CN102198573B - 一种自动埋弧焊剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种自动埋弧焊剂的制备方法。以工业废渣为原料，先设定冶炼高温水碎渣和锰矿石的化学成分含量；将以上两种材料混合成含MnO为15～21%的原料，并计算出两种原料的用量；检测出两种原料的化学成份，添加各化学原料使之达到各化学成分含量的要求，进行充分搅拌混均，倒入电炉中进行熔炼，水淬造粒，烘干、筛选成产品。化学组份范围为：SiO226-32%，CaO17-29%，MnO15-22%，Al2O39-16%，CaF28-19%，TiO21-5%，FeO≤2%，S≤0.04%，P≤0.05%，H2O＜1%。解决了传统产品中存在的成本高、能耗大、污染重、性能不稳定的问题。

Description

一种自动埋弧焊剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及焊剂技术领域，具体是一种利用工业废渣生产的自动埋弧焊剂及其制备方法。 
背景技术
现有的熔炼型焊剂主要是利用原生矿石，如锰矿石等为主要原材料，通过冶炼的工艺方法生产焊剂产品（如常用品种HJ431），但这些传统的用料和配方都存在如下的问题和困难。 
1、成本高，因为矿产资源的不可再生性，优质品位的矿产品在逐年枯竭，价格以惊人的速度在增长，并且购买越来越困难，因此，发展高锰型焊剂不符合我国的资源状况，应该向低锰或无锰型，低能耗，环保型的方向发展。 
2、能耗大，传统焊剂产品吨成品能耗在2600KWh/T左右。 
3、污染重，传统的用料大都是原生矿，生产过程产生大量SO2等有害气体物。 
4、产品的工艺性能和机械性能相对不稳定。 
发明内容
本发明的目的是提供一种利用工业废渣生产的新型自动埋弧焊剂，其能耗低、成本低、不产生新的工业废渣、没有二次污染。 
本发明的技术方案是利用铁合金冶炼炉（有渣法）的高温水碎渣—Si-Mn合金渣、炼钢炉废弃的保温材料，如碳镁耐火砖，铬镁耐火砖，高铝耐火砖、炼铁高炉中的泡渣等，对这些材料进行破碎筛选，再通过科学合理的配方，搅拌均匀，在微机控制的电炉中进行物理的和化学反应，制成焊剂。 
自动埋弧焊剂的制备方法按以下步骤进行： 
1）先设定冶炼高温水碎渣和锰矿石的化学成分含量；
2）将以上两种材料混合成含MnO为15～21%的原料，并计算出两种原料的用量；
3）检测出两种原料的化学成份，根据各化学成份的含量来添加各化学原料，进行充分搅拌混均，使之达到各化学成分含量的要求；
4）将混均的原料倒入电炉中进行熔炼，待还原、化合反应充分完成后，进行水淬造粒，将造粒后的半成品，进行烘干、筛选，包装成产品。
所述的工业废渣还有炼钢炉废弃的保温材料炭镁耐火砖、铬镁耐火砖、高铝耐火砖、炼生铁高炉中的泡渣等。 
按上述的方法制备的自动埋弧焊剂的化学组份范围为：SiO2 26-32%， CaO 17-29%，MnO 15-22%，Al2O3 9-16%，CaF2 8-19%，TiO2 1-5%，FeO ≤2 %， S ≤0.04% ，P≤0.05%， H2O ＜1% 。 
较优的自动埋弧焊剂的化学组份为：SiO2 30.48%， CaO 27.17%，MnO 16.38%，Al2O3  10.34%，CaF2 10.91%，TiO2 2.17%，  FeO 1.86%，S 0.018%，P 0.012%，H2O 0.66%。 
本发明用料大都采用工业冶炼过的废渣熟料，经估算可降60%以上有害气体物排放，且整个生产工艺过程不产生新的工业废渣，没有二次污染。 
本焊剂试焊过程起弧快、维弧稳定，焊接迅速，脱渣容易，焊缝过度平滑，抗气孔，裂纹能力强，机械强度高。本产品广泛应用于石油、化工、造船、制管、建筑、桥梁、军工、航天航海、核动力等领域。 
具体实施方式
实施例1： 
1、经检测冶炼高温水碎渣的化学成分含量为：(%)
FeO   SiO2   MnO   CaO   Al2O3   S    P      H2O
4     40      5     29      7    0.04  0.03    14.93
锰矿石的化学组份为：（%）
FeO   SiO2  MnO   CaO   Al2O3    S     P     H2O
3     19     30     30      3    0.02   0.01   14.97
2、将以上两种材料混合成含MnO为19%的原料，设料的总量为115kg，高锰矿石含量为Xkg，则：
30X＋(115－X)5=115×19   X=64.40kg
    冶炼高温水碎渣为：115－64.40=50.60kg
    3、检测出两种原料的化学成份，并计算混合料的化学组份：（%）
SiO2  ：50.6×0.43＋64.4×0.19=33.994÷115=29.56
CaO ：50.6×0.3＋64.4×0.33=36.432÷115=31.68
MnO ：50.6×0.05＋64.4×0.3=21.85÷115=19
Al2O 3 ：50.6×0.07＋64.4×0.03=5.474÷115=4.76
S   ：50.6×0.04%＋64.4×0.02%=0.03312÷115=0.0288
P   ：50.6×0.0003＋64.4×0.0001=0.02162÷115=0.0188
H2O ：50.6×0.1493＋64.4×01497=17.19526÷115=14.9524
4、根据各化学成份的含量来添加各化学原料，取含Al2O3为98%以上的铝粉7.24kg，含CaF2为98.6%的莹石精粉12.66kg，含TiO2为99%的钛白精粉2.52kg，将它们加入到115kg的混合料中，进行充分搅拌混均，倒入电炉中进行熔炼，待还原、化合反应充分完成后，进行水淬造粒；
5、将造粒后的半成品，进行烘干、筛选，包装成产品。
所得产品（自动埋弧焊剂）的化学组份为：（%） 
SiO2   CaO   MnO   Al2O3     CaF2   TiO2   FeO    S       P      H2O
30.48  27.17  16.38   10.34   10.91   2.17    1.86   0.018   0.012    0.66 。
实施例2： 
1、经检测冶炼高温水碎渣的（Si-Mn渣）的化学成分为：(%)
SiO2   CaO   MnO     Al2O3    Feo   H2O     S      P      
36     28      8        10      5    12.9    0.09   0.01
锰矿石的化学组份为：（%）
SiO2   CaO   MnO    Al2O3   FeO    H2O    S      P      
16     28    22       15      4     14.9   0.06    0.04   
2、将以上两种材料混合成含MnO为15%的原料，设总量为115kg，锰矿石为Xkg，则：
22X＋(115－X)×8=115×15   求X=57.5kg
   工业渣为：115－57.5=57.5 kg
3、计算混合料的化学组份为：（%）
SiO2  ：(36＋16)÷2=26
CaO ：(28＋28)÷2=28
MnO ：(8＋22)÷2=15
Al2O3：(10＋15)÷2=12.5
FeO ：(15＋18)÷2=16.5
H2O ：(12.9＋14.9)÷2=13.90
S   ：(0.09+0.06)÷2=0.075
P   ：(0.01+0.04)÷2=0.025
4、根据各化学成份的含量来添加各化学原料，取含CaF2为98.8%的莹石精粉9kg，含TiO2为99%的钛白粉1.1kg，将它们混合到115kg混合料中，进行充分搅拌混均，倒入电炉中进行熔炼，待还原、化合反应充分完成后，进行水淬造粒；
5、将造粒后的半成品，进行烘干、筛选，包装成产品。
所得产品（自动埋弧焊剂）的化学组份为：（%） 
SiO2   CaO  MnO  Al2O3    CaF2   TiO2   FeO   S     P    H2O
27.95  28.30  15.8    15    9.16   1.12    2    0.02  0.03   0.62
实施例3：
1、经检测冶炼高温水碎渣的（Si-Mn渣）的化学成分为：(%)
SiO2   CaO   MnO    Al2O3   FeO    H2O     S      P      
44     17    10       7       6     15.9    0.06   0.04
锰矿石的化学组份为：（%）
SiO2   CaO   MnO   Al2O3   Feo    H2O     S     P    
     20     18    33     11      4.8   13.12    0.05  0.03   
2、将以上两种材料混合成含MnO2为21%的原料，设总量为115kg，锰矿石含量为Xkg，则：
33X＋(115－X)×10=115×21   求X=55kg
     工业渣为：115－55=60 kg
3、计算混合料的化学组份为：（%）
SiO2  ：(50×0.44+60×0.2)÷115=29
CaO ：(50×0.17+60×0.18)÷115=19.3
MnO ：(50×0.1+60×0.33)÷115=24.8
Al2O3：(50×0.07+60×0.11)÷115=10.10
FeO ：(50×0.06+60×0.048)÷115=5.11
H2O ：(50×0.159+60×0.1312)÷115=15.822
S ：(50×0.0006+60×0.0005)÷115=0.052
P ：(50×0.0004+60×0.0003)÷115=0.048
4、根据各化学成份的含量来添加各化学原料，取含CaF2为97.8%的莹石精粉16kg、含TiO2为98%的钛白粉3.6kg，将它们混合到115kg混合料中，进行充分搅拌混均，倒入电炉中进行熔炼，待还原、化合反应充分完成后，进行水淬造粒；
5、将造粒后的半成品，进行烘干、筛选，包装成产品。
所得产品（自动埋弧焊剂）的化学组份为：（%） 
SiO2   CaO   MnO   Al2O3    CaF2   TiO2   FeO   S    P    H2O
31.6   17.4   21.3     9.7    15.1    2.6    1.8   0.03  0.01  0.46。

Claims (2)

1.一种自动埋弧焊剂，所述自动埋弧焊剂以工业废渣为原料，该工业废渣为冶炼高温水碎渣和锰矿石，通过以下步骤制备而成：
1）先检测冶炼高温水碎渣和锰矿石的化学成分含量；
2）将以上两种材料混合成含MnO为15～21%的原料，并计算出两种原料的用量；
3）计算两种原料的混合料中各化学组分的含量，根据计算出的各化学成份的含量来添加各化学原料，进行充分搅拌混均，使之达到各化学成分含量的要求；
4）将混均的原料倒入电炉中进行熔炼，待还原、化合反应充分完成后，进行水淬造粒，将造粒后的半成品，进行烘干、筛选，包装成产品；
其特征在于：所述自动埋弧焊剂的化学组份范围为：SiO2 26-32%， CaO 17-29%，MnO 15-22%，Al2O3 9-16%，CaF2 8-19%，TiO2 1-5%，FeO ≤2 %， S ≤0.04% ，P≤0.05%， H2O ＜1% 。
2.根据权利要求1所述的自动埋弧焊剂，其特征在于自动埋弧焊剂的化学组份为：SiO2 30.48%， CaO 27.17%，MnO 16.38%，Al2O3  10.34%，CaF2 10.91%，TiO2 2.17%，  FeO 1.86%，S 0.018%，P 0.012%，H2O 0.66%。
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Assignee: Yunnan Aoyun Welding Technology Co.,Ltd.

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