CN111347194B

CN111347194B - 一种超低氢药芯焊丝生产方法

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Publication number: CN111347194B
Application number: CN202010351839.5A
Authority: CN
Inventors: 张洋; 曹涛; 李华军; 郎鹤磊
Original assignee: Tianjin Yongchang Welding Wire Co Ltd
Current assignee: Tianjin Yongchang Welding Wire Co Ltd
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2040-04-28
Also published as: CN111347194A

Abstract

本发明提供了一种超低氢药芯焊丝生产方法，依次包括药粉填充、轧制成型、焊丝细拔、退火、涂层拉拔、层绕工序；其中，退火工序，加热温度是500‑600℃；退火装置内，焊丝运行速度小于等于8m/s，实际加热段长度为800‑1000mm，加热电流小于等于300A，通过装置内的水冷罐后焊丝得到冷却，经2‑5秒的降温后，降至80‑150℃；涂层拉拔工序，在涂层拉拔模具中进行，模具中带有不含氢的防锈油，且防锈油的温度为60‑80℃。本发明所述的生产方法，工艺灵活可控，适应性强，可生产各种类别、不同规格的超低氢药芯焊丝，生产过程连续，效率高。

Description

一种超低氢药芯焊丝生产方法

技术领域

本发明属于焊丝生产技术领域，尤其是涉及一种超低氢药芯焊丝生产方法。

背景技术

近年来，药芯焊丝因其工艺性能优良、熔敷效率高、飞溅少、成型好等优点，在各类工程中得到了广泛的应用。但传统有缝药芯焊丝因其内部药粉的存在，长时间放置易吸潮，会导致扩散氢含量高，无缝药芯焊丝成本又过于昂贵，如何生产出超低氢的药芯焊丝是焊材行业内公认的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种超低氢药芯焊丝生产方法，以克服现有技术的不足，可以适用于多种药芯焊丝的生产。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种超低氢药芯焊丝生产方法，依次包括药粉填充、轧制成型、焊丝细拔、退火、涂层拉拔、层绕工序；

其中，退火工序，加热温度是500-600℃；退火装置内，焊丝运行速度小于等于8m/s，实际加热段长度为800-1000mm，加热电流小于等于300A，运行时在短时间内通过电阻热将焊丝加热至500-600℃；运行过程中，通电后几乎是瞬间加热，通过装置内的水冷罐后焊丝得到冷却，经2-5秒的降温后，可降至80-150℃。

运行时，从参数控制角度考虑，仅需根据不同的收线速度调节退火工序电流。随运行速度增快，单位长度焊丝加热时间变短，需提高电流增加热输入达到较好的退火效果。

涂层拉拔工序，在涂层拉拔模具中进行，模具中带有不含氢的润滑油，且润滑油的温度为60-80℃。

退火工序，可以使用市面上常见的焊丝在线退火装置，该装置是将焊丝绕在两个开槽铜轮上，两铜轮分别连接电源的正负极，运行过程中通过电阻热对运行中的焊丝进行加热至发黑，通过高温使焊丝内药粉中的水脱离，并使焊丝表面润滑粉高温炭化，达到去氢的目的。但接触式电阻加热会导致焊丝表面有些许伤痕。

涂层拉拔工序的主要目的之一是去除焊丝表面损伤，并使退火后过于干燥的焊丝表面增加润滑层，改善送丝性。退火后的焊丝立即通入涂层拉拔模具中，此时焊丝还有余热存在。模具中用不含氢的防锈油作为涂层及润滑介质，并且模具下方通过电阻丝进行加热，使防锈油保持在60-80℃之间，防止焊丝过冷淬硬，并保证油可以均匀的涂在焊丝表面；模盒后方为成品焊丝模具，通过小幅度减径去除焊丝表面伤痕。

优选的，焊丝经过细拔工序后，其直径为1.2-2.6mm。

优选的，焊丝经过涂层拉拔工序后，其直径为1.0-2.4mm。

优选的，涂层拉拔模具与细拔工序最后一道模具的孔径相比，减径0.02-0.10mm。

该道模具减径范围应处于0.02-0.10mm之间，如减径过小，无法去除焊丝表面伤痕；如减径过大焊丝黑色部分会划伤脱落导致焊丝颜色不一致。最终得到表面光亮一致的超低氢退火药芯焊丝。由于焊丝运行速度较快且该种防锈油比水粘稠，不会导致焊丝内药粉污染。

优选的，药芯焊丝的钢带为低碳钢；钢带的厚度0.3-1.0mm；低碳钢中C的质量分数小于等于0.25％。

优选的，药芯焊丝的钢带为低合金钢钢带；钢带的厚度0.3-1.0mm；低合金钢钢带中合金元素总含量小于等于5％。

优选的，退火工序的退火机采用接触式电阻加热。不同于传统退火工艺，传统退火多采用井式炉或大型隧道炉，将整工字轮焊丝放入炉内进行升温退火，不能实现在线连续生产，并且升温、保温、降温花费时间相对较长，并且内外层退火效果不均匀，且线径如果太细易产生小弯，影响线性。

优选的，所述防锈油为流体状二硫化钼润滑脂。拉拔涂层模盒下部有电热丝，模盒内则有温度表，运行时保证润滑油温度处于60-80℃之间。

本发明使用在线式退火采用电阻热的方式进行加热，原理为两旋转铜轮连接正负极，焊丝运行过程中通过电流，将焊丝加热至暗红状态(约600℃)，和传统退火方式相比升温速度快、上限温度高、降温速度快，将表面润滑粉烧损的同时，焊丝外金属被氧化，形成一层厚度均匀适中、牢固的均匀黝黑色氧化膜。但由于设备整体处于运行状态，难免会发生相对运动，偶尔产生的电火花会对焊丝表面造成些许损伤。

相对于现有技术，本发明所述的超低氢药芯焊丝生产方法，具有以下优势：

本发明所述的生产方法，工艺灵活可控，适应性强，可生产各种类别、不同规格的超低氢药芯焊丝(仅需要更换模具号即可)，生产过程连续，效率高。该种电阻热退火方式可为细规格丝材进行加热，加热速度快，受热完全，去氢效果强，再通过涂层拉拔工序解决该种退火方式伤丝的缺点，并在表面涂上防锈油，使焊丝具有良好的防锈性、送丝性、抗吸潮性。

本发明所述的生产方法，速度上限可达8m/s；且通过各工艺的配合，以及合理的工艺参数，实现超低氢药芯焊丝的生产，且由于各工艺可以紧凑密切的配合，便于实现生产工艺的自动化。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的生产方法的简单流程示意图；

1、钢带放带机；2、清洗设备；3、药粉填充与轧制成型；4、细拔机；5、退火机；6、涂层拉拔；7、收线机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将结合实施例来详细说明本发明创造。

实施例1

钢带厚度：1.0mm

钢带组分(质量百分数)：C≤0.05％Mn≤0.3％P≤0.02％S≤0.02％其余微量元素不计，余量为Fe元素

药芯组分：药芯占焊丝总质量的10％～20％；TiO₂：35％～50％、SiO₂：3％～10％、Al₂O₃：1～4％、ZrO₂：1～4％，金属锰：10％～20％、硅铁合金：1％～5％、镁粉：4％～8％，余量为铁粉。

截至退火工序之前，细拔后的焊丝直径为1.65mm，收线速度选用3m/s。

退火工序工艺参数：运行速度3m/s，加热电流200A，加热温度550℃，有效加热长度800mm。升温时，焊丝作为导体电流瞬时加热，升温至550℃，降温时，水冷罐上焊丝缠绕5圈，5秒内焊丝降温至100℃左右，涂层拉拔模具与细拔工序最后一道模具的孔径相比，减径0.05mm。

成品焊丝的直径为1.60mm。

涂层拉拔工序工艺参数：模盒内润滑油加热温度60℃，收线速度3m/s。防锈油为流体状二硫化钼润滑脂。

单轴工字轮缠丝500KG。

对比例1

传统产品生产工艺

钢带、药芯组分同实施例1

工艺流程(不退火)：钢带清洗、轧机轧制成型、细拔

细拔：收线速度为15m/s，细拔下线焊丝直径为1.60mm

单轴工字轮缠丝500KG

对比例2

传统退火工艺生产

钢带、药芯组分同实施例1

工艺流程(井式退火炉)：钢带清洗、轧机轧制成型、细拔、井式退火、调直

细拔：收线速度为15m/s，细拔下线焊丝直径为1.60mm

井式退火：单轴透气工字轮缠丝150KG，炉温设定为340℃，烘烤时间6小小时，出炉后空冷至室温。

调直：对烘烤后焊丝过调直轮进行调直。

对比例3

钢带、药芯组分同实施例1

在线式退火工艺，无涂层拉拔工序

截至退火工序之前，细拔后的焊丝直径为1.60mm，收线速度选用3m/s

退火工序工艺参数：运行速度3m/s，加热电流195A，加热温度550℃，有效加热长度800mm。

单轴工字轮缠丝500KG。

实施例及对比例产品差异：

焊丝打开真空包装后，立即测扩散氢含量(高温色谱法，各组产品焊接工艺参数相同，以下结果为试验测试平均值)

实施例1：3.75ml/100g

对比例1：7.13ml/100g

对比例2：3.84ml/100g

对比例3：3.68ml/100g

上述数据可看出，实施例1、对比例2、对比例3扩散氢测试结果在同一水平，满足H4标准；而对比例1为常规产品，扩散氢含量高，不能满足高端领域及重点工程的特殊要求。

焊丝开真空放置同一屋内一周后，再次进行扩散氢含量测试(高温色谱法，各组产品焊接工艺参数相同，以下结果为试验测试平均值)

实施例1：4.13ml/100g

对比例1：10.25ml/100g

对比例2：4.24ml/100g

对比例3：4.15ml/100g

上述数据可看出，实施例1、对比例2、对比例3，经相同环境放置一周后，扩散氢测试结果在同一水平，与刚开真空相比吸潮不明显；而对比例1为常规产品，扩散氢结果较高，吸潮较为明显。

生产效率对比(以单条生产线生产每吨焊丝耗时作为计量单位)

实施例1：单线生产1吨退火焊丝用时约6小时

对比例1：单线生产1吨普通焊丝用时约为2小时

对比例2：单线生产1吨退火焊丝用时约10小时

对比例3：单线生产1吨退火焊丝用时约6小时

上述数据可看出，对比例1生产普通焊丝效率远大于退火焊丝，但并不能满足高端市场需求；对比例2井式退火炉退火方式受限于单轴工字轮缠丝重量少、加热及保温时间长，如想提高效能需建设大型隧道炉，以同时烘烤多轴焊丝；实施例1及对比例3效率一致。

焊丝外观及送丝性对比(外观对比比较黑色一致性是否均匀；送丝性使用市面上常见松下焊机6米送丝管盘两圈进行焊接对比)

实施例1：焊丝表面颜色黑且一致，光滑；6米送丝管盘两圈焊接时，送丝性良好。

对比例1：焊丝表面颜色白亮且一致，光滑；6米送丝管盘两圈焊接时，送丝性良好。

对比例2：焊丝表面颜色深浅不一，毛躁，工字轮外层颜色偏黑，工字轮内层颜色黄黑；6米送丝管盘两圈焊接时，送丝性不好，焊丝抖动且送丝阻力大。

对比例3：焊丝表面颜色黑且一致，毛躁，偶尔有损伤；6米送丝管盘两圈焊接时，送丝性不好，焊丝抖动且送丝阻力大。

上述数据可看出，对比例2、3，退火工序后不做处理会影响焊丝送丝性，对比例2产品外观一致性较差；实施例1、对比例1可看出，经拉拔涂层工序后，退火药芯焊丝送丝性同常规产品一致。

劳动力强度对比(从用人数、关键工序人工等对比)：

实施例1：单人单线，主要工作：上料、挂车、加热电流参数调节。

对比例1：钢带清洗、轧机工序一人，细拔工序一人，主要工作：上料、挂车、轧机细拔工序之间的工字轮上轮。

对比例2：钢带清洗、轧机工序一人，细拔工序一人，井式退火炉工序1人，调直层绕工序一人，主要工作：上料、挂车、轧机细拔工序之间的工字轮上轮、天车吊工字轮出入退火炉、调直。

对比例3：单人单线，主要工作：上料、挂车、加热电流参数调节。

上述数据可看出，实施例1的该种连贯式生产线节省人工成本，降低劳动强度优势明显，生产退火焊丝最大程度上做到了效能平衡。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种超低氢药芯焊丝生产方法，其特征在于：依次包括药粉填充、轧制成型、焊丝细拔、退火、涂层拉拔、层绕工序；

其中，退火工序，加热温度是500-600℃；退火装置内，焊丝运行速度小于等于8m/s，实际加热段长度为800-1000mm，加热电流小于等于300A，通过装置内的水冷罐后焊丝得到冷却，经2-5秒的降温后，降至80-150℃；退火工序的退火装置内采用接触式电阻加热；

涂层拉拔工序，在涂层拉拔模具中进行，模具中带有不含氢的防锈油，且防锈油的温度为60-80℃。

2.根据权利要求1所述的超低氢药芯焊丝生产方法，其特征在于：焊丝经过细拔工序后，其直径为1.2-2.6mm。

3.根据权利要求1所述的超低氢药芯焊丝生产方法，其特征在于：焊丝经过涂层拉拔工序后，其直径为1.0-2.4mm。

4.根据权利要求1所述的超低氢药芯焊丝生产方法，其特征在于：涂层拉拔模具与细拔工序最后一道模具的孔径相比，减径0.02-0.10mm。

5.根据权利要求1所述的超低氢药芯焊丝生产方法，其特征在于：药芯焊丝的钢带为低碳钢；钢带的厚度0.3-1.0mm；低碳钢中C的质量分数小于等于0.25％。

6.根据权利要求1所述的超低氢药芯焊丝生产方法，其特征在于：药芯焊丝的钢带为低合金钢钢带；钢带的厚度0.3-1.0mm；低合金钢钢带中合金元素总含量小于等于5％。

7.根据权利要求1所述的超低氢药芯焊丝生产方法，其特征在于：所述防锈油为流体状二硫化钼润滑脂。