CN108788526A - 一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂及其制备方法 - Google Patents

一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂及其制备方法 Download PDF

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刘哲序
张进
杨超
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Abstract

一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂及其制备方法，焊剂含有成分按质量百分比为：SiO2：38～42％，MnO：47～52％，CaF2：8～10％；其中，按质量比，1≤MnO∶SiO2≤1.5，各组分的质量百分比总和为100％；制备方法：1)按船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的成分配比，秤取各原料后，混合均匀，制得干混原料，再将水玻璃和干混原料进行湿混，制得湿混料；2)将湿混料进行造粒得半成品后低温烘干；3)将半成品进行烧结，制得船用高硅高锰低氟型烧结焊剂；本发明船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，焊后所得的焊接接头性能指标如下：抗拉强度为655～749MPa，低温冲击功(‑40℃)为64～86J。

Description

一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂及其制备方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体是一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂及其制备方法。
背景技术
埋弧焊焊剂是埋弧焊主要的消耗材料之一，在焊接过程中对焊缝金属起机械保护、冶金处理及改善焊接工艺性能的作用，焊剂的焊接工艺性能和化学冶金性能是决定焊缝金属质量的重要因素。相比熔炼焊剂，烧结焊剂具有烧结焊剂具有能耗低、碱度调节范围大、易脱氧、易于合金化、易于生产等优点。高硅高锰低氟型焊剂中SiO2含量高，焊剂有向焊缝中过渡硅的作用。硅可以提高焊缝金属的脱氧能力，提高焊缝金属的强度和硬度。MnO含量较高的焊剂有向焊缝金属中过渡锰的作用。锰在焊缝中，可以提高脱氧能力，降低钢的脆性，减轻硫对钢的损害作用。CaF2在焊剂中作为造渣剂和稀释剂，可以去除焊剂中的氢。为满足工业化生产对性能优良的焊剂的紧迫需求，有必要制备一种性能优良、能够实现焊缝金属高强度和高硬度，同时焊接电弧稳定，并且具有光滑的焊道，良好的脱渣能力的高硅高锰低氟型烧结焊剂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂及其制备方法；本发明满足船板钢焊接工艺对性能优良的焊剂的紧迫需求，研制了一种焊接过程稳定、焊缝金属强度高，低温韧性高，焊缝成分和组织均匀、焊道表面光滑、脱渣性能良好的硅锰型烧结焊剂。
一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，其含有成分按质量百分比为：：SiO2∶38～42％，MnO∶47～52％，CaF2∶8～10％；其中，按质量比，1≤MnO∶SiO2≤1.5，各组分的质量百分比总和为100％。
所述的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，焊后所得的焊接接头性能指标如下：抗拉强度为655～749MPa，低温冲击功(-40℃)为64～86J。
本发明的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，混料：
(1)按船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的成分配比，秤取各原料后，混合均匀，制得干混原料；
(2)按质量比，水玻璃∶干混原料＝20～30％，将水玻璃和干混原料进行湿混，制得湿混料；
步骤2，造粒：
(1)将湿混料进行一次造粒，选取粒度为16～50目的颗粒为半成品；
(2)将粒度大于50目的颗粒，进行破碎，将粒度小于16目的颗粒，进行再造粒，返回步骤2(2)，直至全部颗粒成为半成品；
(3)将半成品在200～400℃低温烘干；
步骤3，烧结：
将半成品进行烧结，烧结温度为300～700℃，烧结时间2～5h，制得船用高硅高锰低氟型烧结焊剂。
上述的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的制备方法，其中：
所述步骤1(1)中，将各原料放入混料设备，搅拌均匀。
所述步骤1(2)中，水玻璃为钠水玻璃和/或钾水玻璃。
所述步骤2(3)中，烘干采用管式炉。
所述步骤2(3)中，烘干时间1～3h。
所述的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，在焊接前需在300～500℃，烘干≥2h。烘干采用烘干箱进行干燥。
本发明的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂及其制备方法，与现有技术相比，有益效果为：
本发明制备了一种新型船用硅锰型烧结焊剂，能够很好地配合低碳低合金船板钢获得均匀的焊缝成分、良好的焊缝强度及低温韧性。焊缝金属焊道光滑，脱渣性良好，经射线检测无缺陷，能够满足焊接的工艺要求。
具体实施方式
实施例1
一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，其含有成分按质量百分比为：：SiO2∶42％，MnO∶50％，CaF2∶8％。
本发明的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，混料：
(1)按船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的成分配比，秤取各原料后，放入混料设备，搅拌均匀，制得干混原料；
(2)按质量比，水玻璃∶干混原料＝20％，将水玻璃和干混原料进行湿混，制得湿混料；其中，水玻璃为钠水玻璃；
步骤2，造粒：
(1)将湿混料进行一次造粒，选取粒度为16～50目的颗粒为半成品；
(2)将粒度大于50目的颗粒，进行破碎，将粒度小于16目的颗粒，进行再造粒，返回步骤2(2)，直至全部颗粒成为半成品；
(3)将半成品在350℃低温烘干2h；
步骤3，烧结：
将半成品进行烧结，烧结温度为500℃，烧结时间2h，制得船用高硅高锰低氟型烧结焊剂。
本实施例制备的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，在焊接前采用烘干箱在300℃，烘干2h；然后，将干燥后的烧结焊剂配合低碳型焊丝对EH36级船板钢进行焊接，焊后所得的焊接接头性能指标如下：抗拉强度强度为660MPa，低温冲击功(-40℃)为68J，焊缝成分均匀，焊道光滑，脱渣性能良好。
实施例2
一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，其含有成分按质量百分比为：：SiO2∶41％，MnO∶51％，CaF2∶8％。
本发明的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，混料：
(1)按船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的成分配比，秤取各原料后，放入混料设备，搅拌均匀，制得干混原料；
(2)按质量比，水玻璃∶干混原料＝20％，将水玻璃和干混原料进行湿混，制得湿混料；其中，水玻璃为钠水玻璃和/或钾水玻璃；
步骤2，造粒：
(1)将湿混料进行一次造粒，选取粒度为16～50目的颗粒为半成品；
(2)将粒度大于50目的颗粒，进行破碎，将粒度小于16目的颗粒，进行再造粒，返回步骤2(2)，直至全部颗粒成为半成品；
(3)将半成品在300℃低温烘干2h；
步骤3，烧结：
将半成品进行烧结，烧结温度为500℃，烧结时间2h，制得船用高硅高锰低氟型烧结焊剂。
本实施例制备的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，在焊接前采用烘干箱在300～500℃，烘干≥2h；然后，将干燥后的烧结焊剂配合低碳型焊丝对EH36级船板钢进行焊接，焊后所得的焊接接头性能指标如下：抗拉强度强度为709MPa，低温冲击功(-40℃)为72J，焊缝成分均匀，焊道光滑，脱渣性能良好。
实施例3
一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，其含有成分按质量百分比为：：SiO2∶39％，MnO∶52％，CaF2∶9％。
本发明的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，混料：
(1)按船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的成分配比，秤取各原料后，放入混料设备，搅拌均匀，制得干混原料；
(2)按质量比，水玻璃∶干混原料＝20％，将水玻璃和干混原料进行湿混，制得湿混料；其中，水玻璃为钠水玻璃和/或钾水玻璃；
步骤2，造粒：
(1)将湿混料进行一次造粒，选取粒度为16～50目的颗粒为半成品；
(2)将粒度大于50目的颗粒，进行破碎，将粒度小于16目的颗粒，进行再造粒，返回步骤2(2)，直至全部颗粒成为半成品；
(3)将半成品在300℃低温烘干2h；
步骤3，烧结：
将半成品进行烧结，烧结温度为500℃，烧结时间2h，制得船用高硅高锰低氟型烧结焊剂。
本实施例制备的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，在焊接前采用烘干箱在300℃，烘干4h；然后，将干燥后的烧结焊剂配合低碳型焊丝对EH36级船板钢进行焊接，焊后所得的焊接接头性能指标如下：抗拉强度强度为744MPa，低温冲击功(-40℃)为85J，焊缝成分均匀，焊道光滑，脱渣性能良好。
实施例4
一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，其含有成分按质量百分比为：：SiO2∶38％，MnO∶52％，CaF2∶10％。
本发明的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，混料：
(1)按船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的成分配比，秤取各原料后，放入混料设备，搅拌均匀，制得干混原料；
(2)按质量比，水玻璃∶干混原料＝20％，将水玻璃和干混原料进行湿混，制得湿混料；其中，水玻璃为钠水玻璃和/或钾水玻璃；
步骤2，造粒：
(1)将湿混料进行一次造粒，选取粒度为16～50目的颗粒为半成品；
(2)将粒度大于50目的颗粒，进行破碎，将粒度小于16目的颗粒，进行再造粒，返回步骤2(2)，直至全部颗粒成为半成品；
(3)将半成品在300℃低温烘干2h；
步骤3，烧结：
将半成品进行烧结，烧结温度为500℃，烧结时间2h，制得船用高硅高锰低氟型烧结焊剂。
本实施例制备的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，在焊接前采用烘干箱在500℃，烘干2h；然后，将干燥后的烧结焊剂配合低碳型焊丝对EH36级船板钢进行焊接，焊后所得的焊接接头性能指标如下：抗拉强度强度为745MPa，低温冲击功(-40℃)为85J，焊缝成分均匀，焊道光滑，脱渣性能良好。

Claims (6)

1.一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，其特征在于，其含有成分按质量百分比为：SiO2：38～42％，MnO：47～52％，CaF2：8～10％；其中，按质量比，1≤MnO：SiO2≤1.5，各组分的质量百分比总和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，其特征在于，所述船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，焊后所得的焊接接头性能指标如下：抗拉强度为655～749MPa，低温冲击功(-40℃)为64～86J。
3.权利要求1所述的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，混料：
(1)按船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的成分配比，秤取各原料后，混合均匀，制得干混原料；
(2)按质量比，水玻璃：干混原料＝20～30％，将水玻璃和干混原料进行湿混，制得湿混料；
步骤2，造粒：
(1)将湿混料进行一次造粒，选取粒度为16～50目的颗粒为半成品；
(2)将粒度大于50目的颗粒，进行破碎，将粒度小于16目的颗粒，进行再造粒，返回步骤2(2)，直至全部颗粒成为半成品；
(3)将半成品在200～400℃低温烘干；
步骤3，烧结：
将半成品进行烧结，烧结温度为300～700℃，烧结时间2～5h，制得船用高硅高锰低氟型烧结焊剂。
4.根据权利要求3所述的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1(2)中，水玻璃为钠水玻璃和/或钾水玻璃。
5.根据权利要求3所述的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2(3)中，烘干时间1～3h。
6.根据权利要求3所述的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂的制备方法，其特征在于，所述的船用高硅高锰低氟型烧结焊剂，在焊接前需在300～500℃，烘干≥2h。
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