CN107052622A - 一种用于低磁钢焊接的不锈钢焊条及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种用于低磁钢焊接的不锈钢焊条，包括焊芯和药皮。药品，药皮采用药粉和粘结剂制成，焊芯采用低S、P的ER304不锈钢线材拉拔加工制成，药粉由大理石、萤石、金红石、长石、云母、钛白粉、铬铁、钼铁、电解锰、纯碱、氧化铬绿制备而成。粘结剂为钾钠混合水玻璃，每100g粉料加20g～25g。本发明还公开了该用于低磁钢焊接的不锈钢焊条的制备方法。采用本发明药皮制备的焊条，焊接时引弧和稳弧的性能良好，烟尘和飞溅较小，脱渣性优良，焊道成型均匀美观，无气孔。焊条焊接力学性能良好，能够满足低磁钢焊接的要求，其熔敷金属抗拉强度≥600MPa，延伸率≥35％，熔敷金属夏比冲击KV2(‑40℃)≥50J，熔敷金属磁导率≤2.0Gs/Oe。

Description

一种用于低磁钢焊接的不锈钢焊条及其制备方法
技术领域
本发明涉焊接材料领域，特别涉及一种满足低磁钢焊接用的不锈钢焊条及其制备方法。
背景技术
无磁钢作为一种特殊钢铁功能材料，是一种在磁场作用下基本不产生磁感应的低磁钢铁材料，相对磁导率略大于1，在磁场中磁化作用很弱，即产生所谓的“无磁”现象，故形象地称之为低磁钢。其用途十分广泛，涉及电力、高新技术、国防军工以及民用产品等诸多领域。
近年来，随着我国国防工业、高新技术和经济建设重点领域的快速发展，相关行业对于无磁钢的市场需求迅速增长，目前低磁钢焊接所使用的焊材为非标产品，由于市场使用量并不是很广泛，导致国内大多数焊材厂家并没有开发相对应的产品。低磁钢其物理、力学性能均不同于一般的造船用钢，在焊接时，极易产生热裂纹和氢气孔，为保证焊接的可靠性，需要成熟的与之相配套的焊材。目前主要以国外品牌焊材进行焊接，因而迫切需要国内焊材厂家开发出成熟的低磁钢焊接相关产品，为我国低磁钢钢材焊接提供稳定可靠的焊接材料。
发明内容
本发明的目的之一在于为了解决上述问题而提供一种专门用于低磁钢焊接的不锈钢焊条，以达到对低磁钢能够进行稳定可靠焊接，且使其熔敷金属与母材能够进行相匹配，具有良好的抗裂性，同时焊条在焊接时电弧稳定、焊缝成形美观、飞溅小、脱渣好以及能够进行全位置操作。
本发明的目的之二在于提供上述用于低磁钢焊接的不锈钢焊条的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于低磁钢焊接的不锈钢电焊条，该不锈钢电焊条的焊芯采用低S、P的不锈钢线材H06Cr21Ni10；该不锈钢电焊条的药皮中除含有造气和造渣的大理石、萤石、金红石、长石外，其脱氧及合金过渡元素中含有金属锰，铬铁，钼铁，其改善压涂性元素中含有云母和纯碱；所述药皮在粘结剂的配合下并按常规技术制备出该电焊条，本发明不锈钢电焊条的药皮由药粉和适量的粘合剂制备而成，所述药粉以下重量百分比的原料制备而成：
大理石：15～20％，萤石：4～8％，金红石：36～46％，长石：2～4％，云母：2～4％，钛白粉：2～4％，铬铁：5～7％，钼铁：0.5～1％，电解锰：18～20％，纯碱：0.5～2％，氧化铬绿：0.5～1％，各组分的质量百分比之和为100％。
在本发明的一个优选实施例中，所述粘合剂为模数3.05～3.2、钾钠比为2～3:1、浓度为42～44°波美度的钾钠混合水玻璃。
在本发明的一个优选实施例中，所述粘合剂的加入量为所述药粉重量的20～25％。
在本发明的一个优选实施例中，所述H06Cr21Ni10的化学成分要求是：C：1.60～2.50wt％，Mn：1.60～2.50wt％，S≤0.015wt％，P≤0.020wt％，Si≤0.50wt％，Cr：19.50～22.00wt％，Ni：9.50～11.00wt％，Mo≤0.40wt％，N≤0.05wt％，Cu≤0.40wt％。
在本发明的一个优选实施例中，所述大理石的化学成分要求是：CaCO3≥98.0wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％；所述大理石的粒度要求是：60目。
在本发明的一个优选实施例中，所述萤石的化学成分要求是：CaF2≥95.0wt％，SiO2≤1.00wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％，所述述萤石的的粒度要求是：60目。
在本发明的一个优选实施例中，所述金红石的化学成分要求是：TiO2≥95.0wt％，S≤0.02wt％，P≤0.02wt％，所述金红石的粒度要求是：60目。
在本发明的一个优选实施例中，所述云母的化学成分要求是：SiO2：45～55wt％，Al2O3：25～35wt％，K2O+Na2O≥7.0wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％，所述云母的粒度要求是：30目。
在本发明的一个优选实施例中，所述长石的化学成分要求是：SiO2：63～73wt％，Al2O3：15～25wt％，K2O+Na2O≥8.0wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％，所述金云母的粒度要求是：80目。
在本发明的一个优选实施例中，所述铬铁的化学成分要求是：Cr：70.0～75.0wt％，C≤0.060wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％，所述硅铁的的粒度要求是：40目。
在本发明的一个优选实施例中，所述金属锰的化学成分要求是：C≤0.10wt％，Mn≥97.0wt％，S≤0.020wt％，P≤0.150wt％，所述锰铁的粒度要求是：40目。
在本发明的一个优选实施例中，所述钼铁的化学成分要求是：Mo：25～35wt％，C≤0.1wt％，S≤0.03wt％，P≤0.05wt％，Si≤4.5wt％，所述钼铁的粒度要求是：40目。
在本发明的一个优选实施例中，所述纯碱的化学成分要求是：Na2CO3≥98.0wt％，所述纯碱的粒度要求是：60目。
上述用于低磁钢焊接的不锈钢电焊条的制备方法，其是按所述比例取各种材料并搅拌混合均匀，使用模数3.05～3.2、钾钠比为2～3:1、浓度为42～44°波美度的钾钠混合水玻璃作为粘结剂，加入量为混合粉重量的20～25％，搅拌均匀后，使用打团机挤压成圆柱体，使用液压油泵式焊条涂粉生产设备均匀涂在不同直径的焊芯上；经磨削出夹持端和引弧端后，使用焊条烘干炉，经低温50～90℃，中温90～150℃，高温300～350℃进行烘干，制备得到低磁钢焊接用不锈钢焊条。
由于采用如上所述技术工艺方案，本发明产生以下积极效果：
1、熔敷金属在焊后不热处理状态，力学性能稳定，室温时的抗拉强度达到600～660Mpa，在-40℃的V型缺口冲击功达到50J以上，较好的抗裂性能满足低磁钢的焊接要求。
2、全位置焊接工艺性良好、电弧稳定、熔池清晰、脱渣容易，焊缝成形美观。
3、生产工艺性能优良，电焊条表面光滑、偏心稳定、成品率高。
具体实施方式
一种用于低磁钢焊接的不锈钢电焊条，该不锈钢电焊条的焊芯采用低S、P的不锈钢线材H06Cr21Ni10；该不锈钢电焊条的药皮中除含有造气和造渣的大理石、萤石、金红石、长石外，其脱氧及合金过渡元素中含有金属锰，铬铁，钼铁，其改善压涂性元素中含有云母和纯碱；所述药皮在粘结剂的配合下并按常规技术制备出该电焊条，本发明不锈钢电焊条的药皮由药粉和适量的粘合剂制备而成，所述药粉按重量份的三个实施例的配方见表1
表1
上述实施例中：
H06Cr21Ni10的化学成分要求是：C：1.60～2.50wt％，Mn：1.60～2.50wt％，S≤0.015wt％，P≤0.020wt％，Si≤0.50wt％，Cr：19.50～22.00wt％，Ni：9.50～11.00wt％，Mo≤0.40wt％，N≤0.05wt％，Cu≤0.40wt％。
大理石的化学成分要求是：CaCO3≥98.0wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％；所述大理石的粒度要求是：60目。
萤石的化学成分要求是：CaF2≥95.0wt％，SiO2≤1.00wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％，所述述萤石的的粒度要求是：60目。
金红石的化学成分要求是：TiO2≥95.0wt％，S≤0.02wt％，P≤0.02wt％，所述金红石的粒度要求是：60目。
云母的化学成分要求是：SiO2：45～55wt％，Al2O3：25～35wt％，K2O+Na2O≥7.0wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％，所述云母的粒度要求是：30目。
长石的化学成分要求是：SiO2：63～73wt％，Al2O3：15～25wt％，K2O+Na2O≥8.0wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％，所述金云母的粒度要求是：80目。
铬铁的化学成分要求是：Cr：70.0～75.0wt％，C≤0.060wt％，S≤0.010wt％，P≤0.010wt％，所述硅铁的的粒度要求是：40目。
金属锰的化学成分要求是：C≤0.10wt％，Mn≥97.0wt％，S≤0.020wt％，P≤0.150wt％，所述锰铁的粒度要求是：40目。
钼铁的化学成分要求是：Mo：25～35wt％，C≤0.1wt％，S≤0.03wt％，P≤0.05wt％，Si≤4.5wt％，所述钼铁的粒度要求是：40目。
纯碱的化学成分要求是：Na2CO3≥98.0wt％，所述纯碱的粒度要求是：60目。
根据上述三个实施例的配方将各组分混合搅拌均匀，再按上述配比的总重加入24％重量份的3.2M、钾钠比3:1的水玻璃进行混合搅拌，若上述配比总份数为100份，则加入24份的水玻璃，要求3.2M钾钠水玻璃的浓度为42～44°波美度，可使所述药皮具有良好压涂性所需的塑性，其余制作过程工艺及要求按常规不锈钢焊条技术即可。使用焊条烘干炉，经低温50～90℃，中温90～150℃，高温300～350℃进行烘干，制备得到低磁钢焊接用不锈钢焊条。
依据本发明技术所述制备的电焊条主要用于低磁钢焊接，焊接前将本发明的电焊条经300～350℃烘焙1小时后再进行焊接使用。根据国标GB/T983-2012《不锈钢电焊条》标准进行熔敷金属化学成分分析、熔敷金属力学性能测试，以Φ4.0电焊条为例，焊接工艺参数为：焊接电源直流反接，焊接电流130～150A，焊接电压22～28V，道间温度90～110℃，其熔敷金属化学成分wt％检测结果参考值见下表2：
表2
C Mn Si P S Cr Ni Mo
实施例1 0.08 5.80 0.53 0.023 0.005 18.8 9.2 0.16
实施例2 0.08 6.04 0.50 0.026 0.004 18.9 9.1 0.18
实施例3 0.09 5.69 0.56 0.025 0.006 18.6 8.9 0.15
其熔敷金属力学性能在焊后未热处理状态下的检测结果参考值见下表3：
表3
上述具体实施方式用来解释说明本发明具体实施的过程，本发明不仅局限于此，在本发明的理论和权利要求的保护范围内，以本发明为基础作出的任何修改和变化，都是在本发明所保护范围内的。

Claims (4)

1.一种用于低磁钢焊接的不锈钢电焊条，该不锈钢电焊条的焊芯采用低S、P的不锈钢线材H06Cr21Ni10；该不锈钢电焊条的药皮中除含有造气和造渣的大理石、萤石、金红石、长石外，其脱氧及合金过渡元素中含有金属锰，铬铁，钼铁，其改善压涂性元素中含有云母和纯碱；所述药皮在粘结剂的配合下并按常规技术制备出该不锈钢电焊条，所述不锈钢电焊条的药皮由药粉和适量的粘合剂制备而成，其特征在于，所述药粉以下重量百分比的原料制备而成：
大理石：15～20％，萤石：4～8％，金红石：36～46％，长石：2～4％，云母：2～4％，钛白粉：2～4％，铬铁：5～7％，钼铁：0.5～1％，电解锰：18～20％，纯碱：0.5～2％，氧化铬绿：0.5～1％，各组分的质量百分比之和为100％。
2.如权利要求1所述的一种用于低磁钢焊接的不锈钢电焊条，其特征在于，所述粘合剂为模数3.05～3.2、钾钠比为2～3:1、浓度为42～44°波美度的钾钠混合水玻璃。
3.如权利要求1所述的一种用于低磁钢焊接的不锈钢电焊条，其特征在于，所述粘合剂的加入量为所述药粉重量的20～25％。
4.权利要求1至3任一项权利要求所述的用于低磁钢焊接的不锈钢电焊条的制备方法，其特征是按所述比例取各种材料并搅拌混合均匀，使用模数3.05～3.2、钾钠比为2～3:1、浓度为42～44°波美度的钾钠混合水玻璃作为粘结剂，加入量为混合粉重量的20～25％，搅拌均匀后，使用打团机挤压成圆柱体，使用液压油泵式焊条涂粉生产设备均匀涂在不同直径的焊芯上；经磨削出夹持端和引弧端后，使用焊条烘干炉，经低温50～90℃，中温90～150℃，高温300～350℃进行烘干，制备得到低磁钢焊接用不锈钢焊条。
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