CN111015018B - 一种海工用多股绞合焊丝的生产工艺 - Google Patents

一种海工用多股绞合焊丝的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种海工用多股绞合焊丝的生产工艺，包括以下步骤：皮膜处理、粗拉、固溶处理、细拉、清洗干燥、绞合成股、绞合成绳；多股绞合焊丝的单股是由多根外围单丝围绕中心丝呈螺旋状捻合而成，再将单股围绕中心股呈螺旋状捻合成多股绞合焊丝；在焊接过程中，与单股绞合焊丝相比，多股绞合焊丝的能更快速送丝焊接熔池自动旋转形成螺旋弧，起到对熔池的实时搅拌作用，有利于焊缝结晶的细化和焊缝内气体的逸出。同时，在控制焊丝原材料化学成分的基础上，通过本发明所生产的多股绞合焊丝表面质量及清洁度与单股绞合焊丝基本一致，能满足海洋环境的使用要求。

Description

一种海工用多股绞合焊丝的生产工艺
技术领域
本发明属于金属线材生产加工技术领域，具体涉及一种海工用多股绞合焊丝的生产工艺。
背景技术
绞合焊丝具有热输入、熔覆率高、堆焊金属化学成分均匀、组织和性能优良等优点，尤其是堆焊成本显著降低，具有极好的应用和推广前景。目前绞合焊丝多以单股结构为主，其主要是因为焊丝对表面质量及清洁度有较高要求，以保证绞合焊丝在焊接后的焊缝稳定性。多股绞合焊丝是由多根单丝按照一定的结构螺旋绞合而成的，因多股焊丝的结构、捻距、绞合方向等参数的多样性，故可根据不同材料与焊接工艺的要求来调控电弧的旋转方向、旋转频率、旋转幅度以及焊缝的熔深和熔宽，因而在海工这一特殊领域得到较好的推广应用。
与单股绞合焊丝相比，多股结构的绞合焊丝结构复杂，很难保证表面质量及清洁度，同时为了保证绞合焊丝在海洋环境中的焊缝稳定性，也对多股绞合焊丝的焊缝耐腐蚀性能提出了更高的要求。
中国专利CN101559543A公开了一种多股绞合焊丝，将多股实芯焊芯和药芯焊丝混合绞合为一体，或将多股药芯焊丝绞合为一体，可获得较大的熔深、熔宽、或宽厚的堆焊层，但不具有耐腐蚀性能，不能应用于海工这一领域。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种海工用多股绞合焊丝的生产工艺，从焊丝原材料的化学成分及加工工艺两方面入手，保证多股绞合焊丝的表面质量、清洁度以及耐海洋环境腐蚀的能力，以满足海工用多股绞合焊丝的需求。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种海工用多股绞合焊丝的生产工艺，包括以下步骤：
S1：挑选不锈钢盘条，其化学成分组成：C≤0.02%、Si≤0.65%、Mn：1.0%—2.5%、P≤0.03%、S≤0.03%、Ni：12.00%—14.00%、Cr：24.00%—25.00%、Cu≤0.75%、Mo≤0.75%，余量为Fe。
S2：皮膜处理，将S1步骤中的不锈钢盘条浸没在皮膜处理槽中，皮膜处理液的浓度为15~21wt%，溶液温度为70~90℃，浸泡时间为20~30min，浸泡后取出烘干，烘干温度为180~230℃，烘干时间为100~150min。
S3：粗拉，通过放线架将经过S2皮膜处理后的不锈钢盘条通过拉拔进行拉丝处理，拉拔得到单股绞合焊丝的中间产品1。
S4：固溶处理，通过被动放线装置将S3步骤得到的中间产品1进行固溶处理，固溶处理温度为1050~1150℃，保护气为N2+H2，通过冷却槽进行快速空冷，得到多股绞合焊丝的中间产品2。
S5：细拉，通过放线架将S4步骤得到的中间产品2通过拉拔进行拉丝处理，拉拔得到多股绞合焊丝的中间产品3。
S6：固溶处理，通过被动放线装置将S5得到的中间产品3进行固溶处理，固溶处理温度为1050~1150℃、保护气为N2+H2，通过冷却槽进行快速空冷，得到多股绞合焊丝的中间产品4。
S7：细拉，通过放线架将S6步骤得到的中间产品4通过拉拔进行拉丝处理，拉拔至多股绞合焊丝的中间产品5。
S8：清洗干燥，将S7中得到的中间产品5通过清洗剂进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽，得到多股绞合焊丝的中间产品6。
S9：绞合成股，将焊丝绞合所需的钢丝中间产品6通过管式成绳机绞合成多股绞合焊丝的中间产品7。
S10：清洗干燥，将S9中得到的中间产品7通过清洗剂进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽，得到多股绞合焊丝的中间产品8。
S11：绞合成绳，将焊丝绞合所需的钢丝中间产品8通过管式成绳机绞合成多股绞合焊丝的中间产品9。
S12：清洗干燥，将S11中得到的多股绞合焊丝的中间产品9通过清洗剂进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽，得到海工用多股绞合焊丝。
优选的，S2步骤中所述皮膜处理液为硫酸钾和硫酸钙混合物的水溶液。
优选的，S3、S5、S7步骤中所述拉拔分别为7道、10道、10道拉拔，所述拉拔中均首道的变形量为28~30%，第二道的变形量为24~28%，第三道的变形量为20~24%，第四道至倒数第二道的变形量为16~20%，末道变形量为10-17%。
优选的，S4、S6步骤中所述固溶处理保温时间30~60s，冷却水温控制在50℃以下。
优选的，S3、S5、S7步骤中所述拉拔所用的润滑粉为硬脂酸钙和硫酸钾混合物。
优选的，S8、S10、S12步骤中所述的酸洗液为硫酸和硝酸混合液，碱洗液为氢氧化钠。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明所采用的的7×7结构规格的多股绞合焊丝具有更高的焊接工艺匹配性，同时，其表面质量与清洁度与单股绞合焊丝一致。
（2）针对海洋环境中的点蚀，对所用材料的碳含量和铬含量进行严格控制，提升材料的焊缝稳定性和耐海洋环境腐蚀能力，C≤0.02%可以防止焊缝开裂，Cr：24.00%—25.00%提高焊缝可以提升耐点蚀的能力。
（3）与单股绞合焊丝相比，多股绞合焊丝柔韧性更佳，送丝更为顺畅。
附图说明
图1为本发明海工用多股绞合焊丝的生产工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例中的工艺流程图。
实施例
S1：挑选φ5.5mm不锈钢盘条，其化学成分组成为：C≤0.02%、Si≤0.65%、Mn：1.0%—2.5%、P≤0.03%、S≤0.03%、Ni：12.00%—14.00%、Cr：24.00%—25.00%、Cu≤0.75%、Mo≤0.75%，余量为Fe。
S2：皮膜处理，将S1中所选φ5.5mm不锈钢盘条浸没在80℃皮膜处理液中30min，皮膜处理液为硫酸钾和硫酸钙的水溶液，浓度为20wt%，浸泡后取出放在暖风炉中烘干，烘干温度为230℃，烘干时间为100min，待钢丝表面干燥后使用。
S3：粗拉，通过放线架将经S2皮膜处理后的φ5.5mm不锈钢盘条以250m/min的速度通过7道拉拔进行拉丝处理，全道次均使用钙系润滑粉（硬脂酸钙和硫酸钾混合物），各道次的拉拔规格为5.5mm—4.65mm—4mm—3.5mm—3.15mm—2.85mm—2.55mm—2.4mm，拉拔模具为钨钢模。
S4：固溶处理，通过被动放线装置将S3步骤得到的φ2.4mm半成品不锈钢丝以9m/min的速度通过马弗炉进行固溶处理，固溶处理温度为1100℃、保护气为N2+H2、保护气流量为1.5~3m3/h；通过水冷槽进行快速空冷。
S5：细拉，通过放线架将S4步骤所得到的经过固溶处理后φ2.4mm不锈钢丝以100-150m/min的速度通过10道拉拔进行拉丝处理，全道次均使用钙系润滑粉（硬脂酸钙和硫酸钾混合物），各道次的拉拔规格为2.4mm—2.03mm—1.75mm—1.55mm—1.41mm—1.28mm—1.16mm—1.06mm—1.0mm—0.91mm—0.9mm，拉拔模具为聚晶模。
S6：固溶处理，通过被动放线装置将S5步骤得到的φ0.9mm半成品不锈钢丝以15m/min的速度通过马弗炉进行固溶处理，固溶处理温度为1100℃、保护气为N2+H2、保护气流量为1.5~3m3/h，通过水冷槽进行快速空冷。
S7：细拉，通过放线架将S6步骤所得到的经过固溶处理后φ0.9mm不锈钢丝以50-100m/min的速度通过10道拉拔进行拉丝处理，全道次均为钙系润滑粉（硬脂酸钙和硫酸钾混合物），各道次的拉拔规格为0.9mm—0.76mm—0.66mm—0.58mm—0.52mm—0.47mm—0.43mm—0.39mm—0.355mm—0.325mm—0.30mm，拉拔模具为天然钻石模。
S8：清洗干燥，将经S7拉拔后的φ0.3mm规格不锈钢丝进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽。
S9：绞合成股，将经S8清洗干燥后的φ0.3mm规格不锈钢丝通过管式成绳机绞合成1×7-0.6mm的股。
S10：清洗干燥，将经S9绞合后的单股绞合焊丝1×7—0.6mm进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽。
S11：绞合成绳，将经S10清洗干燥后的单股绞合焊丝1×7—0.6mm通过管式成绳机绞合成7×7-1.62mm的多股绞合焊丝。
S12：清洗干燥，将经S11绞合成绳后的7×7-1.62mm的多股绞合焊丝进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽。
其中，S8、S10、S12步骤中所述的酸洗液为硫酸和硝酸混合液，碱洗液为氢氧化钠。
对比例
S1：挑选φ5.5mm不锈钢盘条，其化学成分组成为：0.02%＜C≤0.03%、Si≤0.65%、Mn：1.0%—2.5%、P≤0.03%、S≤0.03%、Ni：12.00%—14.00%、23.00%≤Cr＜24.00%、Cu≤0.75%、Mo≤0.75%，余量为Fe。
S2：皮膜处理，将S1中所选φ5.5mm不锈钢盘条浸没在80℃皮膜处理液中30min，皮膜处理液为硫酸钾和硫酸钙的水溶液，浓度为20wt%，浸泡后取出放在暖风炉中烘干，烘干温度为230℃，烘干时间为100min，待钢丝表面干燥后使用。
S3：粗拉，通过放线架将经S2皮膜处理后的φ5.5mm不锈钢盘条以250m/min的速度通过7道拉拔进行拉丝处理，全道次均使用钙系润滑粉（硬脂酸钙和硫酸钾混合物），各道次的拉拔规格为5.5mm—4.65mm—4mm—3.5mm—3.15mm—2.85mm—2.55mm—2.4mm，拉拔模具为钨钢模。
S4：固溶处理，通过被动放线装置将S3步骤得到的φ2.4mm半成品不锈钢丝以9m/min的速度通过马弗炉进行固溶处理，固溶处理温度为1100℃、保护气为N2+H2、保护气流量为1.5~3m3/h；通过水冷槽进行快速空冷。
S5：细拉，通过放线架将S4步骤所得到的经过固溶处理后φ2.4mm不锈钢丝以100-150m/min的速度通过10道拉拔进行拉丝处理，全道次均使用钙系润滑粉（硬脂酸钙和硫酸钾混合物），各道次的拉拔规格为2.4mm—2.03mm—1.75mm—1.55mm—1.41mm—1.28mm—1.16mm—1.06mm—1.0mm—0.91mm—0.9mm，拉拔模具为聚晶模。
S6：固溶处理，通过被动放线装置将S5步骤得到的φ0.9mm半成品不锈钢丝以15m/min的速度通过马弗炉进行固溶处理，固溶处理温度为1100℃、保护气为N2+H2、保护气流量为1.5~3m3/h，通过水冷槽进行快速空冷。
S7：细拉，通过放线架将S6步骤所得到的经过固溶处理后φ0.9mm不锈钢丝以50-100m/min的速度通过10道拉拔进行拉丝处理，全道次均为钙系润滑粉（硬脂酸钙和硫酸钾混合物），各道次的拉拔规格为0.9mm—0.76mm—0.66mm—0.58mm—0.52mm—0.47mm—0.43mm—0.39mm—0.355mm—0.325mm—0.30mm，拉拔模具为天然钻石模。
S8：清洗干燥，将经S7拉拔后的φ0.3mm规格不锈钢丝进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽。
S9：绞合成股，将经S8清洗干燥后的φ0.3mm规格不锈钢丝通过管式成绳机绞合成1×7-0.6mm的股。
S10：清洗干燥，将经S9绞合后的单股绞合焊丝1×7—0.6mm进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽。
S11：绞合成绳，将经S10清洗干燥后的单股绞合焊丝1×7—0.6mm通过管式成绳机绞合成7×7-1.62mm的多股绞合焊丝。
S12：清洗干燥，将经S11绞合成绳后的7×7-1.62mm的多股绞合焊丝进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽。
其中，S8、S10、S12步骤中所述的酸洗液为硫酸和硝酸混合液，碱洗液为氢氧化钠。
采用相同工艺，对实施例和对比例进行10%wt的氯化钠中兴盐雾试验，，结果如下表所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从上表中可以看出，对比例的多股绞合焊丝在120小时出现红色点锈，本发明所选用的材料所制备的多股绞合焊丝经168小时焊缝未出现红锈，耐盐雾腐蚀能力强。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种海工用多股绞合焊丝的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：挑选φ5.5mm不锈钢盘条，其化学成分组成为：C≤0.02%、Si≤0.65%、Mn：1.0%—2.5%、P≤0.03%、S≤0.03%、Ni：12.00%—14.00%、Cr：24.00%—25.00%、Cu≤0.75%、Mo≤0.75%，余量为Fe；
S2：皮膜处理，将S1中所选φ5.5mm不锈钢盘条浸没在80℃皮膜处理液中30min，皮膜处理液为硫酸钾和硫酸钙的水溶液，浓度为20wt%，浸泡后取出放在暖风炉中烘干，烘干温度为230℃，烘干时间为100min，待钢丝表面干燥后使用；
S3：粗拉，通过放线架将经S2皮膜处理后的φ5.5mm不锈钢盘条以250m/min的速度通过7道拉拔进行拉丝处理，全道次均使用钙系润滑粉，各道次的拉拔规格为5.5mm—4.65mm—4mm—3.5mm—3.15mm—2.85mm—2.55mm—2.4mm，拉拔模具为钨钢模；
S4：固溶处理，通过被动放线装置将S3步骤得到的φ2.4mm半成品不锈钢丝以9m/min的速度通过马弗炉进行固溶处理，固溶处理温度为1100℃、保护气为N2+H2、保护气流量为1.5~3m3/h；通过水冷槽进行快速空冷；
S5：细拉，通过放线架将S4步骤所得到的经过固溶处理后φ2.4mm不锈钢丝以100-150m/min的速度通过10道拉拔进行拉丝处理，全道次均使用钙系润滑粉，各道次的拉拔规格为2.4mm—2.03mm—1.75mm—1.55mm—1.41mm—1.28mm—1.16mm—1.06mm—1.0mm—0.91mm—0.9mm，拉拔模具为聚晶模；
S6：固溶处理，通过被动放线装置将S5步骤得到的φ0.9mm半成品不锈钢丝以15m/min的速度通过马弗炉进行固溶处理，固溶处理温度为1100℃、保护气为N2+H2、保护气流量为1.5~3m3/h，通过水冷槽进行快速空冷；
S7：细拉，通过放线架将S6步骤所得到的经过固溶处理后φ0.9mm不锈钢丝以50-100m/min的速度通过10道拉拔进行拉丝处理，全道次均为钙系润滑粉，各道次的拉拔规格为0.9mm—0.76mm—0.66mm—0.58mm—0.52mm—0.47mm—0.43mm—0.39mm—0.355mm—0.325mm—0.30mm，拉拔模具为天然钻石模；
S8：清洗干燥，将经S7拉拔后的φ0.3mm规格不锈钢丝进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽；
S9：绞合成股，将经S8清洗干燥后的φ0.3mm规格不锈钢丝通过管式成绳机绞合成1×7-0.6mm的股；
S10：清洗干燥，将经S9绞合后的单股绞合焊丝1×7—0.6mm进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽；
S11：绞合成绳，将经S10清洗干燥后的单股绞合焊丝1×7—0.6mm通过管式成绳机绞合成7×7-1.62mm的多股绞合焊丝；
S12：清洗干燥，将经S11绞合成绳后的7×7-1.62mm的多股绞合焊丝进行酸洗，酸洗后依次通过碱洗槽、水淋槽、烘干槽；
其中，S8、S10、S12步骤中所述酸洗中采用酸洗液，其酸洗液为硫酸和硝酸混合液，所述碱洗槽中采用碱洗液，其碱洗液为氢氧化钠。
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