰和铁粉任意组合。
药芯占焊丝总重量的比例为20％。
上述的金属氟化物选自：冰晶石、氟化钠、氟化锂的组合，组合重量比例为任意。
上述的二氧化钛源自金红石。
上述的二氧化硅源自：钾长石。
上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为：0.25％的固体钾钠水玻璃和0.1％金属氟化物，所述金属氟化物选自：冰晶石、氟化钠、氟化锂的组合，重量比例为任意。
上述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为：矿石粉为各种硅铝酸盐中的石英、钾长石、钠长石，添加总量：控制总二氧化硅含量在0.75％，方法为：将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均匀，加热到850℃并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在80目，100％通过。
实施例2
一种不锈钢焊丝，包括不锈钢外皮和被包裹药芯，其中，所述的焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为：二氧化钛：7.0％，二氧化硅：3.0％，二氧化锆：2.5％，三氧化二铝：1.0％，金属氟化物(换算成F)：0.5％，氧化铋：0.05％，其余为金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。
药芯占焊丝总重量的比例为26％。
上述的金属氟化物选自：冰晶石、氟化钠、氟化锂组合，重量比例为任意。
上述的二氧化钛源自金红石。
上述的二氧化硅源自：钾长石、钠长石、石英、锆英砂。
上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为：0.5％的固体钾钠水玻璃和0.5％金属氟化物，所述金属氟化物为冰晶石。
上述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为：矿石粉为各种硅铝酸盐，选：石英，添加总量：控制总二氧化硅含量在3.0％的范围内，方法为：将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均匀，加热到850℃并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在80目，100％通过。
实施例3
一种不锈钢焊丝，包括E304L不锈钢外皮和被包裹药芯，其中，所述的焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为：二氧化钛：7.0％，二氧化硅：0.75％，二氧化锆：2.5％，三氧化二铝：0.05％，金属氟化物(换算成F)：0.5％，氧化铋：0.025％，其余为金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。
药芯占焊丝总重量的比例为20％。
上述的金属氟化物选自：冰晶石。
上述的二氧化钛源自金红石。
上述的二氧化硅源自：锆英砂。
上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为：0.25％的固体钾钠水玻璃和0.5％金属氟化物，所述金属氟化物选自：冰晶石、氟化钠、氟化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。
上述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为：矿石粉为各种硅铝酸盐，选：钾长石，添加总量：控制总二氧化硅含量在：3.0％的范围内(固体水玻璃及锆英砂中所含二氧化硅亦计算在内)，方法为：将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均匀，加热到850℃并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在80目，100％通过。
实施例4
一种不锈钢焊丝，包括E304L不锈钢外皮和被包裹药芯，其中，所述的焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为：二氧化钛：5.0％，二氧化硅：1.75％，二氧化锆：1.5％，三氧化二铝：0.55％，金属氟化物(换算成F)：0.3％，氧化铋：0.02％，其余为金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。
药芯占焊丝总重量的比例为23％。
上述的金属氟化物选自：氟化钠。
上述的二氧化钛源自金红石。
上述的二氧化硅源自：石英。
上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为：0.35％的固体钾钠水玻璃和0.3％金属氟化物，所述金属氟化物选自：冰晶石、氟化钠、氟化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。
上述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为：矿石粉为各种硅铝酸盐，选：钠长石，添加总量：控制总二氧化硅含量在：1.75％的范围内，方法为：将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均匀，加热到850℃并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在80目，100％通过。
实施例5
一种不锈钢焊丝，包括不锈钢外皮和被包裹药芯，其中，所述的焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为：二氧化钛：5.0％，二氧化硅：0.75％，二氧化锆：2.5％，三氧化二铝：0.09％，金属氟化物(换算成F)：0.5％，氧化铋：0.03％，其余为金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。
药芯占焊丝总重量的比例为24％。
上述的金属氟化物选自：冰晶石。
上述的二氧化钛源自金红石。
上述的二氧化硅源自：锆英砂。
上述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为：0.25％的固体钾钠水玻璃和0.2％金属氟化物，所述金属氟化物选自：冰晶石、氟化钠、氟化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。
上述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为：矿石粉为各种硅铝酸盐，优选：石英、钾长石、钠长石，添加总量：控制总二氧化硅含量在：0.9％的范围内，方法为：将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均匀，加热到850℃并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在80目，100％通过。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而己，并不用于限制本发明，凡在本发明的权利要求之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种不锈钢焊丝，包括外皮和被包裹药芯焊芯，其特征在于：所述的焊芯中各组份占焊丝总重量的比例为：二氧化钛：3.0-7.0％，二氧化硅：0.75％-3.0％，二氧化锆：1.0％-2.5％，三氧化二铝：0.05-1.0％，金属氟化物(换算成F)：0.1％-0.5％，氧化铋：0.025-0.05％，其余为金属粉末。
2、如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于：所述的外皮为不锈钢。
3、如权利要求2所述的不锈钢焊丝，其特征在于：所述的不锈钢为E304L不锈钢。
4、如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于：所述的金属粉末选自：金属铬、金属镍、金属锰和铁粉。
5、如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于：所述的药芯占焊丝总重量的比例为20-26％。
6、如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于：所述的金属氟化物选自：冰晶石、氟化钠、氟化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。
7、如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于：所述的二氧化钛源自金红石。
8、如权利要求1所述的不锈钢焊丝，其特征在于：所述的二氧化硅源自：钾长石、钠长石、石英、锆英砂。
9、根据权利要求1-6中任意一项所述的不锈钢焊丝，其特征在于：所述的药芯中还加入助熔剂，其添加量和添加种类为：0.25-0.5％的固体钾钠水玻璃和0.1％-0.5％金属氟化物，所述金属氟化物选自：冰晶石、氟化钠、氟化锂的一种或几种，组合重量比例为任意。
10、如权利要求7所述的不锈钢焊丝，其特征在于：所述的助熔剂与矿石粉熔炼，矿石粉添加量和添加种类为：矿石粉为各种硅铝酸盐，优选：石英、钾长石、钠长石，添加总量：控制总二氧化硅含量在：0.75％-3.0％的范围内，方法为：将助熔剂和矿石粉均过80目筛，按前述所要求的量混合均匀，加热到850℃并保温两小时，然后把熔炼得到的物质重新加工成粉末状，粒度控制在80目，100％通过。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080910 |