CN1368419A - 用于减少焊接烟尘中锰的电焊条和方法 - Google Patents

用于减少焊接烟尘中锰的电焊条和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1368419A
CN1368419A CN02102444A CN02102444A CN1368419A CN 1368419 A CN1368419 A CN 1368419A CN 02102444 A CN02102444 A CN 02102444A CN 02102444 A CN02102444 A CN 02102444A CN 1368419 A CN1368419 A CN 1368419A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding rod
manganese
welding
hybrid particles
protective material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN02102444A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1368419B (zh
Inventor
托马斯H·诺思
洛厄尔W·莫特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Toronto
Illinois Tool Works Inc
Original Assignee
University of Toronto
Illinois Tool Works Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Toronto, Illinois Tool Works Inc filed Critical University of Toronto
Publication of CN1368419A publication Critical patent/CN1368419A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1368419B publication Critical patent/CN1368419B/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3608—Titania or titanates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/368—Selection of non-metallic compositions of core materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0266—Rods, electrodes, wires flux-cored
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent

Abstract

一种用于电弧焊接的有芯电焊条,该电焊条有一个芯,在芯中的填料包括含锰的混合颗粒。

Description

用于减少焊接烟尘中锰的电焊条和方法
                      技术领域
概括地说本发明涉及用于连接和表面焊接的焊条和电焊条，更具体地说涉及有焊剂芯的焊条。
                      背景技术
有焊剂芯的焊条被广泛用于低碳和低合金钢基底金属的电弧焊接。为了提高构件制造的生产率，作为实心焊条的替代物，有焊剂芯的焊条用得越来越多。这种焊条在以高焊接速度进行的单道次和多道次焊接操作中产生高强度的焊接。有焊剂芯的焊条是复合管状填充物金属电焊条，它们具有一个金属外壳和含有多种粉末状材料的混合物的芯。芯的混合物约占焊条总重量的1-45％。在焊条的生产过程中，搅拌芯混合物，并把它摊到钢带上，在成形机中，钢带被形成为包围芯混合物的管或者说外壳。然后包有芯混合物的钢外壳通过一个拉丝模被拉成或滚压成特定的直径。
在大多数电焊条中，锰是一种必要的合金添加剂。锰有多个功能。对于焊接沉积物来说，锰是关键的加强合金；在熔融的焊接金属中，它与硫成分起化学反应，起脱氧剂的作用，并且它影响焊接熔池控制、湿润作用并使焊条本身使用方便。在普通电焊条中所使用的锰的当前量反应了合金元素与铁的最佳组合，以产生符合强度和延展标准等级的各种等级的焊接。
近来，由于可能与健康或安全有关的问题，对用含锰的焊条进行焊接时产生的焊接烟尘中所存在的锰量进行了审查。政府主管机关已经研究了限制锰量的法规。但是，在常规焊接中，在对焊接的机械强度没有负面影响的情况下，消除锰是不容易的。曾经努力考虑过使用其它合金化元素降低总的锰含量同时在焊接中保持足够的机械性能等级，但没有成功。迄今为止还不可能在常规焊条和电焊条中显著地减少锰的使用。
                      发明内容
已经发现，如果把锰作为混合颗粒掺进电焊条中可以大大降低在电弧焊接过程中产生的烟尘中所存在的锰量，颗粒中含有保护材料。在焊接操作过程中，随着电焊条的熔化，相信该保护材料会阻止锰的氧化。因此，更多的锰存留在焊接沉积物中，而存在于焊接烟尘中的锰则较少。优选保护材料是TiO2，特别是金红石TiO2。
因此，本发明的一个表现形式是有焊剂芯的电焊条，在该电焊条中，锰以锰和保护材料的混合颗粒的形式被全部或部分结合进电焊条填充物中。
本发明的另一个表现形式是利用上述电焊条进行电弧焊接的工艺，该工艺是优越的，因为焊接烟尘所含锰的量大大降低。
本发明的另一个表现形式是在低碳钢基底上进行电弧焊接的工艺，所用电焊条包括含锰的芯填料，其中焊接烟尘含有少于7wt％的锰。
本发明的另一个表现形式是锰和保护材料的混合颗粒，这种颗粒用于有焊剂芯的电焊条的电焊条填料中。
本发明的有焊剂芯的焊条包括钢外壳和设在钢外壳芯中的芯混合物。通常芯混合物约为焊条总重量的1-45％。图1表示一种根据本发明具有钢外壳12的电焊条10。电焊条10与保护气体20一起使用，保护气体最好是氩气，但也可以是氩和二氧化碳的混合气体或单独的二氧化碳。在电焊条10的芯30内有颗粒状材料的填充物，颗粒状材料包括合金剂，湿润剂和其它组份，以便当在电焊条的端部与金属工件表面40之间产生电弧50时形成所需要的焊球或熔融金属池31和焊渣32。按照本发明，在优选实施方案中，除了常规的添加剂之外，芯30还包括分散在整个芯中的含锰混合颗粒60。选择含锰混合颗粒的量，以提供所需性能特征的焊接。
混合颗粒可采取多种不同的形式。通常颗粒可以是锰和保护材料的混合颗粒。根据保护材料与锰的比例和形成该混合颗粒的工艺过程，可以改变露在混合颗粒表面上的锰颗粒的量。在一个实施方案中，混合颗粒也可能是一个囊，其中锰颗粒完全被一层保护材料所覆盖。
图2表示一个典型的混颗粒60，其中锰颗粒64嵌在保护材料62的基质中。这些颗粒的结构能够发生变化。在图2中所示的颗粒60包括从表面延伸至该结构的锰颗粒64。在图3中，颗粒60有一种囊状结构，其中锰颗粒64被保护材料62所覆盖。混合颗粒的结构也是可能的，在这种结构中，多个囊成团以形成一种聚合囊颗粒。本领域普通技术人员会明白，可以通过改变锰和保护材料的量和颗粒尺寸以及改变产生混掺合物的工艺过程来调整混合颗粒的结构。
本发明所用的混合颗粒60含有约15-40wt％的锰和约60-85wt％的保护材料。更典型的情况是颗粒含有20-30wt％的锰和约70-80wt％的保护材料。最优选的范围是约24-26％的锰。混合颗粒的颗粒尺寸范围是-30-150筛号(即小于30筛号，而大于150筛号)，更典型的是约-50-100筛号。
混合颗粒以这样一个量存在于填充物中，使得所产生的电焊条和焊接沉积物具有下表中列出的锰含量。在填充物中，混合颗粒的量随着在每个颗粒中锰量的变化而变化，且可以调节，以在焊接沉积物中提供所要求的Mn量。通常，存在于填充物中的混合颗粒约占填充物总重量的10-60％。图4表示一种研究的结果，其中焊条被制成为在芯混合物中含25，50和75％的混合颗粒。芯混合物占焊条重量的15％。在焊条中锰量保持相同，即2.32％。使用含75％Ar和25％CO2的保护气体。图4表示，随着混合颗粒量的增加焊接烟尘中Mn的量由11.6％降至7.3％。即焊接烟尘中的锰量降低36％。
在该优选实施例中，保护材料是TiO2。TiO2可以以金红石和锐钛矿石的形式得到。目前金红石是优选的，但也可以使用锐钛矿石。保护材料的功能是，在电焊条被熔化和用焊接池固化已熔化的电焊条的过程中保护锰不被加热和氧化。根据混合颗粒在防止锰的氧化以及降低在焊接烟尘中的锰量的发现可知，为了此目的，由其它保护材料构成的混合颗粒也应该是有效的。
虽然已经发现金红石是一种有效的保护材料，但也能使用能够覆盖锰颗粒并能防止锰颗粒在焊接过程中被氧化的其它材料。金红石是一种理想的保护材料，因为与锰相比它具有比较高的熔点，并且能够对锰隔热。它是理想的还因为它有助于电弧的稳定并且能起造渣剂的作用。因此，按照本发明，也能使用其它材料，这些材料就熔点而言有类似于金红石的性质，但不会使电弧的稳定性变差并且形成焊渣。
按照本发明的一个实施例，混合颗粒可以用平均颗粒尺寸约-60-400筛号的锰颗粒和颗粒尺寸约-60-325筛号的TiO2的干法混合而形成。为了提供所需的保护效果，把锰和TiO2混合起来。在一个实施例中，能按锰对TiO2约1∶1-1∶1.3的比例混合。在一个实施例中，保护材料的颗粒尺寸小于锰颗粒的尺寸。
通常，为了制备混合颗粒，把锰和TiO2在搅拌器中干混合10分钟，在干混合之后把液体形式的硅酸钠(水玻璃)加到干的混合物中，以把这些材料粘结成混合颗粒。在一个示例中，所加水玻璃约为锰和TiO2总重量的10-15％。这种湿混合物产生直径不大于约1/4英寸的混合颗粒。为了干燥这些颗粒，可以把它们摊到一个不锈钢盘中，以形成一个1英寸深的床。烘烤这些颗粒以去除水分。重要的是，要在高至足以从颗粒中去除水分，而低至不使锰氧化的温度下进行烘烤。已经发现，在1260°F下加热1小时足以干燥在上述不锈钢盘中的颗粒。在颗粒在被冷却至100°F或更冷后被研磨至50筛号的筛孔尺寸或更小。在一个实施例中，100％的颗粒通过了50筛号的筛子，保留在100筛号筛子上的颗粒不多于10％。为了从混合颗粒中去除水分，可以应用另外的工艺过程，例如以一个可控的速率把湿混合物计量进倾斜的旋转锻烧炉。
虽然水玻璃是优选的粘结剂，能用于此用途的材料也包括能把锰材料和保护材料粘结为一种混合颗粒的其它材料。可以考虑用于此用途的材料例子包括其它液体硅酸盐和高分子量的材料，如糖浆。
除了含锰混合颗粒之外，填充材料可以包括常规的合金剂，氧化物焊剂配料，电弧稳定剂和造渣剂组分。填充物添加剂的代表性例子包括SiO2、TiO2、Al2O3、ZrO/SiO2合金，以及Mg/Al合金。
初始试验显示出可以采用Ar保护气体来实现在焊接烟尘中降低锰。用Ar可以实现71％的锰降低。当用Ar和CO2的混合气体作为保护气体时，起初锰的降低还没这么大。按照本发明的一个实施例，钢外壳或填充物还附加含有镁。已经发现，把镁附加到焊条中，用Ar-CO2保护气体可获得36％的锰降低。在一个实施例中，在焊条和/或填充物中镁的总量约高达3％。
按照本发明的两个实施例，有焊剂芯的焊条的组成(按焊条的总重量)范围列在表1中。
          表1：有焊剂芯的焊条组成
    成分     低碳钢1     低合金2
    C     0.0-0.12     0.0-0.13
    Mn     0.5-3.0     0.5-3.75
    Si     0.0-2.0     0.0-2.0
    Ti     0.05-0.7     0.05-0.7
    B     0.0-0.1     0.0-0.1
    Cr     0.0-0.4     0.0-10.5
    Ni     0.0-0.5     0.0-3.75
    Mo     0.0-0.1     0.0-1.2
    V     0.0-0.5     0.0-0.25
    Al     0.0-0.5     0.0-0.5
    Cu     0.0-0.1     0.0-0.75
    Mg     0.0-0.5     0.0-0.5
    Fe     01.48-99.45     75.87-99.45
1AWS A5.20-95低碳钢  2AWS A5.29-98低合金钢
在上表中记录了元素的百分数，精度1％，但本专业的技术人员会知道，这些百分数反应了工业标准，对本发明并不构成技术限制，在本发明的最典型实施例中，焊条(及焊球)最低含有0.5％的Mn。在一个实施例中，Mn量约为0.5-4.0％。虽然希望把碳降至最低，以把焊接烟尘的产生降至最低，但典型的焊条(及焊球)的最低碳含量为0.003％。低碳和低合金钢的工业标准限制Cr，Ni，Mo，V，Ti，B和Mg的联合量低于0.5％。在不脱离本发明的情况下可使用更高的量，但不符合工业标准。
在表2和表3中给出在本发明两个实施例中的芯和外壳的组成(按有焊剂芯的焊条总重量)。
     表2：有焊剂芯的焊条的芯组成
    成分     低碳钢     低合金
    C     0.0-0.12     0.0-0.13
    Mn     0.5-3.0     0.5-3.75
    Si     0.0-2.0     0.0-2.0
    Ti     0.05-0.7     0.05-0.7
    B     0.0-0.1     0.0-0.1
    Cr     0.0-0.4     0.0-10.5
    Ni     0.0-0.5     0.0-3.75
    Mo     0.0-0.1     0.0-1.2
    V     0.0-0.5     0.0-0.25
    Al     0.0-0.5     0.0-0.5
    Cu     0.0-0.1     0.0-0.75
    Mg     0.0-0.5     0.0-0.5
    Fe     0.0-45.0     0.0-45.0
表1和表2的对比表明，在芯混合物中存在高达45％的铁和所有其它添加剂。通常，外壳含有一定量的C，Mn和Si，它们组成列在表3中的焊条组成物。这些组成物符合AWS规定与惯例，并且仅仅是说明性的。
             表3：外壳的组成
    低碳钢     低合金
    C     0.0-0.12     0.0-0.13
    Mn     0.0-3.5     0.0-3.5
    Si     0.0-2.0     0.0-2.0
    Fe     55.25-99.25     55.0-99.0
按照本发明，可把以下(但不限于)在商业上可得到的碳钢和低合金钢金属芯焊条加以改进，以把全部或部分锰掺进混合颗粒中。下表列出这些产品及它们的典型沉积物的化学成分。
                                                                  表4
  AWS等级      C     Mn     Si      P      S     Mo     Cr     Ni     V      Cu
  E80T1-A1     .07     .68     .45     .010     .017     .46
  E81T1-A1     .04     .83     .26     .014     .016     .48
  E80T1-B2     .06     .70     .29     .011     .015     .43     1.33
  E81T1-B2     .05     .91     .42     .009     .012     .50     1.50
  E90T1-B3     .06     .64     .25     .010     .013     1.06     2.47     -     -      -
  E91T1-B3     .05     .64     .27     .011     .013     .93     2.04     -     -      -
  E90T1-Ni1     .10     .89     .38     .011     .008     -     -     .98     -      -
  E81T1-Ni1     .06     1.20     .57     .009     .015     -     -     .94     -      -
  E80T1-Ni2     .05     .90     .30     .012     .019     -     -     2.33     -      -
  E81T1-Ni2     .05     .94     .37     .011     .018     -     -     2.42     -      -
  E91T1Ni2     .08     1.18     .60     .012     .021     -     -     2.41     -      -
  E100T5-D2     .11     2.00     .55     .009     .010     .44     -     -     -      -
  E90T1-D3     .06     1.12     .60     .010     .011     .41     -     -     -      -
  E80T1-K2     .08     1.11     .26     .009     .019     .01     -     1.46     -      -
  E90T1-K2     .05     1.00     .34     .008     .015     .13     .03     1.41     -      -
  E91T1-K2     .05     1.04     .19     .009     .014     .01     -     1.92     -      -
  E90T5-K2     .05     .83     .33     .009     .016     .22     -     1.65     -      -
  E100T1-K3     .05     1.16     .46     .011     .018     .39     -     1.88     .01      -
  E100T5-K3     .08     1.34     .48     .013     .017     .39     -     1.89     -      -
  E110T1-K3     .05     1.15     .50     .010     .012     .52     -     2.25     .02      -
  E110T1-K3     .07     1.55     .34     .009     .0117     .37     .03     1.97     .02      -
  E110T1-K3     .05     1.46     .32     .008     .014     .36     .03     2.08     .02      -
  E110T5-K3     .05     1.49     .33     .011     .017     .37     -     2.24     -      -
  E120T5-K4     .07     1.88     .42     .010     .016     .61     .52     2.13     .01      -
  E80T1-W     .05     1.05     .42     .009     .014     -     .52     .67     -      43
  E80T1-W     .06     1.30     .70     .008     .014     -     .59     .75     -      .38
  E71T1     .021     1.30     0.69     .015     .011
  E110T5-K     .04     1.5     .41     .01     .014     .42     2.37      .42
  E71T-12J     .04     0.67     .16     .008     .013     .44
  E71J-1M     .04     1.24     .29     .010     .015     .37
  E81T-Ni1     .068     1.35     .40     .014     .011     1.06
  E70T-4     .27     .73     .30     .011     .005  A1＝1.42
                     附图说明
图1是按照本发明的一个电焊条的示意断面图。
图2和图3是用于本发明的混合颗粒形态的断面示意图。
图4是由研究焊接烟尘中锰量与焊条中混合颗粒量的函数关系所获得的曲线图。
                   具体实施方式
通过以下实施例对本发明进行更详细的说明。
实施例1
混合颗粒是用在混合物搅拌器中把4.7wt％的锰颗粒(颗粒的平均尺寸约为80筛号)，33.4wt％的Mn/Fe/Si合金颗粒(颗粒的平均尺寸约为80筛号)和56.7wt％的金红石TiO2颗粒(颗粒的平均尺寸约为80号)干搅拌10分钟的方法制备。混合之后，加5份硅酸钠(含3份水，2份硅酸盐)，并且连续搅拌直到得到不大于约0.25英寸的颗粒为止。把这些颗粒在炉中，在1260°F下干燥60分钟。把混合颗粒与用于有焊剂芯的焊条的常规填料混合，以提供表5中重量百分数的填充混合物。该填充混合物被摊在一个金属带上并被形成为一个包围这些颗粒的管，方法是以本专业熟知的方式将其拉过一系列拉丝模具。该焊条含有15％的填料。
该焊条的芯、外壳和焊条的组成被列在表5中，其中所有百分数都是按焊条重量计算的。
表5
 Mg  Al  ZRO2  SiO2  Al2O3   TiO2  Fe2O3    Ti    Fe   Na2O   B2O3   K2O    Mn   Si   CaO   MgO
   填料49.3％芯  2.3  2.3  2.56  4.65  0.59   29.9   .02   2.47   0.03   3.56   0.32  0.67
 混合颗粒50.7％芯  1.76   15.9   1.29   1.35   0.24  13.05  4.91   9.85   0.72
表6
Mg Al ZRO2 SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 Ti Fe Na2O B2O3 K2O Mn Si CaO MgO
    芯15％焊条 .35 0.35 0.38 0.96 0.09 6.86 0.20 0.37 0.21 0.57 0.05 0.10 1.96 0.74 1.48 0.11
    壳85％焊条 84.72 .26
 整个焊条 0.35 0.35 0.38 0.96 0.09 6.86 0.90 0.37 84.93 0.57 0.05 0.10 2.32 0.74 1.48 0.11
实施例2
采用以下焊条对混合颗粒对焊接和焊接烟尘中的锰水平的影响进行了研究。
焊条1：一种具有符合AWS E71T-1级组合的在商业上可买到的有焊剂芯的焊条。
焊条2：除了把锰掺进用CaO加金红石混合物制备的混合颗粒中之外，其余与焊条1有相同的的组成。
焊条3：一种类似于焊条2的金红石加锰混合颗粒的焊条，在芯中有较少的锰。
焊条4：除了用含金红石的MgO替代焊条3中的CaO加金红石混合物之外，其它类似于焊条3。
焊条5：除了含有较少的MgO-金红石之外，其它类似于焊条4。
焊条6：在芯中有较少锰的类似于焊条2的焊条。
焊条7：在芯中有较少镁的类似于焊条6的焊条。
焊条2-7是用具有下列组成的混合颗粒制备的。
  焊条   SiO2   TiO2   Fe2O3    Fe   Na2O    Mn    Si   CaO    MgO
    2   1.61   14.50   1.18   1.56   0.22   14.76   5.70   9.02    0.65
    3   1.57   14.09   1.15   1.72   0.21   14.29   6.59   9.54    0.64
    4   0.66   15.41   1.82   0.20   14.34   6.60   10.19
    5   0.66   22.51   1.82   0.20   14.34   6.60    3.09
    6   1.76   15.90   1.29   1.35   0.24   13.05   4.91   9.85    0.7
    7   1.76   15.90   1.29   1.35   0.24   13.05   4.91   9.85    0.7
焊接是用表7所列焊条和保护气体组成制备的。气体的组成由Ar与CO2的比例来区分的。
表7记录在每一焊条(1)中得到的Mn，在每一根焊条(2)中得到的Mg，在焊接(3)中得到的Mn，在焊渣(4)中的Mn，在焊接烟尘(5)中的Mn，以及在烟尘(6)中的锰的减少。结果表明，采用混合颗粒，焊接烟尘中的锰水平得到降低。结果还表明，锰被更有效地掺进焊接中。
表7锰焊接烟尘研究
   (1)Mn可得     (2)Mg可得    (3)Mn焊接    (4)Mn焊渣     (5)Mn焊接烟尘    (6)Mn降低％
  保护气体：100％Ar
       焊条#1    2.59     0.15    1.79    7.18     6.2    标准
       焊条#2    2.59     0.15    2.04    5.59     1.77     71
       焊条#3    2.52     0.15    1.60    4.98     2.05     67
       焊条#4    2.51     0.15    1.45    6.92     2.55     59
       焊条#5    2.51     0.15    1.55    8.08     2.17     65
  保护气体98/2Ar/CO2
       焊条#1    2.59     0.15    1.47    7.68     5.15    标准
       焊条#2    2.59     0.15    1.77    5.10     4.15     19
  保护气体85/15Ar/CO2
       焊条#1    2.59     0.15    1.55    7.38     5.09    标准
       焊条#6    2.32     0.15    1.63    4.89     4.67
       焊条#7    2.32     0.30    1.66    3.89     4.30     29
  保护气体75/25Ar/CO2
       焊条#1    2.59     0.15    1.67    8.45     6.15    标准
       焊条#2    2.59     0.15    1.83    5.45     4.61
       焊条#6    2.32     0.15    1.68     4.35
       焊条#7    2.32     0.30    1.68     3.59     41
     保护气体CO2
       焊条#1    2.59     0.15    1.43    8.99     5.95    标准
       焊条#2    2.59     0.15    1.60    6.06     5.17
       焊条#6    2.32     0.15    1.39    6.07     4.17
       焊条#7    2.32     0.30    1.34    4.75     4.44     25
实施例3
这样来改进标准焊条(焊条#1)，使25，50，75和100％的可买到的锰与金红石以混合颗粒的形式掺进焊条芯中。采用75％Ar和25％CO2混合气体把这些焊条用于焊接试验。测量在焊接烟尘中的锰量。结果列在表8中。结果表明，通过把锰掺进混合颗粒中使得在焊接烟尘中的锰量得到了降低。
表8
   焊条#1    烟尘中的Mn
    0％      11.6
    25％      10.05
    50％      7.87
    75％      7.37
    100％      8.1
在结合本发明的一些特定实施例对本发明进行了叙述之后，在不离开本发明精神和范围的情况下可做许多改进和变更是显而易见的。

Claims (19)

1.一种用于电弧焊接的有芯电焊条，所述电焊条有一个芯，在芯中，填料包括含锰的混合颗粒。
2.如权利要求1所述的电焊条，其特征是，所述混合颗粒含有以与保护材料的混合物形式存在的锰。
3.如权利要求2所述的电焊条，其特征是，所述保护材料是TiO2。
4.如权利要求3所述的电焊条，其特征是，所述保护材料是金红石。
5.如权利要求4所述的电焊条，其特征是，所述保护材料是锐钛石。
6.如权利要求1所述的电焊条，其特征是，所述焊条含有至少0.5wt％的锰。
7.如权利要求2所述的电焊条，其特征是，所述混合颗粒含有被包在一层所述保护材料中的锰。
8.如权利要求2所述的电焊条，其特征是，所述混合颗粒是由分散在保护材料基质中的锰颗粒构成。
9.如权利要求1所述的电焊条，其特征是，所述混合颗粒本身含有约占颗粒总重量15-40％的锰。
10.如权利要求1所述的电焊条，其特征是，所述电焊条是为在低碳钢上的焊接而配制的，并且有以下近似重量百分数的组成：
         成分             低碳钢
         C               0.0-0.12％；
         Mn              0.5-3.0％；
         Si              0.0-2.0％；
         Ti              0.05-0.7％；
         B               0.0-0.1％；
         Cr              0.0-0.4％；
         Ni              0.0-0.5％；
         Mo              0.0-0.1％；
         V               0.0-0.5％；
         Al              0.0-0.5％；
         Cu               0.0-0.1％；
         Mg               0.0-0.5％；
         Fe               01.48-99.45％。
11.如权利要求1所述的电焊条，其特征是，所述电焊条是为在低合金钢上的焊接而配制的，并且有以下近似重量百分数的组成：
         成分              低合金
         C                0.0-0.13％；
         Mn               0.5-3.75％；
         Si               0.0-2.0％；
         Ti               0.05-0.7％；
         B                0.0-0.1％；
         Cr               0.0-10.5％；
         Ni               0.0-3.75％；
         Mo               0.0-1.2％；
         V                0.0-0.25％；
         Al               0.0-0.5％；
         Cu               0.0-0.75％；
         Mg               0.0-0.5％；
         Fe               75.87-99.45％。
12.一种用于电弧焊接的方法，该方法包括提供一种有填充材料芯的有芯电焊条，该填充材料包括一种含锰的混合颗粒，一旦电焊条接触工件就给所述电焊条加上了一个电压，以使所述电焊条熔化，并且形成一个焊接金属球。
13.如权利要求12所述的方法，其特征是，所述混合颗粒含有以与保护材料的混合物的形式存在的锰。
14.如权利要求13所述的方法，其中，把一种保护气体加到电焊条与工件接触的位置上，并且保护气体由Ar组成。
15.如权利要求13所述的方法，其特征是，所述电焊条含有镁，并且把一种保护气体加到电焊条与工件接触的位置上，而且保护气体是一种Ar和CO2的混合气体。
16.如权利要求11所述的方法，其特征是，该方法的特点还在于，加电压后产生的焊接烟尘含有减少的锰量。
17.如权利要求16所述的方法，其特征是，所述焊接烟尘含有少于7％PPm的锰。
18.一种用于减少在电弧焊接过程中产生的烟尘中的锰量的方法，该方法包括把锰作为锰和保护材料的混合颗粒掺进电焊条芯中。
19.一种混合颗粒，包含在TiO2颗粒基质中的锰颗粒。
CN021024448A 2001-01-30 2002-01-22 用于减少焊接烟尘中锰的电焊条和方法 Expired - Fee Related CN1368419B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/772,708 2001-01-30
US09/772,708 US6784401B2 (en) 2001-01-30 2001-01-30 Welding electrode and method for reducing manganese in fume

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1368419A true CN1368419A (zh) 2002-09-11
CN1368419B CN1368419B (zh) 2010-04-28

Family

ID=25095958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN021024448A Expired - Fee Related CN1368419B (zh) 2001-01-30 2002-01-22 用于减少焊接烟尘中锰的电焊条和方法

Country Status (6)

Country Link
US (3) US6784401B2 (zh)
EP (1) EP1226897A3 (zh)
JP (1) JP2002301592A (zh)
KR (1) KR20030003652A (zh)
CN (1) CN1368419B (zh)
CA (1) CA2366261C (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101130219B (zh) * 2006-08-24 2011-12-28 林肯环球股份有限公司 高强度电焊条
CN101454115B (zh) * 2006-06-30 2012-04-25 旭化成电子材料株式会社 导电性填料和焊料糊剂
CN103402687A (zh) * 2011-03-02 2013-11-20 西门子能量股份有限公司 使用涂剂焊条的钨电极惰性气体保护焊
CN104511701A (zh) * 2013-10-08 2015-04-15 天津三英焊业股份有限公司 药芯焊丝
CN104718048A (zh) * 2012-10-09 2015-06-17 依赛彼集团公司 低锰气体保护药芯焊接焊条
CN114310029A (zh) * 2022-03-08 2022-04-12 中机智能装备创新研究院(宁波)有限公司 一种变间隙、大间隙复合钎料及其制备方法

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7763822B2 (en) * 2003-11-14 2010-07-27 Hobart Brothers Company Hybrid tubular wire electrode for submerged arc welding
US7053334B2 (en) * 2004-03-01 2006-05-30 Lincoln Global, Inc. Electric arc welder system with waveform profile control
US8704135B2 (en) * 2006-01-20 2014-04-22 Lincoln Global, Inc. Synergistic welding system
US7842903B2 (en) * 2005-10-31 2010-11-30 Lincoln Global, Inc. Short arc welding system
US8759715B2 (en) * 2004-10-06 2014-06-24 Lincoln Global, Inc. Method of AC welding with cored electrode
US20070221643A1 (en) * 2004-04-29 2007-09-27 Lincoln Global, Inc. Gas-less process and system for girth welding in high strength applications including liquefied natural gas storage tanks
US9333580B2 (en) * 2004-04-29 2016-05-10 Lincoln Global, Inc. Gas-less process and system for girth welding in high strength applications
US9643284B2 (en) 2005-06-10 2017-05-09 National Institute For Materials Science Welding wire and welding method
US20090039065A1 (en) * 2005-06-10 2009-02-12 Terumi Nakamura Welding wire and welding method
US7989732B2 (en) * 2005-06-15 2011-08-02 Lincoln Global, Inc. Method of AC welding using a flux cored electrode
US8664567B2 (en) * 2006-02-09 2014-03-04 Lincoln Global, Inc. Metal cored wire
US9095919B2 (en) 2006-02-21 2015-08-04 Lincoln Global, Inc. Stick electrode
WO2008049080A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 Inframat Corporation Superfine/nanostructured cored wires for thermal spray applications and methods of making
JP5207994B2 (ja) * 2008-03-26 2013-06-12 日鐵住金溶接工業株式会社 Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ
US8878099B2 (en) * 2008-05-27 2014-11-04 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation Flux cored wire for welding duplex stainless steel which refines solidified crystal grains
US20110100970A1 (en) * 2009-11-03 2011-05-05 Lincoln Global, Inc. Manufacture of cored welding electrodes
US9211613B2 (en) * 2009-12-16 2015-12-15 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Flux-cored wire for gas shield arc welding use enabling all-position welding
CN102139424A (zh) * 2011-03-21 2011-08-03 北京工业大学 一种焊渣可循环利用的气保护药芯焊丝
US9029733B2 (en) * 2012-04-13 2015-05-12 Hobart Brothers Company Systems and methods for tubular welding wire
US9707643B2 (en) * 2012-04-17 2017-07-18 Hobart Brothers Company Systems and methods for welding electrodes
US10906135B2 (en) 2012-05-24 2021-02-02 Hobart Brothers Llc Systems and methods for low-manganese welding wire
US10898966B2 (en) * 2012-05-24 2021-01-26 Hobart Brothers Llc Systems and methods for low-manganese welding wire
US9527152B2 (en) 2012-07-30 2016-12-27 Illinois Tool Works Inc. Root pass welding solution
US9199341B2 (en) 2012-08-28 2015-12-01 Hobart Brothers Company Systems and methods for welding electrodes
US9999944B2 (en) 2012-08-28 2018-06-19 Hobart Brothers Company Systems and methods for welding electrodes
US10543556B2 (en) 2012-08-28 2020-01-28 Hobart Brothers Llc Systems and methods for welding zinc-coated workpieces
US10016850B2 (en) * 2012-08-28 2018-07-10 Hobart Brothers Company Systems and methods for welding electrodes
US9815148B2 (en) * 2013-03-15 2017-11-14 Postle Industries, Inc. Metal cored welding wire that produces reduced manganese fumes and method
US9844838B2 (en) 2013-05-08 2017-12-19 Hobart Brothers Company Systems and methods for low-manganese welding alloys
US9895774B2 (en) 2013-05-08 2018-02-20 Hobart Brothers Company Systems and methods for low-manganese welding alloys
US9962794B2 (en) * 2013-09-16 2018-05-08 Lincoln Global, Inc. Flux cored welding electrode for 5-9% nickel steel
US10112268B2 (en) 2013-10-09 2018-10-30 Hobart Brothers Company Systems and methods for corrosion-resistant welding electrodes
JP5968855B2 (ja) * 2013-10-31 2016-08-10 株式会社神戸製鋼所 Ｎｉ基合金フラックス入りワイヤ
CN105745051B (zh) * 2013-11-21 2019-06-14 霍伯特兄弟公司 用于低锰焊丝的系统和方法
SG11201702429UA (en) * 2014-10-15 2017-04-27 Kobe Steel Ltd Wire containing flux for gas shield arc welding
US10300565B2 (en) 2014-10-17 2019-05-28 Hobart Brothers Company Systems and methods for welding mill scaled workpieces
US11426821B2 (en) * 2015-02-25 2022-08-30 Hobart Brothers Llc Aluminum metal-cored welding wire
JP2017094360A (ja) * 2015-11-25 2017-06-01 日鐵住金溶接工業株式会社 Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
US11285559B2 (en) 2015-11-30 2022-03-29 Illinois Tool Works Inc. Welding system and method for shielded welding wires
US10722986B2 (en) 2015-12-11 2020-07-28 Hobart Brothers Llc Systems and methods for low-manganese welding wire
BR112020007518A2 (pt) * 2017-10-17 2020-10-06 Venator P&A Finland Oy método para fabricação de partículas revestidas de dióxido de titânio, partículas revestidas de dióxido de titânio e produtos que compreendem as mesmas
KR102201401B1 (ko) * 2019-04-15 2021-01-08 연세대학교 산학협력단 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어
US20210229204A1 (en) * 2020-01-29 2021-07-29 Lincoln Global, Inc. Systems and methods for multi-wire submerged arc welding using a flux-cored wire electrode
EP4260973A1 (en) * 2022-04-13 2023-10-18 Voestalpine Böhler Welding Fileur S.r.l. Weld metal and metal cored welding wire for producing such a weld metal

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3125470A (en) * 1964-03-17 Manganese-containing flux composition
US2110717A (en) * 1935-05-01 1938-03-08 Gen Electric Inhibiting treatment for ferromanganese
US2461180A (en) * 1945-11-08 1949-02-08 Metal & Thermit Corp Coated weld rod
US2460537A (en) * 1946-10-16 1949-02-01 Metal & Thermit Corp Coated weld rod
US2874042A (en) * 1957-10-01 1959-02-17 Ampco Metal Inc Aluminum bronze alloy containing manganese and having improved wear resistance
NL6405698A (zh) 1964-05-22 1965-11-23
DE1286385B (de) * 1965-05-05 1969-01-02 Knapsack Ag Verfahren zur Herstellung von feinpulverisiertem Ferromangan als Bestandteil der Umhuellungsmassen von Pressmantelschweisselektroden
US3418446A (en) * 1966-03-25 1968-12-24 Hobart Brothers Co Electric arc welding electrodes and process
US3645782A (en) * 1969-03-07 1972-02-29 Westinghouse Electric Corp Covered welding electrode
US3702390A (en) * 1970-02-10 1972-11-07 Murex Welding Processes Ltd Arc welding
US4010309A (en) * 1974-06-10 1977-03-01 The International Nickel Company, Inc. Welding electrode
US3935414A (en) * 1974-10-11 1976-01-27 Unicore, Inc. Automatic fixed position pipe welding
US4122238A (en) * 1976-05-19 1978-10-24 Caterpillar Tractor Co. Welding flux formulation and process for fume reduction
US4186293A (en) * 1978-05-08 1980-01-29 The Lincoln Electric Company Cored type welding electrode
US4171215A (en) * 1978-07-03 1979-10-16 Foote Mineral Company Alloying addition for alloying manganese to aluminum
US4282420A (en) * 1980-02-11 1981-08-04 Chemetron Corporation Welding electrode
US4449031A (en) * 1980-04-16 1984-05-15 Teledyne Industries, Inc. Tubular composite arc welding electrode for vertical up welding of stainless steel and nickel-base alloys
DE3271490D1 (en) 1981-06-03 1986-07-10 Sunbeam Nederland Welding electrode
US4833296A (en) * 1987-12-29 1989-05-23 The Lincoln Electric Company Consumable welding electrode and method of using same
WO1989007036A1 (en) 1988-02-05 1989-08-10 Commonwealth Scientific And Industrial Research Or Improved cored electrode wires
US5192851A (en) 1988-02-05 1993-03-09 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization And Welding Industries Limited Cored electrode wires
US5369244A (en) * 1989-09-11 1994-11-29 The Lincoln Electric Company Flux cored arc welding electrode
US5365036A (en) 1992-06-22 1994-11-15 The Lincoln Electric Company Flux cored gas shielded electrode
US5233160A (en) * 1992-06-22 1993-08-03 The Lincoln Electric Company Cored electrode with fume reduction
US5368223A (en) 1993-05-06 1994-11-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Pipe welding process using a metallic insert for improved corrosion resistance of the welded zone
EP0652071A1 (en) * 1993-08-12 1995-05-10 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Flux-cored wire for gas shield arc welding with low fume

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101454115B (zh) * 2006-06-30 2012-04-25 旭化成电子材料株式会社 导电性填料和焊料糊剂
CN101130219B (zh) * 2006-08-24 2011-12-28 林肯环球股份有限公司 高强度电焊条
CN103402687A (zh) * 2011-03-02 2013-11-20 西门子能量股份有限公司 使用涂剂焊条的钨电极惰性气体保护焊
CN104718048A (zh) * 2012-10-09 2015-06-17 依赛彼集团公司 低锰气体保护药芯焊接焊条
US10316395B2 (en) 2012-10-09 2019-06-11 The Esab Group, Inc. Low-manganese gas-shielded flux cored welding electrodes
US11136654B2 (en) 2012-10-09 2021-10-05 The Esab Group Inc. Low-manganese gas-shielded flux cored welding electrodes
CN104511701A (zh) * 2013-10-08 2015-04-15 天津三英焊业股份有限公司 药芯焊丝
CN104511701B (zh) * 2013-10-08 2019-01-22 天津三英焊业股份有限公司 药芯焊丝
CN114310029A (zh) * 2022-03-08 2022-04-12 中机智能装备创新研究院(宁波)有限公司 一种变间隙、大间隙复合钎料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20040232131A1 (en) 2004-11-25
CN1368419B (zh) 2010-04-28
EP1226897A2 (en) 2002-07-31
US6784401B2 (en) 2004-08-31
EP1226897A3 (en) 2003-11-26
CA2366261C (en) 2008-03-25
US20060255026A1 (en) 2006-11-16
KR20030003652A (ko) 2003-01-10
US7091448B2 (en) 2006-08-15
JP2002301592A (ja) 2002-10-15
US20020153364A1 (en) 2002-10-24
CA2366261A1 (en) 2002-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1368419A (zh) 用于减少焊接烟尘中锰的电焊条和方法
AU2005234611B2 (en) Welding flux
EP1537940B1 (en) Colloidal silica binder for a welding flux, wleding flux and method
CN1846927A (zh) 药芯焊条中改性的焊药体系
AU2006201949B2 (en) Modified flux system
JP2004283915A (ja) フラックスバインダー系
CN1116147C (zh) 埋弧焊采用的烧成型焊剂及其制造方法
CN103394822B (zh) 镍基合金埋弧焊接用烧结焊剂
CN108883507B (zh) 用于焊接不锈钢的多涂层焊条
CA2657325A1 (en) Carbon to weld metal
CN113695789A (zh) 用于焊接hsla钢的烧结焊剂及其制备方法
JP3433681B2 (ja) サブマージアーク溶接用焼成型フラックスおよびその製造方法
CN110539105B (zh) 一种药芯焊丝
JP4208544B2 (ja) 金属マグネシウム原料及びそれを含むアーク溶接用フラックス入りワイヤ
CN105745051B (zh) 用于低锰焊丝的系统和方法
KR100400412B1 (ko) 서버머지드아크용접용플럭스조성물및그플럭스의제조방법
AT164543B (de) Verwendung von blanken, siliziumlegierten Zusatzdrähten für das Ellira-Schweißverfahren
JPS646875B2 (zh)
JPH04313492A (ja) 低水素系被覆アーク溶接棒
JPH03146298A (ja) 鋳鉄用被覆アーク溶接棒
JPS6228098A (ja) 粉粒状溶接用材料
JPH0832372B2 (ja) フラックス入りワイヤ用ストロンチウム系原料
DD286765A5 (de) Umhuellte elektrode zum warmschweissen von gusseisen mit globularem graphit
JPS5976698A (ja) 潜弧溶接用溶融型フラツクス
MXPA06002226A (en) Submerged arc flux

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100428

Termination date: 20140122