CN104511701A

CN104511701A - 药芯焊丝

Info

Publication number: CN104511701A
Application number: CN201310471026.XA
Authority: CN
Inventors: 陈邦固; 金立鸿; 胡铁牛; 白英华
Original assignee: Tianjin Sainteagle Welding Co Ltd
Current assignee: Tianjin Sainteagle Welding Co Ltd
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2033-10-08
Also published as: CN104511701B

Abstract

本专利涉及一种药芯焊丝，所述药芯焊丝由低碳钢外皮和药芯组成，其特征在于：锐钛型二氧化钛占药芯焊丝质量的1%-10.5%。优点是：本发明的药芯焊丝其化学成分、力学性能、工艺性能等方面超过国家标准和有关国际标准要求，达到与市售优质金红石型药芯焊丝相当的水平。

Description

药芯焊丝

技术领域

本专利属于焊接材料B23k35技术领域，特别是涉及一种药芯焊丝。

背景技术

通常金红石就是较纯的金红石型二氧化钛，是提炼钛的重要矿物原料，也是高档电焊条和药芯焊丝的必须原料之一，也是生产金红石型钛白粉的最佳原料，目前主要出产在澳大利亚、南非、乌克兰少数几个国家。目前我国金红石的资源紧缺，故绝大部分金红石依赖国外进口，其价格居高不下，在13000～24000元/吨区间波动。使得我国焊材生产企业在国际经济环境低迷的情况下，生存变的越发艰难。

药芯焊丝是近年来迅速发展起来的一种新型焊接材料，其具有焊接质量好、生产效率高、综合焊接成本低等一系列优点，在造船、机械、石化、冶金、军工、钢结构制造和工程建设中广泛应用。目前药芯焊丝中85%以上属于500MPa级金红石型药芯焊丝(中国标准GB/T10045-2001E501T-1)，该型药芯焊丝的药芯配方以金红石为主，一般占药芯的30%-60%，又由于其高昂的价格，使其占生产成本的较大比例。所以如能找的一种可以部分或全部替代金红石的原料，对于药芯焊丝的行业整体的稳定健康发展起到举足轻重的地位。

中国专利申请201110248183.5公开了“一种还原钛铁矿型药芯焊丝”，该项发明试图以较廉价的还原钛铁矿部分取代钛型药芯焊丝中的金红石，达到降低药芯焊丝生产成本的目的。还原钛铁矿是由TiO₂含量较低的钛铁矿精矿粉(以下简称钛精矿粉)和焦炭粉或煤粉混合后在较高温度下烧结，经固相还原形成的不完全冶金反应产物，它只是将钛精矿粉中的Fe₂O₃大部分还原成Fe，却没有将钛精矿粉中的TiO₂与还原产物Fe及其它杂质有效分离。因此还原钛铁矿中的TiO₂含量仅为52-54%，大大低于金红石，杂质含量尤其是铁的氧化物的含量大大高于金红石。由于以上原因，以还原钛铁矿取代部分金红石所制成的药芯焊丝工艺性能和力学性能较差，其焊接熔覆金属的冲击吸收功Akv(-20℃)仅为50-80J左右，勉强达到≥47J的国家标准要求，尚不到普通市售金红石型药芯焊丝的一半。

我国富有低品位钛铁矿(其TiO₂含量约47%，不同地区矿床的含量不同)，钛铁矿经磁选等物理选矿过程得到钛精矿粉。酸溶性钛渣是一种以含镁钙高的原生钛精矿为原料，采用电炉熔炼生产的供硫酸法钛白使用的锐钛型钛产品，其价格极其低廉，约为金红石售价的三分之一左右，具体化学成分见表1。

在钛白粉的生产领域中，酸溶性钛渣除有效成分TiO₂之外，Ti₂O₃、MgO、CaO和Fe是被限制的有害成分，如将其直接作为药芯焊丝的生产原料，则会造成熔渣的物化性质趋向“长渣”性质，将影响其工艺性能的稳定，尤其是衡量药芯焊丝焊接水平的重要标准-全位置可焊性。本专利通过对药粉的独特处理工艺和合理的调整熔渣渣系，有效的克服了上述问题，满足了全位置的焊接要求。

表1酸溶性钛渣的化学成分单位为%（质量分数）^（1）

注：(1)引自YS/T5285-2011

发明内容

本专利为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种药芯焊丝，该药芯焊丝满足了全位置的焊接要求。

一种药芯焊丝，所述药芯焊丝由低碳钢外皮和药芯组成，其特征在于：锐钛型二氧化钛占药芯焊丝质量的1%-10.5%。

本专利还可以采用以下技术方案：

优选的，以占药芯焊丝质量分数计，药芯中各组分含量如下：酸溶性钛渣1%-10.5%、金红石0-6.4%、氟化物0.03%-0.8%，其它造渣剂0.8%-4%，强脱氧剂0.2%-1.3%，弱脱氧剂1.5%-4%，合金剂0.3%-1.9%，其余为铁粉。

进一步优选的，所述其它造渣剂为有长石、石英、镁砂、锆英砂、铝矾土和钛酸钾中的至少一种。

优选的，以占药芯焊丝质量分数计，药芯中各组分含量如下：造渣剂1.8-11.3%，氟化物0.03%-0.8%，强脱氧剂0.2%-1.3%，弱脱氧剂1.5%-4%，合金剂0.3%-1.9%，其余为铁粉；

其中，造渣剂中，含有占药芯焊丝1%-10.5%质量分数的酸溶性钛渣含量、含有占药芯焊丝0-6.4%质量分数的金红石含量。

进一步优选的，所述酸溶性钛渣经过900-1300℃焙烧1-3小时。

进一步优选的，所述氟化物为氟化钠、氟硅酸钠和萤石中的至少一种.

进一步优选的，所述造渣剂中除了酸溶性钛渣或金红石外，还含有长石、石英、镁砂、锆英砂、铝矾土和钛酸钾中的至少一种。

进一步优选的，所述强脱氧剂为铝粉、镁粉和铝镁合金粉中的至少一种。

进一步优选的，所述弱脱氧剂为金属锰粉、锰铁合金粉、锰硅合金粉和硅铁粉中的至少两种。

进一步优选的，所述合金剂为稀土合金粉、钛铁粉和低硼硼铁粉中的至少一种。

进一步优选的，所述酸溶性钛渣为一种以含镁钙高的原生钛精矿为原料，经电炉熔炼得到的成分均一的钛氧化物的富集物。酸溶性钛渣中钛的氧化物绝大部分以Ti³⁺和Ti⁴⁺的形式存在，如按TiO₂计其质量百分比为:84%≥总钛(以TiO₂)≥72%，其它杂质为；Fe≥4.5%，金属Fe≤1.5%，CaO+MgO为0.5-10%，S≤0.5%，P≤0.05%。

本专利具有的优点和积极效果是：

(1)本发明所提供的以锐钛型二氧化钛为药粉主要原料制备的药芯焊丝，成本极其低廉，我国原料来源丰富；

(2)酸熔性钛渣中所含的CaO和MgO可提高熔渣的碱度、改善熔敷金属的力学性能。但其对酸性熔渣起到稀渣作用，使全位置焊接效果变差，本专利通过调整配方酸碱度使其渣系适合全位置焊接，见实施例D-1、S-1和S-5；

(3)SiO₂和Al₂O₃可做为药芯焊丝的造渣剂、提高熔化速度和改善熔滴过渡方式。相应的减少了上述辅料在药芯焊丝生产过程中的单独加入，有利于各辅料在药粉中的均匀分布，进一步节约了药芯焊丝的成本，稳定了焊丝品质。

(4)锐钛型二氧化钛的主体成分为(MgFe)(Ti₃Fe)O₁₀、Fe₂Ti O₅和Mg_1.05Ti_1.95O₅，而金红石的主体成分为金红石型TiO₂，可通过X射线衍射仪(XRD)较容易的鉴别出药粉中是否含有钛渣类物质。

(5)本发明的药芯焊丝其化学成分、力学性能、工艺性能等方面超过国家标准和有关国际标准要求，达到与市售优质金红石型药芯焊丝相当的水平。

(6)本发明的药芯焊丝屈服强度Rel≥375Mpa，抗拉强度Rm495-660Mpa，伸长率A≥22%，-20℃条件下的冲击吸收功Akv（-20℃）≥110J。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的进行详细的描述。下面的实施例是对为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明，但不对本发明作任何限制。

表2为实施例1-7的一种以锐钛型二氧化钛为药粉主要原料制备的药芯焊丝的药芯组成。其所用低碳钢冷轧钢带的化学成分C≤0.07%，Si≤0.05%，Mn为0.25%-0.5%，S≤0.025%，P≤0.025%(仅是举例，不作为限定)。其中S-1代表实施例1，S-2代表实施例2，D-1是对比例1，D-2是对比例2，以此类推。

表2中：

标注的(1)指的是：酸溶性钛渣的化学成分满足TZ74要求（见表1）；

(2)酸溶性钛渣的化学成分满足TZ78要求（见表1）；

(3)酸溶性钛渣的化学成分满足TZ80要求（见表1）；

表2药芯焊丝各组分质量百分比（%）

续表2：

表2中：

D′-1：含D-1药芯的药芯焊丝的外径为1.2mm；药芯占药芯焊丝质量的12%；

D′-2：含D-2药芯的药芯焊丝的外径为0.8mm；药芯占药芯焊丝质量的10%；

S′-1：含S-1药芯的药芯焊丝的外径为1.2mm；药芯占药芯焊丝质量的12%；

S′-2：含S-2药芯的药芯焊丝的外径为1.0mm；药芯占药芯焊丝质量的10%；

S′-3：含S-3药芯的药芯焊丝的外径为1.2mm；药芯占药芯焊丝质量的13%；

S′-4：含S-4药芯的药芯焊丝的外径为1.4mm；药芯占药芯焊丝质量的13%；

S′-5：含S-5药芯的药芯焊丝的外径为1.6mm；药芯占药芯焊丝质量的16%；

S′-6：含S-6药芯的药芯焊丝的外径为14mm；药芯占药芯焊丝质量的14%；

S′-7：含S-7药芯的药芯焊丝的外径为1.2mm；药芯占药芯焊丝质量的13%；

对比例D′-1、D′-2和实施例从S′-1到S′-7所对应的熔敷金属化学成分及力学性能

见表3。其相应的焊接工艺性能，生产成本及综合评定见表4。

表3熔覆金属的化学成分与力学性能

表4药芯焊丝工艺性能、生产成本、综合评定

由表3、4可知，经过实际检测，本发明的药芯焊丝的力学性能、焊接工艺性能与金红石型药芯焊丝“D′-1”相当，优于对比焊丝“D′-2”。当考虑生产成本因素后，本发明的药芯焊丝性价比优于市售优质金红石型药芯焊丝，具有较大的应用价值。以上仅为本发明所列举的较佳实施例，并非用以限制本发明的保护范围，所属技术领域中的普通技术人员运用本发明所作的等效修饰或变化，均同理应属于本发明的专利保护范围。

Claims

1.一种药芯焊丝，所述药芯焊丝由低碳钢外皮和药芯组成，其特征在于：锐钛型二氧化钛占药芯焊丝质量的1%-10.5%。

2.根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于：以占药芯焊丝质量分数计，药芯中各组分含量如下：酸溶性钛渣1%-10.5%、金红石0-6.4%、氟化物0.03%-0.8%，其它造渣剂0.8%-4%，强脱氧剂0.2%-1.3%，弱脱氧剂1.5%-4%，合金剂0.3%-1.9%，其余为铁粉。

3.根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于：以占药芯焊丝质量分数计，药芯中各组分含量如下：造渣剂1.8-11.3%，氟化物0.03%-0.8%，强脱氧剂0.2%-1.3%，弱脱氧剂1.5%-4%，合金剂0.3%-1.9%，其余为铁粉；

4.根据权利要求2或3所述的药芯焊丝，其特征在于：所述酸溶性钛渣经过900-1300℃焙烧1-3小时。

5.根据权利要求2或3所述的药芯焊丝，其特征在于：所述氟化物为氟化钠、氟硅酸钠和萤石中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的药芯焊丝，其特征在于：所述造渣剂中除了酸溶性钛渣或金红石外，还含有长石、石英、镁砂、锆英砂、铝矾土和钛酸钾中的至少一种。

7.根据权利要求2所述的药芯焊丝，其特征在于：所述其它造渣剂为有长石、石英、镁砂、锆英砂、铝矾土和钛酸钾中的至少一种。

8.根据权利要求2或3所述的药芯焊丝，其特征在于：所述强脱氧剂为铝粉、镁粉和铝镁合金粉中的至少一种。

9.根据权利要求2或3所述的药芯焊丝，其特征在于：所述弱脱氧剂为金属锰粉、锰铁合金粉、锰硅合金粉和硅铁粉中的至少两种。

10.根据权利要求2或3所述的药芯焊丝，其特征在于：所述合金剂为稀土合金粉、钛铁粉和低硼硼铁粉中的至少一种。

11.根据权利要求2或3所述的药芯焊丝，其特征在于：所述酸溶性钛渣为一种以含镁钙高的原生钛精矿为原料，经电炉熔炼得到的成分均一的钛氧化物的富集物。酸溶性钛渣中钛的氧化物绝大部分以Ti³⁺和Ti⁴⁺的形式存在，如按TiO₂计其质量百分比为:84%≥总钛(以TiO₂)≥72%，其它杂质为；Fe≥4.5%，金属Fe≤1.5%，CaO+MgO为0.5-10%，S≤0.5%，P≤0.05%。