CN102825400B - 一种提高药皮熔化均匀度的碱性焊条 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高药皮熔化均匀度的碱性焊条，焊条的焊芯使用符合GB/T3429-2002要求的低碳钢H08A焊芯，焊条药皮中各组分的质量百分比为：大理石35-50％，萤石10-20％，微硅粉5-15％，锰铁4-10％，硅铁4-10％，钛铁5-12％，金红石4-7％，合成云母1-3％，铝镁合金：0.5％-2％，稀土硅铁：1-2％；纯碱：0.5-1％；所述硅微粉为SiO2≥98％，Al2O3≤1.0％，S≤0.010％，P≤0.015％，100％过目数颗粒度为250目的硅微粉。本发明的焊条在全位置焊接过程中，其药皮熔化均匀且电弧稳定，短弧操作方便，工艺性能大大提高。
Description
技术领域
本发明属于焊接材料领域，尤其是涉及一种提高药皮熔化均匀度的碱性焊条。
背景技术
随着我国经济的发展，在电建、石油、化工、冶金、造船等行业中，全位置焊接越来越多，对焊接质量要求越来越高。目前，国内生产的碱性焊条基本上以大理石、萤石、硅微粉及铁合金为主要涂料成分，这类焊条的熔敷金属具有良好的机械性能和抗裂性能，但焊条的工艺性能较差。
在使用碱性焊条进行横焊、立焊、仰焊时，由于焊条药粉中高熔点物质分布不均致使焊条在焊接过程中熔化不均。尤其在横焊、立焊、仰焊时套筒易形成“马蹄形”，即焊条套筒上半周熔化滞后于下半周形成的熔化不均现象。这直接导致全位置焊接时短弧操作较为困难，对熔池金属保护较差，进而会影响熔敷金属性能。传统改进焊条熔化均匀度基本以调节焊条药皮配方中各药粉比例为基本途径，如专利申请号201210083257.9公开的一种超塑性铜磷焊条及其制备方法，专利申请号200910065728公开的圆坯低碳焊条钢连铸功能保护材料，尽管它们在焊条熔化均匀度方面取得了很大的突破，但也有一定的局限性。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种提高药皮熔化均匀度的碱性焊条，从而能够明显提高碱性焊条全位置焊接工艺，提供的焊条在平焊、横焊、立焊、仰焊过程中套筒熔化均匀，焊接电弧及熔滴过渡稳定，同时飞溅小，成形美观，工艺性能的提高使碱性焊条的操作性大大提高。
为实现解决上述技术问题的目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种提高药皮熔化均匀度的碱性焊条，使用符合GB/T 3429-2002要求的低碳钢H08A焊芯，焊条药皮中各组分的质量百分比为：一种提高药皮熔化均匀度的碱性焊条，所述焊条以H08A盘条作为焊芯原料，焊条药皮中各组分的质量百分比为：大理石35-50％，萤石10-20％，微硅粉5-15％，锰铁4-10％，硅铁4-10％，钛铁5-12％，金红石4-7％，合成云母1-3％，铝镁合金：0.5％-2％，稀土硅铁：1-2％；纯碱：0.5-1％；
所述硅微粉为SiO2≥98％，Al2O3≤1.0％，S≤0.010％，P≤0.015％，100％过目数颗粒度为250目(即颗粒度≤250目)的硅微粉。
优选的，所述焊条药皮中各组分的质量百分比为：大理石：37-45％，萤石：10-17％，硅微粉：8-15％，锰铁：7-10％，硅铁：4-7％，钛铁：8-12％，金红石：4-7％，合成云母：1-3％，铝镁合金：0.5-2％，稀土硅铁：1-2％；纯碱：0.5-1％。
优选的，本发明的碱性焊条的药皮中各组分的质量成分含量以及颗粒度要求为：
大理石：CaCO3≥95％，S≤0.020％，P≤0.010％，100％过目数颗粒度为60目；萤石：CaF2≥95％，SiO2≤4.5％，S≤0.020％，P≤0.030％，100％过目数颗粒度为60目；锰铁：Mn：78～85％，C≤1.5％，S≤0.020％，P≤0.020％，100％过目数颗粒度为60目；硅铁：Si：43.5～46％，Mn≤0.7％，S≤0.02％，P≤0.040％，100％过目数颗粒度为40目；钛铁：Ti：25～35％，S≤0.020％，P≤0.050％，100％过目数颗粒度为60目；金红石：TiO2≥95.0％，S≤0.012％，P≤0.020％，100％过目数颗粒度为80目；合成云母：SiO2：38～43％，Al2O3：24～29％，K2O：9～12％，100％过目数颗粒度为40目；铝镁合金：Al：47～53％，Mg：≥47％，Al+Mg ≥97％，100％过目数颗粒度为100目；稀土硅铁：RE：27～30％，Si：≤42％，100％过目数颗粒度为50目；纯碱：NaCO3≥98％，100％过目数颗粒度为40目。
本发明所述的碱性焊条的制备工艺为：将符合要求配比的原材料组分均匀混合后，加入占固体组分质量22-27％的20℃条件下模数m=2.5-2.7，波美浓度40-45°Bé的钾钠水玻璃进行混拌，混拌均匀后的湿涂料与制备好的焊芯一起进行压涂，压涂采用油压式焊条压涂机。
碱性焊条药皮中大理石分解温度约为900℃，萤石的熔化温度约为1375℃，因此在碱性焊条中大理石和萤石对焊条熔化速度影响较小。为了过渡合金元素及熔池金属脱氧，各类铁合金粉末采用的比例及颗粒度已基本为最佳范围，而硅微粉熔化温度高达1710℃，显著高于焊芯熔点。在实际焊条生产中，低氢焊条药皮组分会加入较多量的硅微粉，其主要作用为造渣及细化熔滴，通过调整熔渣的粘度形成更好的渣壳保护熔敷金属，通过细化熔滴优化熔滴过渡方式，进而提高焊条工艺性能。因此，硅微粉的熔化应为提高焊条熔化均匀度的关键因素。
现有配方中的硅微粉颗粒度通常为100-200目。发明人通过大量试验发现，在焊条各组分比例不变的条件下，降低硅微粉颗粒度，使得硅微粉在电弧燃烧过程中熔化均匀，为促进碱性焊条药皮熔化的一个关键因素。发明人对使用配方中不同颗粒度硅微粉生产焊条进行全位置焊接工艺对比，尤其是横焊、立焊、仰焊时焊条熔化均匀度的对比，发现当硅微粉颗粒度为100％过250目时，碱性焊条药皮熔化均匀度会有显著提高，焊接时，药皮熔化均匀度的提高则可以提高碱性焊条全位置焊接工艺性能。
本发明具有的优点和积极效果是：
在所述焊条药皮配方的范围内，控制焊条药皮中硅微粉颗粒度为100％过250目，得到的焊条在全位置焊接过程中，尤其是立焊、横焊两种位置焊接时，焊条药皮熔化均匀度有显著提高，药皮熔化均匀且电弧稳定，短弧操作方便，工艺性能大大提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
实施例1
一种碱性焊条，所述焊条以H08A盘条作为焊芯原料，焊条药皮中各组分的质量百分比为：大理石43％，萤石15％，硅微粉9％，锰铁8％，硅铁5％，钛铁10％，金红石5％，合成云母2％，铝镁合金：0.7％，稀土硅铁：1.3％；纯碱：1％。
本实施例中碱性焊条的药皮中各组分的质量成分含量以及颗粒度要求为：
大理石：CaCO3≥95％，S≤0.020％，P≤0.010％，100％过目数颗粒度为60目；萤石：CaF2≥95％，SiO2≤4.5％，S≤0.020％，P≤0.030％，100％过目数颗粒度为60目；硅微粉：SiO2≥98％，Al2O3≤1.0％，S≤0.010％，P≤0.015％，100％过目数颗粒度为250目；锰铁：Mn：78～85％，C≤1.5％，S≤0.020％，P≤0.020％，100％过目数颗粒度为60目；硅铁：Si：43.5～46％，Mn≤0.7％，S≤0.02％，P≤0.040％，100％过目数颗粒度为40目；钛铁：Ti：25～35％，S≤0.020％，P≤0.050％，100％过目数颗粒度为60目；金红石：TiO2≥95.0％，S≤0.012％，P≤0.020％，100％过目数颗粒度为80目；合成云母：SiO2：38～43％，Al2O3：24～29％，K2O：9～12％，100％过目数颗粒度为40目；铝镁合金：Al：47～53％，Mg：≥47％，Al+Mg≥97％，100％过目数颗粒度为100目；稀土硅铁：RE：27～30％，Si：≤42％，100％过目数颗粒度为50目；纯碱：NaCO3≥98％，100％过目数颗粒度为40目。
实施例2
一种碱性焊条，其组分及质量百分比含量同实施例1，所不同的是硅微粉100％过目数颗粒度为270目。
实施例3
一种碱性焊条，其组分及质量百分比含量同实施例1，所不同的是硅微粉100％过目数颗粒度为300目。
对比例1
一种碱性焊条，其组分及质量百分比含量同实施例1，所不同的是硅微粉100％过目数颗粒度为100目。
对比例2
一种碱性焊条，其组分及质量百分比含量同实施例1，所不同的是硅微粉100％过目数颗粒度为150目。
对比例3
一种碱性焊条，其组分及质量百分比含量同实施例1，所不同的是硅微粉100％过目数颗粒度为200目。
使用实施例及对比例中的焊条在平焊、立焊、横焊、仰焊四种焊接位置使用相同的焊接电参数焊接，焊接过程中观察焊条药皮熔化均匀度，并在焊接结束后量取焊条套筒深度的最大值H与最小值h，两者差值能客观反映焊条药皮熔化均匀度，差值越小，反映焊条药皮熔化均匀度越好，结果如表1所示：
表1
从表1可以看出，焊条药皮熔化均匀度随硅微粉颗粒度的减小而逐步改善，H与h的差值也逐步减小，尤其是立焊、横焊两种位置焊接时，焊条药皮熔化均匀度有显著提高。在实施例1、2、3中，即当硅微粉100％过目数颗粒度小于等于250目时，焊条药皮熔化已经非常均匀，焊后焊条套筒平整光滑。而对比例中，因焊接过程中熔化不均，在立焊、横焊后焊条套筒呈明显“马蹄形”。对比说明焊条药皮熔化得到了根本的改善，即减小硅微粉颗粒度至250目以下可显著提高碱性焊条药皮熔化均匀度。
以上对本发明的较佳实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (2)
1.一种提高药皮熔化均匀度的碱性焊条，其特征在于：焊条的焊芯使用符合GB/T3429-2002要求的低碳钢H08A焊芯，焊条药皮中各组分的质量百分比为：大理石：37-45％，萤石：10-17％，硅微粉：8-15％，锰铁：7-10％，硅铁：4-7％，钛铁：8-12％，金红石：4-7％，合成云母：1-3％，铝镁合金：0.5-2％，稀土硅铁：1-2％；纯碱：0.5-1％；
所述硅微粉为SiO2≥98％，Al2O3≤1.0％，S≤0.010％，P≤0.015％，100％过目数颗粒度为250目的硅微粉。
2.根据权利要求1所述的碱性焊条，其特征在于：焊条的药皮中各组分的质量成分含量以及颗粒度要求为：
大理石：CaCO3≥95％，S≤0.020％，P≤0.010％，100％过目数颗粒度为60目；萤石：CaF2≥95％，SiO2≤4.5％，S≤0.020％，P≤0.030％，100％过目数颗粒度为60目；锰铁：Mn：78～85％，C≤1.5％，S≤0.020％，P≤0.020％，100％过目数颗粒度为60目；硅铁：Si:43.5～46％,Mn≤0.7％，S≤0.02％，P≤0.040％，100％过目数颗粒度为40目；钛铁：Ti:25～35％,S≤0.020％，P≤0.050％，100％过目数颗粒度为60目；金红石：TiO2≥95.0％，S≤0.012％，P≤0.020％，100％过目数颗粒度为80目；合成云母：SiO2：38～43％，Al2O3：24～29％，K2O：9～12％，100％过目数颗粒度为40目；铝镁合金：Al：47～53％，Mg：≥47％，Al+Mg≥97％，100％过目数颗粒度为100目；稀土硅铁：RE:27～30％,Si:≤42％，100％过目数颗粒度为50目；纯碱：NaCO3≥98％，100％过目数颗粒度为40目。
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