CN102764940B - 埋弧焊药芯焊丝 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种埋弧焊药芯焊丝，其特征在于：该焊丝的药芯粉由以下重量百分比的各组分混合而成：金红石10~32%，硅锰合金5~15%，铁粉10~45%，镍粉2~15%，金属铬10~40%，铝镁合金2~15%，微碳铬铁5~15%。本发明具有耐磨损,耐腐蚀适用于连铸锟的堆焊,蒸气轮机部件,离心泵叶片焊接的优点。

Description

埋弧焊药芯焊丝

技术领域

本发明涉及金属焊接材料技术领域，具体涉及一种埋弧焊药芯焊丝。 

背景技术

目前，连铸锟，蒸气轮机部件，离心泵叶片等是应用于机械设备中的、需要长期高速运转、并且和润滑油等接触的部件；这样就要求这些零部件具有高的耐磨损、耐腐蚀的性能。 

但是，目前金属焊接材料技术领域还没有一种焊丝适合于连铸锟的堆焊，蒸气轮机部件、离心泵叶片等的焊接，以加强他们的耐磨损、耐腐蚀性能的埋弧焊药芯焊丝报道。 

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种耐磨损,耐腐蚀适用于连铸锟的堆焊,蒸气轮机部件,离心泵叶片焊接的埋弧焊药芯焊丝。 

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种埋弧焊药芯焊丝，其药芯粉由以下重量百分比的各组分混合而成：金红石10~32%，硅锰合金5~15%，铁粉10~45%，镍粉2~15%，金属铬10~40%，铝镁合金2~15%，微碳铬铁5~15%。 

作为优选，上述的埋弧焊药芯焊丝，其药芯粉由以下重量百分比的各组分混合而成：金红石20%，硅锰合金11%，铁粉20%，镍粉10%，金属铬20%，铝镁合金8%，微碳铬铁11%。 

本发明上述的金红石要经过400~480℃烘烤后的金红石，以去除水分，从而减少或消除由于水分的存在而造成的焊接缺陷。 

所述的镍粉、金属铬为经120~140℃烘烤并保温2~4小时自然冷却后的镍粉或金属铬 

本发明上述的金属粉即镍粉、金属铬要经120~180℃烘烤并保温2~4小时自然冷却后使用的金属粉，以去除水分，从而减少或消除由于水分的存在而造成的焊接缺陷。 

本发明上述的硅锰合金为其中各种元素满足下表1要求的市售硅锰合金： 

表1本发明硅锰合金中各种元素限定要求 

即本发明上述的硅锰合金为牌号FeMn68Si25，其中化学成分(wt%）为：Si 19.0～23.0wt%，Mn 63.0～72.0wt%，Cr≤1.2wt%，P≤0.10wt%，S≤0.040wt%。 

本发明上述的铝镁合金为其中各种元素满足下表2要求的市售铝镁合金： 

表2本发明铝镁合金中各种元素限定要求 

本发明上述的铝镁合金为牌号FLM3，化学成分（wt%）为：Al47～53wt%，Al+Mg≥97.5wt％Fe≤0.4wt%。 

本发明上述的微碳铬铁为其中各种元素满足下表3要求的市售微碳铬铁： 

表3本发明微碳铬铁中各种元素限定要求 

本发明上述的微碳铬铁为牌号HCr000，化学成分（wt%）为：Cr≥50wt%，C≤0.10wt%，Si≤2.0wt％P≤0.05wt%，S≤0.04wt%；或牌号HCr000Si，化学成分（wt%）为：Cr60～70wt%，C≤0.12wt%，Si 4.0～5.5wt%，P≤0.06wt%，S≤0.04wt%。 

本发明上述的镍粉为其中各种元素满足下表4要求的市售镍粉： 

表4本发明镍粉中各种元素限定要求 

本发明上述的镍粉为牌号FNi-1，化学成分（wt%）为：Ni≥98wt%，C≤0.02wt%，P≤0.01wt%，S≤0.01wt%。 

本发明上述的铁粉为其中各种元素满足下表5要求的市售铁粉： 

表5本发明铁粉中各种元素限定要求 

本发明上述的铁粉为牌号FHD100-25，化学成分（wt%）为：Fe≥98.0wt%，C≤0.05wt%，Si≤0.15wt％P≤0.01wt%，Mn≤0.4wt%，P≤0.02wt%，S≤0.02wt%，O≤1.0wt%。 

本发明上述的金属铬为其中各种元素满足下表6要求的市售金属铬： 

表6本发明金属铬中各种元素限定要求 

本发明上述的金属铬为牌号JG99-A，化学成分（wt%）为：Cr≥98.5wt%，C≤0.03wt%，Si≤0.04wt％P≤0.01wt%，S≤0.02wt%，Al≤0.1wt%，Fe≤0.6wt%，Cu≤0.06wt%，O≤0.15wt%，N≤0.05wt%。 

本发明上述的金红石为其中各种元素满足下表7要求的市售金红石： 

表7本发明金红石中各种元素限定要求 

本发明上述的金红石为牌号澳大利亚，化学成分（wt%）为：TiO₂≥95.0wt%，FeO≤0.5wt%，S≤0.03wt%，P≤0.05wt%。 

本发明用于包裹药芯粉的钢带满足下列要求： 

1.采用碳钢带，该碳钢带的化学成分及力学性能满足下表8要求： 

表8碳钢带的化学成分及力学性能 

2.技术要求 

A.适用标准 

钢带公称厚度为0.50-0.80mm，公称宽度为900-1020mm药芯焊丝用冷轧钢带。 

B.引用标准 

Q/HYAQ01    冷连轧薄钢板及钢带 

Q/HYAQ04    平整商品卷 

Q/HYAQ10    钢板及钢带得包装、标志及质量证明 

C.尺寸、外形、重量及允许偏差 

D.厚度允许偏差应符合表9的规定 

表9 

钢带的其他尺寸允许偏差、外形要求符合Q/HYAQ01或Q/HYAQ04标准。 

成品钢卷重量： 

平整卷重量：6.0～10.0吨    目标卷重：8.0～10吨 

冷轧卷重量：3.5～5.0吨     目标卷重：4.0～5.0吨 

交货状态: 

钢带经热处理（退火）、平整后交货，表面涂防锈油。 

表面质量: 

钢带表面不得有结疤、裂纹、夹杂、折叠和其他对使用有害的缺陷，钢不得有分层。 

钢带表面允许有≤1/2厚度公差的轻微麻点、轻微划痕，允许有局部的氧化色。 

反面允许有≤1/2厚度公差的小气泡和轧辊压痕，但应保证最小厚度。 

钢带在连续生产的过程中，因对局部的表面缺陷不易发现并难以去除，因此， 

钢带允许带缺陷交货，但有缺陷的部分不得超过每卷总长度的8%。 

钢带的表面结构 

粗糙度：Ra=0.50∽1.3υm,目标值：Ra=0.70∽1.0υm 

检测规则和试验方法 

钢带的检测规则和试验方法应符合Q/HYAQ01和Q/HYAQ04标准的规定。 

本发明上述各种原料加入目的在于： 

金红石：作为造渣剂使用，严格控制造渣剂的加入量，可以减薄焊后渣壳，有利于熔池中气体的逸出，减少气孔数量，提高焊丝的熔敷速度。 

硅锰合金：配方中加入适量的硅元素有助于改善焊缝成型。 

铁粉：铁粉的加入量增大可以有助于提高熔敷效率，减少在带底漆钢板上高速角焊时出现的气孔和凹坑的数量。 

镍粉：向焊缝金属过度合金元素。 

中碳锰铁：配方中加入适量的中碳锰铁有助于改善韧性和塑性。 

镁铝合金：，配方中加入适量的镁铝合金有助于降低焊缝金属中的氧含量，利于焊缝金属韧性的改善。 

上述药芯粉各个组分的粒径大小均满足可过80目筛，具体为： 

合适的药芯粉颗粒有利于成分混合均匀；此外，粒径太大药芯粉在制备焊丝过程比较困难，而且，不易压实，在焊丝使用过程中组分不易充分利用；在焊接过程燃烧不充分，易产生大量污染气体，烟尘等，严重影响焊接工艺。 

本发明上述埋弧焊药芯焊丝其制造工艺和步骤为现有技术，具体如下： 

1.按配方比例配制本发明埋弧焊药芯焊丝的药芯粉，即将各组分混合均匀； 

2.将钢带轧成U形，向U形槽中加入占焊丝总重33~37%的药芯粉； 

3.采用成形机将U形槽合口，使药芯粉包裹其中，然后经过拉丝机逐道拉拔、减径，最后使焊丝的直径达到3.2mm，得到最终产品。 

本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果： 

（1）本发明的埋孤药芯焊丝具有更高的堆焊速度和较大的工作效率，且焊接时焊件无凹坑、气孔。 

（2）本发明的埋孤药芯焊丝在使用时，焊缝表面渣的产生量少、焊接无飞溅、焊缝成型好且焊接烟尘少。 

（3）本发明的药芯焊丝在使用时，采用连续自动化焊接，不需要降低焊接速度提高了焊接效率，还可以根据焊接需要灵活的调整药芯粉的各个组分配比，使用更方便。 

（4）使用本发明的药芯焊丝焊接后的连铸锟，蒸气轮机部件，离心泵叶片等，在使用过程具有较高的耐磨损和耐腐蚀性能。 

附图说明

附图为本发明埋弧焊药芯焊丝的加工工艺流程图。 

具体实施方式：

下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。 

实施例1 

选用钢带公称厚度为0.60mm，公称宽度为1000mm药芯焊丝用冷轧钢带，采用成型机将其轧制成U形槽。以1000克埋弧焊药芯焊丝为例：取金红石200克，硅锰合金110克，铁粉200克，镍粉100克，金属铬200克，铝镁合金80克，微碳铬铁110克。将所有原料加入混合机中混合45分钟，然后加入U形槽钢带中，填充率为35%；将U形槽合口，使得药芯粉包裹其中，然后经过拉丝机逐道拉拔、减径，最后使得焊丝的直径达到3.2mm。 

1.试验方法： 

（1）化学成分试验 

将焊丝进行堆焊试板烧焊后，取中间位置焊材。通过直读光谱仪对所取的焊材进行化学成分光谱试验，设备所测出的成分值为试验值。 

结果如表10所示： 

（2）HRC检测 

从每块堆焊试板上截取一正方体试样。硬度检测,测出HRC硬度值。结果见表11所示： 

表11 

从结果显示，本发明实施例1制备的样品主要技术指标符合GB/T17854-1999《埋孤焊药芯焊丝》要求。应用于上述连铸锟，蒸气轮机部件，离心泵叶片等的焊接，具有 良好的耐磨损和耐腐蚀性能。 

实施例2 

选用钢带公称厚度为0.50mm，公称宽度为900mm药芯焊丝用冷轧钢带，采用成型机将其轧制成U形槽。以1000克埋弧焊药芯焊丝为例：取金红石150克，硅锰合金50克，铁粉350克，镍粉100克，金属铬150克，铝镁合金120克，微碳铬铁80克。将所有原料加入混合机中混合45分钟，然后加入U形槽钢带中，填充率为37%；将U形槽合口，使得药芯粉包裹其中，然后经过拉丝机逐道拉拔、减径，最后使得焊丝的直径达到3.2mm。 

实施例3 

选用钢带公称厚度为0.80mm，公称宽度为1020mm药芯焊丝用冷轧钢带，采用成型机将其轧制成U形槽。以1000克埋弧焊药芯焊丝为例：取金红石250克，硅锰合金50克，铁粉150克，镍粉150克，金属铬150克，铝镁合金100克，微碳铬铁150克。将所有原料加入混合机中混合45分钟，然后加入U形槽钢带中，填充率为37%；将U形槽合口，使得药芯粉包裹其中，然后经过拉丝机逐道拉拔、减径，最后使得焊丝的直径达到3.2mm。 

Claims (8)

1.一种埋弧焊药芯焊丝，其特征在于：该焊丝的药芯粉由以下重量百分比的各组分混合而成：金红石10～32%，硅锰合金5～15%，铁粉10～45%，镍粉2～15%，金属铬10～40%，铝镁合金2～15%，微碳铬铁5～15%；

所述的金红石为经过400～480℃烘烤后的金红石；所述的镍粉、金属铬为经120～140℃烘烤并保温2～4小时自然冷却后的镍粉或金属铬；

所述的微碳铬铁为其中各种元素满足下述要求的市售微碳铬铁：牌号HCr000，化学成分（wt%）为：Cr≥50wt%，C≤0.10wt%，Si≤2.0wt%，P≤0.05wt%，S≤0.04wt%；或牌号HCr000Si，化学成分（wt%）为：Cr60～70wt%，C≤0.12wt%，Si4.0～5.5wt%，P≤0.06wt%，S≤0.04wt%。

2.根据权利要求1所述的埋弧焊药芯焊丝，其特征在于：该焊丝的药芯粉由以下重量百分比的各组分混合而成：金红石20%，硅锰合金11%，铁粉20%，镍粉10%，金属铬20%，铝镁合金8%，微碳铬铁11%。

3.根据权利要求1或2所述的埋弧焊药芯焊丝，其特征在于：所述的硅锰合金为其中各种元素满足下述要求的市售硅锰合金：硅锰合金为牌号FeMn68Si25，其中化学成分（wt%）为：Si19.0～23.0wt%，Mn63.0～72.0wt%，Cr≤1.2wt%，P≤0.10wt%，S≤0.040wt%。

4.根据权利要求1或2所述的埋弧焊药芯焊丝，其特征在于：所述的铝镁合金为其中各种元素满足下述要求的市售铝镁合金：铝镁合金为牌号FLM3，化学成分（wt%）为：Al47～53wt%，Al+Mg≥97.5wt%，Fe≤0.4wt%。

5.根据权利要求1或2所述的埋弧焊药芯焊丝，其特征在于：所述的镍粉为其中各种元素满足下述要求的市售镍粉：牌号FNi-1，化学成分（wt%）为：Ni≥98wt%，C≤0.02wt%，P≤0.01wt%，S≤0.01wt%。

6.根据权利要求1或2所述的埋弧焊药芯焊丝，其特征在于：所述的铁粉为其中各种元素满足下述要求的市售铁粉：牌号FHD100-25，化学成分（wt%）为：Fe≥98.0wt%，C≤0.05wt%，Si≤0.15wt%，P≤0.01wt%，Mn≤0.4wt%，P≤0.02wt%，S≤0.02wt%，O≤1.0wt%。

7.根据权利要求1或2所述的埋弧焊药芯焊丝，其特征在于：所述的金属铬为其中各种元素满足下述要求的市售金属铬：牌号JG99-A，化学成分（wt%）为：Cr≥98.5wt%，C≤0.03wt%，Si≤0.04wt%，P≤0.01wt%，S≤0.02wt%，Al≤0.1wt%，Fe≤0.6wt%，Cu≤0.06wt%，O≤0.15wt%，N≤0.05wt%。

8.根据权利要求1或2所述的埋弧焊药芯焊丝，其特征在于：所述的金红石为其中各种元素满足下述要求的市售金红石：牌号澳大利亚，化学成分（wt%）为：TiO₂≥95.0wt%，FeO≤0.5wt%，S≤0.03wt%，P≤0.05wt%。