專利名稱：一種利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接材料的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法。
背景技術(shù)：
焊接是鋼鐵材料的重要加工工藝，雖然目前開(kāi)發(fā)了多種焊接工藝方法，但生產(chǎn)中廣泛采用的焊接方法仍然是電弧焊，如焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊、埋弧焊等。電弧焊所用的焊接材料包括焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體等；其中焊絲又分為實(shí)芯焊絲和藥芯焊絲兩種，由于藥芯焊絲的生產(chǎn)設(shè)備比較復(fù)雜、技術(shù)要求較高，其成本居高不下，致使其應(yīng)用受到一定限制。因此，焊條和實(shí)芯焊絲成為目前消耗量最大的焊接材料，應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛。
盤(pán)條是制造焊條、實(shí)芯焊絲(以下稱為焊絲)的重要原材料，通常是由鋼鐵企業(yè)專門(mén)冶煉生產(chǎn)的。將鋼廠生產(chǎn)的直徑5.5mm或6.5mm的盤(pán)條冷拔加工成直徑為2.5mm～5.0mm、長(zhǎng)度300mm～400mm規(guī)格的焊芯，再在焊芯周圍壓涂上藥皮即可制成生產(chǎn)中常用的焊條。將盤(pán)條冷拔成直徑1.2mm～4.0mm的線材，然后鍍銅即可制成焊絲。
焊芯、焊絲的品質(zhì)決定焊接質(zhì)量，因此，焊芯、焊絲的生產(chǎn)對(duì)盤(pán)條的化學(xué)成分和冷拔性能提出了特殊要求，如C和S、P、氧、氮等雜質(zhì)含量少、成分穩(wěn)定均勻、韌塑性良好等。要生產(chǎn)出高質(zhì)量、性能穩(wěn)定的焊接用盤(pán)條，鋼鐵企業(yè)必須有現(xiàn)代化的冶金設(shè)備和先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。
目前，鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)焊接材料用盤(pán)條的工藝是高爐鐵水→KR鐵水預(yù)處理(脫硫)→大型轉(zhuǎn)爐冶煉→脫氧合金化→CAS站精煉→LF精煉→VD精煉、合金化→板坯連鑄→熱軋。采用這種工藝生產(chǎn)的板坯雜質(zhì)含量較少、成分穩(wěn)定、組織均勻；由板坯通過(guò)熱軋制得的盤(pán)條化學(xué)成分和性能波動(dòng)小，S、P等雜質(zhì)含量控制嚴(yán)格，塑性良好，尺寸精度高，氧化鐵皮少，具有優(yōu)良拉拔性能，盤(pán)條質(zhì)量高且其化學(xué)成分和性能有保證。但是，這種工藝不太適合需求量較少、性能要求特殊的焊接材料用盤(pán)條的生產(chǎn)，特別是特種焊絲用盤(pán)條的生產(chǎn)。因?yàn)椋に囍胁捎玫氖乾F(xiàn)代化的大型冶金設(shè)備，產(chǎn)量較大，若小量生產(chǎn)，成本會(huì)大幅度提高。
在制備少量焊絲時(shí)，中國(guó)專利CN1413795A采用真空熔煉技術(shù)，而CN1034561C采用真空感應(yīng)爐或電爐加真空重熔方法的熔煉，以保證成分，特別是鋼水潔凈度的要求，這種工藝的生產(chǎn)成本較高，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。
小型的鋼鐵企業(yè)雖可生產(chǎn)盤(pán)條，但由于其裝備簡(jiǎn)單、工藝落后，采用轉(zhuǎn)爐或電爐進(jìn)行盤(pán)條生產(chǎn)，盤(pán)條雜質(zhì)含量多，含碳量波動(dòng)較大，成分不穩(wěn)定，用這種盤(pán)條難以生產(chǎn)出高品質(zhì)的焊接材料，無(wú)法滿足大厚度、高強(qiáng)韌性鋼材的焊接要求，如對(duì)焊接接頭沖擊韌性和抗裂性能的要求，以及高溫、低溫、腐蝕等苛刻環(huán)境下工作結(jié)構(gòu)的焊接要求。
隨著焊接結(jié)構(gòu)向大型化、高參數(shù)化、輕量化方向的發(fā)展，焊接結(jié)構(gòu)用鋼材的強(qiáng)度級(jí)別大幅度提高，同時(shí)對(duì)鋼材的韌塑性也提出了更高要求。鋼板較厚，接頭形式多樣，拘束度大，使用環(huán)境溫度較低以及要達(dá)到焊接接頭有較高的沖擊韌性和抗裂性能等各種焊接要求，目前常用的焊接材料已難以滿足；因此，適應(yīng)這些需求的、具有特殊性能的焊條、焊絲急待開(kāi)發(fā)，特別是適宜自動(dòng)焊的焊絲。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提出一種利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法。本發(fā)明方法以較低的成本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)需求量相對(duì)較小的高強(qiáng)韌性焊絲及低合金鋼、合金鋼焊條的目的，同時(shí)大幅度降低了生產(chǎn)焊條、焊絲的成本。
本發(fā)明方法的技術(shù)構(gòu)思是以鋼鐵企業(yè)或鋼材用戶生產(chǎn)過(guò)程中廢棄的板頭、板邊、邊角料等為原料，利用這些板頭、板邊和邊角料中雜質(zhì)(S、P、H、N、O等)含量較低，且有益的合金元素含量較多且穩(wěn)定，含碳量控制的較低，合金元素含量特別是雜質(zhì)元素的含量符合焊接材料用鋼的要求的特性(如專利CN1152767C中公布的DB590鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為C 0.067、Si 0.305、Mn 1.439、P 0.019、S 0.008、Nb 0.041、Cu 0.108、Ti 0.021、B 0.0010；X70鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)為C 0.06、Si O 0.25、Mn 1.46、P 0.012、S 0.003、Mo 0.22、Ni 0.20、Cu 0.22)，加工生產(chǎn)焊接材料用盤(pán)條。
本發(fā)明的利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法，包括如下步驟(1)鋼板邊角料的選擇所述鋼板邊角料是指鋼板的板頭、板邊、邊角料，其化學(xué)成分中C、S、P、O、N，以質(zhì)量百分比計(jì)，必須滿足C小于0.10％、S小于0.035％、P小于0.035％、氧不超過(guò)50ppm、氮不超過(guò)50ppm的含量；其他合金元素Mn應(yīng)為0.1％～2.0％、Si應(yīng)為0.02％～1.8％、Mo不超過(guò)2.5％、Cr不超過(guò)3.5％、Ni不超過(guò)6.0％、Ti不超過(guò)0.5％、V不超過(guò)0.5％、Nb不超過(guò)0.5％，Cu不超過(guò)0.5％、B不超過(guò)0.09％；(2)由步驟(1)所述鋼板邊角料熱軋后對(duì)焊生產(chǎn)盤(pán)條將步驟(1)所述鋼板邊角料置于常用的加熱爐內(nèi)加熱到1200℃，保溫0.5～3.5小時(shí)(根據(jù)板邊的尺寸利裝爐量確定時(shí)間)，出爐溫度控制在1120～1160℃，然后進(jìn)行熱軋，在出爐溫度～1000℃溫度區(qū)間，將坯料粗軋到直徑10mm；在930～850℃溫度區(qū)間，進(jìn)一步熱軋到直徑8.5mm；在850～820℃溫度區(qū)間，再精軋到直徑5.5mm或6.5mm；然后再用常規(guī)的電阻對(duì)焊工藝將其連接起來(lái)；即制得盤(pán)條；或者由步驟(1)所述鋼板邊角料添加合金元素熔煉后生產(chǎn)盤(pán)條若步驟(1)所述鋼板邊角料的成分經(jīng)檢測(cè)不符合預(yù)制備焊芯或焊絲成分要求時(shí)，先將邊角料放入感應(yīng)熔煉爐中，用最短的時(shí)間將其熔化，邊角料放入量根據(jù)爐膛的尺寸確定，要求熔化后鐵水能夠有10mm～20mm深；然后加入埋弧焊常用的焊劑(在熔化的過(guò)程中，為了防止空氣中的氧、氮作用使鋼水增氧、增氮，本專利采用熔渣保護(hù)技術(shù))，并將其熔化(焊劑熔化后形成熔渣覆蓋于鐵水表面起到保護(hù)作用)，焊劑的加入量以在鋼水表面形成2mm～3mm厚的液態(tài)熔渣為原則；同時(shí)再向鋼水中加入爐料總質(zhì)量0.5％的含27％Ti的鈦鐵，使其與N結(jié)合形成TiN質(zhì)點(diǎn)(為了降低空氣中氮的有害作用，本專利除了在熔煉過(guò)程中采用熔渣保護(hù)外，還在鋼水中加入爐料總質(zhì)量0.5％的鈦鐵(含27％Ti)，使其與N結(jié)合形成TiN質(zhì)點(diǎn)，這樣不僅降低了N的危害，而且TiN作為晶核，促使形成針狀鐵素體，細(xì)化晶粒，有利于冷拔性能的改善，這是本專利為了降低空氣的影響所采取的冶金措施)；然后根據(jù)預(yù)制備焊芯或焊絲用盤(pán)條的設(shè)計(jì)成分，確定加入合金劑的量，并將其加入鋼水中熔煉，熔煉后澆鑄成坯料，然后將坯料置于常用的加熱爐內(nèi)加熱到1200℃，保溫0.5～3.5小時(shí)，出爐溫度控制在1120～1160℃，然后進(jìn)行熱軋，在出爐溫度～1000℃溫度區(qū)間，將坯料粗軋到直徑10mm；在930～850℃溫度區(qū)間，進(jìn)一步熱軋到直徑8.5mm；在850～820℃溫度區(qū)間，再精軋到直徑5.5mm或6.5mm；然后再用常規(guī)的電阻對(duì)焊工藝將其連接起來(lái)，即制得盤(pán)條；(3)將上述盤(pán)條冷拔、切絲、校直加工成直徑為2.5mm～5.0mm、長(zhǎng)度300mm～400mm規(guī)格的焊芯，再在焊芯周圍壓涂上藥皮即可制成焊條；或者，將上述盤(pán)條冷拔成直徑1.2mm～4.0mm的線材，然后鍍銅即可制成焊絲。
在上述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法中所述加熱爐加熱到1200℃時(shí)，保溫時(shí)間根據(jù)鋼板邊角料的尺寸和裝爐量確定，優(yōu)選為1.0～3.0小時(shí)。
在上述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法中所述焊劑優(yōu)選采用埋弧焊中常用的焊劑431。
在上述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法中所述合金劑優(yōu)選硅鐵、錳鐵、鈦鐵、鉬鐵、釩鐵、鈮鐵、硼鐵、金屬鎳之一或幾種或全部。
在上述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法中所述坯料截面尺寸為50mm×50mm～110mm×110mm。
在上述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法中所述盤(pán)條制備中，對(duì)于截面尺寸如110mm×110mm的較大坯料，優(yōu)選在高線軋機(jī)上制備盤(pán)條。
在上述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法中所述的盤(pán)條用于制造焊芯、氣體保護(hù)焊焊絲、埋弧焊焊絲。
本發(fā)明方法實(shí)施具有如下明顯效果(1)焊接材料用盤(pán)條的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化、成本降低。
本專利利用板頭、板邊、邊角料制備焊接材料用盤(pán)條，充分利用了板頭、板邊、邊角料C、S、P、氧、氮含量少的潔凈化優(yōu)勢(shì)和其中的有益合金元素，與目前“高爐鐵水→KR鐵水預(yù)處理(脫硫)→大型轉(zhuǎn)爐冶煉→脫氧合金化→CAS站精煉→LF精煉→VD精煉、合金化→板坯連鑄→熱軋”生產(chǎn)工藝相比大大簡(jiǎn)化，降低了生產(chǎn)成本。
(2)本專利所用原材料來(lái)源廣，使得廢鋼資源得到了更加充分合理的利用。
鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)板材過(guò)程中，由于定尺的需要大約產(chǎn)生鋼產(chǎn)量5％左右的板頭和板邊，鋼材用戶也會(huì)產(chǎn)生一定量的邊角料。這些板頭、板邊目前多作為廢鋼處理了，有的回爐、有的用于小部件制造，沒(méi)有充分發(fā)揮其成分、組織、性能穩(wěn)定，雜質(zhì)含量少的優(yōu)越性。
(3)采用本專利可以小批量生產(chǎn)盤(pán)條，特別是生產(chǎn)有特殊性能要求的盤(pán)條。增加了焊絲(包括氣體保護(hù)焊焊絲、埋弧焊焊絲)開(kāi)發(fā)的靈活性，并使成本大幅度降低。
(4)本專利制備的盤(pán)條用于焊條焊芯，增加了合金元素的過(guò)渡系數(shù)，提高了合金元素的利用率，增加了焊條設(shè)計(jì)的靈活性，降低了焊條的制造成本。
目前生產(chǎn)焊條用的焊芯普遍采用H08A，H08A的化學(xué)成分(質(zhì)量％)為，C不大于0.1％、Si不大于0.03％、0.3％～0.55％Mn、S和P分別不大于0.03％。用該焊芯生產(chǎn)低合金鋼焊條、合金鋼焊條等需通過(guò)焊條藥皮中加入的合金劑向焊縫過(guò)渡合金元素，這種合金化方式有部分合金元素殘留于熔渣，合金元素的過(guò)渡系數(shù)低；藥皮中所加合金粉末價(jià)格較高，增加了焊條的生產(chǎn)成本。本專利所述方法生產(chǎn)的焊芯含有一定量的合金元素和微合金元素，制成的焊條通過(guò)焊芯過(guò)渡大量的合金元素，提高了合金元素的過(guò)渡系數(shù)，焊條藥皮中合金劑的加入量大大降低，增加了焊條設(shè)計(jì)的靈活性，降低了焊條的制造成本。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(高強(qiáng)度、高韌性氣體保護(hù)焊焊絲的制造)高強(qiáng)度、高韌性焊絲在成分設(shè)計(jì)上以低碳、潔凈、微合金化為目標(biāo)，熔敷金屬化學(xué)成分(質(zhì)量％)的調(diào)整原則如下C 0.05～0.10C是調(diào)整焊縫金屬?gòu)?qiáng)度的主要元素，必須保證焊絲中有一定的C含量。C含量在一定范圍內(nèi)，隨著C含量增加，電弧穩(wěn)定性提高，熔滴過(guò)渡特性改善，焊絲工藝性能提高。但過(guò)多的C含量會(huì)使焊縫金屬淬硬性和裂紋敏感性增加，塑性降低。因此，焊絲中的C含量范圍設(shè)定為0.05～0.10。
Si 0.2～1.0在氣體保護(hù)焊絲中，Si是主要的脫氧元素，同時(shí)Si在焊縫金屬中還起到調(diào)整強(qiáng)度的作用。當(dāng)焊絲中Si含量低于0.20時(shí)，脫氧不充分，使焊縫中氧含量過(guò)高；當(dāng)焊縫中Si含量過(guò)高時(shí)，會(huì)使焊縫金屬硬化，同時(shí)使焊接飛濺增加，焊接工藝性能下降。因此，將Si含量控制在0.2～1.0是合適的。
Mn 1.00～1.80Mn和Si起聯(lián)合脫氧作用，Mn是焊縫強(qiáng)化的有效元素，當(dāng)焊絲中Mn含量低于1.00時(shí)，在熔滴和熔池反應(yīng)階段脫氧不充分使焊縫氧含量過(guò)高，并且焊縫強(qiáng)度偏低。當(dāng)焊絲中Mn含量過(guò)高時(shí)，焊縫金屬的低溫沖擊韌性明顯下降。因此，焊絲中的Mn含量控制在1.00～1.80。
Ni 0.5～1.40Ni可以提高焊縫金屬的韌性，尤其是提高焊縫金屬的低溫沖擊韌性，降低脆性轉(zhuǎn)變溫度。同時(shí)Ni在焊縫金屬中起著重要的強(qiáng)化作用。因此，焊絲中的Ni含量不應(yīng)低于0.5，但Ni屬于貴金屬元素，不宜多加，因此焊絲中的Ni含量控制在0.50～1.40之間。
Ti 0.10～0.20Ti起到脫氧，保護(hù)其他合金元素的過(guò)渡，降低焊接過(guò)程中的飛濺，改善焊接工藝性能的作用。Ti與O、N具有極高的親合力，Ti的氧化物和氮化物可作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點(diǎn)。焊縫金屬中Ti的含量一般在0.01～0.04之間，由于Ti的過(guò)渡系數(shù)低，焊絲中Ti含量應(yīng)為0.10～0.20。
Mo 0.1～0.4Mo封閉奧氏體區(qū)，無(wú)限擴(kuò)大鐵素體區(qū)。通過(guò)固溶強(qiáng)化提高強(qiáng)度，同時(shí)改善韌性、抑制先共析鐵素體的析出，增加針狀鐵素體(AF)的數(shù)量。鉬還是強(qiáng)碳化物形成元素，一定量的鉬能夠升高奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度，增加奧氏體與鐵素體的自由能差，增大轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力。適當(dāng)?shù)你f含量能夠明顯縮短貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期，進(jìn)一步延長(zhǎng)鐵素體—珠光體轉(zhuǎn)變的孕育期，有利于在較寬的冷卻條件下都獲得貝氏體組織，降低焊縫組織對(duì)焊接熱輸入的敏感性?？紤]到Mo價(jià)格較高，其含量控制在0.1～0.4。
S、P元素對(duì)焊縫金屬低溫韌性有危害作用，應(yīng)盡量降低。要求焊絲中S≤0.02、P≤0.02。
根據(jù)以上化學(xué)成分調(diào)整原則，設(shè)計(jì)的抗拉強(qiáng)度700MPa級(jí)焊絲的化學(xué)成分(質(zhì)量％)為0.08％C、0.56％Si、1.65％Mn、0.15％Ti、0.28％Mo、1.28％Ni、0.014％P、0.008％S、0.18％Cu。
生產(chǎn)盤(pán)條所選用的板頭、板邊的化學(xué)成分為(質(zhì)量％)0.06％C、0.28％Si、1.55％Mn、0.014％Ti、0.22％Mo、0.45％Ni、0.011％P、0.004％S、0.2％Cu。
具體實(shí)施方法是，首先將20公斤邊角料放入感應(yīng)熔煉爐中，用最短的時(shí)間將其熔化后再加入焊劑431，加入量以在鋼水表面形成2～3mm厚的液態(tài)熔渣保護(hù)層為原則。隨后將剩余的板頭、板邊和所有爐料總質(zhì)量1.85％的硅鐵(含45％Si)、0.13％的鉬鐵(含55％Mo)、0.85％的金屬鎳一塊加入感應(yīng)熔煉爐中，熔化后熔煉10～15分鐘，再依次加入所有爐料總質(zhì)量0.18％的錳鐵(含79％Mn)、3％的鈦鐵(含27％Ti)，再熔煉5～10分鐘。然后澆鑄成截面尺寸為60mm×60mm的坯料。
將坯料置于常規(guī)加熱爐內(nèi)加熱到1200℃，保溫40分鐘。出爐溫度控制在1120～1160℃，然后進(jìn)行熱軋。在出爐溫度～1000℃溫度區(qū)間，將坯料粗軋到直徑10mm；在930～850℃溫度區(qū)間，進(jìn)一步熱軋到直徑8.5mm；在850～820℃溫度區(qū)間，再精軋到直徑6.5mm；然后再用常規(guī)的電阻對(duì)焊工藝將其連接起來(lái)，即制得盤(pán)條。
盤(pán)條采用常規(guī)的冷拔、鍍銅工藝制備出氣體保護(hù)焊的焊絲，焊絲直徑為1.2mm，按GB/T8110-1995《氣體保護(hù)電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》的有關(guān)規(guī)定測(cè)試焊絲CO2氣體保護(hù)焊的力學(xué)性能，結(jié)果如下熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度為712MPa、屈服強(qiáng)度617MPa、伸長(zhǎng)率24％、-20℃的沖擊功為87J。該焊絲可用于700MPa級(jí)低合金高強(qiáng)度鋼的焊接。
實(shí)施例2(高強(qiáng)度、高韌性焊條的制造)選用抗拉強(qiáng)度610MPa級(jí)低碳微合金鋼的板邊，其化學(xué)成分為(質(zhì)量％)0.09％C、1.47％Mn、0.22％Si、0.26％Ni、0.18％Mo、0.042％V、0.016％Ti、0.002％S、0.007％P。
將上述板邊置于常用的加熱爐內(nèi)加熱到1200℃，保溫40分鐘。出爐溫度控制在1120～1160℃，然后進(jìn)行熱軋。在出爐溫度～1000℃溫度區(qū)間，將坯料粗軋到直徑10mm；在930～850℃溫度區(qū)間，進(jìn)一步熱軋到直徑8.5mm；在850～820℃溫度區(qū)間，再精軋到直徑6.5mm；然后再用常規(guī)的電阻對(duì)焊工藝將其連接起來(lái)，即制得盤(pán)條。
按冷拔、切絲、校直等常規(guī)的焊芯制備工藝由盤(pán)條制得焊芯。焊芯的直徑為4mm，長(zhǎng)度為400mm。
用本實(shí)施例制得的焊芯設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度600MPa級(jí)的高強(qiáng)度高韌性焊條。
焊條藥皮采用CaO-SiO2-TiO2-CaF2堿性渣系，藥皮配方如下大理石34，螢石24，石英7，鈦白粉7，硅鐵4，中碳錳鐵1.5，鎳粉2.5，鉬鐵2，鈦鐵5。焊條規(guī)格為4mm。合適熔點(diǎn)和粘度的熔渣，使焊縫表面光滑、波紋細(xì)致、美觀，焊縫成型良好，Ti、Si、Mn的充分脫氧，降低了飛濺，使焊條的脫渣性得到明顯改善。該焊條熔敷金屬的化學(xué)成分為(質(zhì)量％)0.07％C、1.12％Mn、0.27％Si、0.75％Ni、0.21％Mo、0.008％S、0.012％P、0.022％V、0.011％Ti。熔敷金屬的屈服強(qiáng)度為558MPa，抗拉強(qiáng)度為652MPa，伸長(zhǎng)率為24％，-20℃的V形缺口沖擊功為126J，-40℃的V形缺口沖擊功為96J。該焊條可用于抗拉強(qiáng)度600MPa級(jí)，對(duì)低溫韌性要求較高的結(jié)構(gòu)鋼焊接，如球罐、壓力容器、鋼結(jié)構(gòu)等。
實(shí)施例3(高強(qiáng)度、高韌性埋弧焊絲的制造)生產(chǎn)盤(pán)條所選用的板頭、板邊的化學(xué)成分為(質(zhì)量％)0.07％C、0.28％Si、1.55％Mn、0.014％Ti、0.22％Mo、0.25％Ni、0.011％P、0.004％S、0.2％Cu。
設(shè)計(jì)埋弧焊絲的化學(xué)成分(質(zhì)量％)為0.08％C、0.23％Si、1.80％Mn、0.15％Ti、0.62％Mo、0.22％Ni、0.014％P、0.008％S、0.18％Cu。
具體實(shí)施方法是，首先將20公斤邊角料放入感應(yīng)熔煉爐中，用最短的時(shí)間將其熔化后再加入焊劑431，加入量以在鋼水表面形成2～3mm厚的液態(tài)熔渣保護(hù)層為原則。
隨后將剩余的板頭、板邊和所有爐料總質(zhì)量0.78％的鉬鐵(含55％Mo)一塊加入感應(yīng)熔煉爐中，熔化后熔煉10～15分鐘，再依次加入所有爐料總質(zhì)量0.36％的錳鐵(含79％Mn)、3.2％的鈦鐵(含27％Ti)，再熔煉5～10分鐘。熔煉后澆鑄成截面尺寸為60mm×60mm的坯料。
將坯料置于常用的加熱爐內(nèi)加熱到1200℃，保溫40分鐘。出爐溫度控制在1120～1160℃，然后進(jìn)行熱軋。在出爐溫度～1000℃溫度區(qū)間，將坯料粗軋到直徑10mm；在930～850℃溫度區(qū)間，進(jìn)一步熱軋到直徑8.5mm；在850～820℃溫度區(qū)間，再精軋到直徑6.5mm；然后再用常規(guī)的電阻對(duì)焊工藝將其連接起來(lái)，即制得盤(pán)條。
經(jīng)檢測(cè)制備的盤(pán)條的成分符合H08Mn2MoA埋弧焊絲的成分要求。使用該盤(pán)條可按常規(guī)的埋弧焊絲的生產(chǎn)工藝制備埋弧焊絲。
權(quán)利要求
1.一種利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法，包括如下步驟(1)鋼板邊角料的選擇所述鋼板邊角料是指鋼板的板頭、板邊、邊角料，其化學(xué)成分中C、S、P、O、N，以質(zhì)量百分比計(jì)，必須滿足C小于0.10％、S小于0.035％、P小于0.035％、氧不超過(guò)50ppm、氮不超過(guò)50ppm的含量；其他合金元素Mn應(yīng)為0.1％～2.0％、Si應(yīng)為0.02％～1.8％、Mo不超過(guò)2.5％、Cr不超過(guò)3.5％、Ni不超過(guò)6.0％、Ti不超過(guò)0.5％、V不超過(guò)0.5％、Nb不超過(guò)0.5％，Cu不超過(guò)0.5％、B不超過(guò)0.09％；(2)由步驟(1)所述鋼板邊角料熱軋后對(duì)焊生產(chǎn)盤(pán)條將步驟(1)所述鋼板邊角料置于常規(guī)加熱爐內(nèi)加熱到1200℃，保溫0.5～3.5小時(shí)，出爐溫度控制在1120～1160℃，然后進(jìn)行熱軋，在出爐溫度～1000℃溫度區(qū)間，將坯料粗軋到直徑10mm；在930～850℃溫度區(qū)間，進(jìn)一步熱軋到直徑8.5mm；在850～820℃溫度區(qū)間，再精軋到直徑5.5mm或6.5mm；然后再用常規(guī)的電阻對(duì)焊工藝將其連接起來(lái)；即制得盤(pán)條；或者由步驟(1)所述鋼板邊角料添加合金元素熔煉后生產(chǎn)盤(pán)條若步驟(1)所述鋼板邊角料的成分經(jīng)檢測(cè)不符合預(yù)制備焊芯或焊絲成分要求時(shí)，先將邊角料放入感應(yīng)熔煉爐中，用最短的時(shí)間將其熔化，邊角料放入量根據(jù)爐膛的尺寸確定，要求熔化后鐵水能夠有10mm～20mm深；然后加入埋弧焊常用的焊劑，并將其熔化，焊劑的加入量以在鋼水表面形成2mm～3mm厚的液態(tài)熔渣為原則；同時(shí)再向鋼水中加入爐料總質(zhì)量0.5％的含27％Ti的鈦鐵，使其與N結(jié)合形成TiN質(zhì)點(diǎn)；然后根據(jù)預(yù)制備焊芯或焊絲用盤(pán)條的設(shè)計(jì)成分，確定加入合金劑的量，并將其加入鋼水中熔煉，熔煉后澆鑄成坯料，然后將坯料置于常用的加熱爐內(nèi)加熱到1200℃，保溫0.5～3.5小時(shí)，出爐溫度控制在1120～1160℃，然后進(jìn)行熱軋，在出爐溫度～1000℃溫度區(qū)間，將坯料粗軋到直徑10mm；在930～850℃溫度區(qū)間，進(jìn)一步熱軋到直徑8.5mm；在850～820℃溫度區(qū)間，再精軋到直徑5.5mm或6.5mm；然后再用常規(guī)的電阻對(duì)焊工藝將其連接起來(lái)，即制得盤(pán)條；(3)將上述盤(pán)條冷拔、切絲、校直加工成直徑為2.5mm～5.0mm、長(zhǎng)度300mm～400mm規(guī)格的焊芯，再在焊芯周圍壓涂上藥皮即可制成焊條；或者，將上述盤(pán)條冷拔成直徑1.2mm～4.0mm的線材，然后鍍銅即可制成焊絲。
2.如權(quán)利要求1所述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法，其特征是所述加熱爐加熱到1200℃時(shí)，保溫時(shí)間根據(jù)鋼板邊角料的尺寸和裝爐量確定，優(yōu)選為1.0～3.0小時(shí)。
3.如權(quán)利要求1所述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法，其特征是所述焊劑采用埋弧焊中常用的焊劑431。
4.如權(quán)利要求1所述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法，其特征是所述合金劑是硅鐵、錳鐵、鈦鐵、鉬鐵、釩鐵、鈮鐵、硼鐵、金屬鎳之一或幾種或全部。
5.如權(quán)利要求1所述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法，其特征是所述坯料截面尺寸為50mm×50mm～110mm×110mm。
6.如權(quán)利要求1所述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法，其特征是所述盤(pán)條制備中，對(duì)于截面尺寸如110mm×110mm的較大坯料，優(yōu)選在高線軋機(jī)上制備盤(pán)條。
7.如權(quán)利要求1所述利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法，其特征是所述的盤(pán)條用于制造焊芯、氣體保護(hù)焊焊絲、埋弧焊焊絲。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用鋼板邊角料生產(chǎn)焊接材料的方法，包括(1)鋼板邊角料的選擇，(2)由所述鋼板邊角料熱軋后對(duì)焊生產(chǎn)盤(pán)條，或者由所述鋼板邊角料添加合金元素熔煉后生產(chǎn)盤(pán)條，(3)將上述盤(pán)條冷拔、切絲、校直加工成焊芯，再在焊芯周圍壓涂上藥皮制成焊條；或者，將上述盤(pán)條冷拔成線材，然后鍍銅制成焊絲等步驟。本方法合理利用了鋼板生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢料，提高了鋼材的利用率，充分利用了其中的合金元素，降低了焊接材料的制造成本，同時(shí)特別適合開(kāi)發(fā)批量較小的特種焊接材料，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
文檔編號(hào)B21B37/16GK1947924SQ20061006955
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者孫俊生, 孫逸群 申請(qǐng)人:山東大學(xué)