專利名稱：：一種高堿度適合高硬度埋弧焊絲用燒結(jié)焊劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及焊接
技術(shù)領(lǐng)域：
，是一種高堿度適合高硬度埋弧焊絲用燒結(jié)焊劑。
背景技術(shù)：
：堆焊過程中焊劑對金屬起到保護、冶金處理和改善焊接工藝性能的作用。燒結(jié)焊劑是20世紀80年代引進的一種新型焊接材料，與熔煉焊劑相比，具有耗能小、無污染捍接工藝性能好、可以實現(xiàn)熔敷金屬合金化、改善其力學(xué)性能等優(yōu)點。這種燒結(jié)焊劑產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于鍋爐壓力容器、鋼廠備件、化工容器、核電站、橋梁、船舶、螺旋焊管以及管道等重要堆焊部件。堿性燒結(jié)焊劑可以有效地降低焊縫氧含量和提高焊縫金屬的韌性，尤其是對埋弧焊這種高熱量輸入的焊接來說，提高焊縫金屬的韌性是特別突出的問題。堆焊各類輥子用焊劑，焊劑質(zhì)量的波動直接影響堆焊質(zhì)量，特別是高硬度材料的堆焊，如夾送輥堆焊厚度較高(單邊高達25mm)，堆焊材料硬度高(>50HRC)，堆焊過程中輥子層間溫度高達30(TC，堆焊過程中焊劑容易向堆焊熔敷金屬中滲入S、P、0、Ai等有害雜質(zhì)，造成輥面產(chǎn)生熱裂紋。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高堿度適合高硬度埋弧焊絲用燒結(jié)焊劑，該燒結(jié)焊劑純度較高、品質(zhì)好，適合于高硬度、高耐磨輥面的堆焊作業(yè)，可提高材料的沖擊韌性，凈化堆焊熔敷金屬的純度，避免了因焊劑原因造成堆焊缺陷。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是—種高堿度適合高硬度埋弧焊絲用燒結(jié)焊劑，其原料組分包括氧化鎂MgO、氧化鋁AI^、氟化鈣Ca&、氧化鈣CaO、碳酸鋇BaCOy二氧化硅SiOy二氧化錳Mn02、脫氧劑、冰晶石Na^IFe、稀土硅鐵；將上述組分加入按總重量百分比計，為《18%的鉀鈉混合水玻璃后，高溫制成燒結(jié)焊劑。所述的燒結(jié)焊劑，其所述脫氧劑，為Si-Fe、Mn-Fe、Ca-Si。所述的燒結(jié)焊劑，其所述各組分按總重量百分比計，為MgO:2440%、AI203:1626%、CaF2+CaO:2438%、BaC03:18%、Si02:18%、Mn02:0.23%、Si_Fe:15%、Mn-Fe:15%、Ca_Si:0.32%，Na3AIF6:15%，稀土硅鐵16%。所述的燒結(jié)焊劑，其所述高溫制成，是在80085(TC溫度之間制成。本發(fā)明的燒結(jié)焊劑，焊接工藝性能優(yōu)良，熱態(tài)脫渣容易，電弧穩(wěn)定，成形美觀，無咬邊、氣孔和壓痕等缺陷。具體實施例方式本發(fā)明的一種高堿度適合高硬度埋弧焊絲用燒結(jié)焊劑，采用MgO-CaF2-AI203-BaO型渣系，通過調(diào)節(jié)焊劑熔渣內(nèi)的氧化鎂(Mg0)，碳酸鋇(BaCO》，氟化鈣(CaF》，氧化鈣(CaO)，二氧化錳(MnO》，二氧化硅(Si02)含量，改變焊劑的物理性能_熔點、粘度、表面張力、堿度等。改善焊接時焊劑的高溫脫渣性、焊縫表面成型性，來獲得高的焊接工藝性能；通過添加穩(wěn)弧劑等改善電弧燃燒的穩(wěn)定性，向焊劑中添加合金元素，以保證焊縫中獲得合理的合金元素及其配比，減少原材料中帶來的有害雜質(zhì)，限制有害雜質(zhì)硫(S)、磷(P)及氧化物夾雜滲向焊縫，使焊縫金屬具有優(yōu)良的沖擊韌性。可使焊縫金屬中的含氫量降至《2.0毫升/100克(11W水銀法)，堿度達2.42.8.本發(fā)明的燒結(jié)焊劑，焊接工藝性能優(yōu)良，熱態(tài)脫渣容易，電弧穩(wěn)定，成形美觀，無咬邊、氣孔和壓痕等缺陷。本發(fā)明的焊劑其組分總重量百分比為MgO:2440%、AI203:1626%、CaF2+CaO:2438%、Baco3:18%、Si02:18%、Mn02:0.23%、Si-Fe:15%、Mn-Fe:15%、Ca_Si:0.32%，Na3AIF6:15%，稀土硅鐵16%。試驗焊劑的制造工藝為原料質(zhì)量檢驗一配料一攪拌一顆粒成形一低溫烘焙(200°C)—高溫燒結(jié)(800850°C)—過篩一包裝備用。將上述優(yōu)化的組分加入適量鉀鈉混合水玻璃(約占總重量的18%)高溫制成燒結(jié)焊劑。與市面購買的某國外用于高硬度的燒結(jié)焊劑進行實驗對比，主要比較脫渣、成型、硬度劑沖擊韌性。試驗焊絲采用。3.2mm的ZY_YD255_S，試驗結(jié)果如下表1所示表l對比試驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本發(fā)明的燒結(jié)焊劑工藝性能跟國外焊劑相差不大，但機械性能卻有較大的差異硬度比國外焊劑提高2HRC，沖擊韌性提高了37%。使用所研制的焊劑具有焊道光亮波紋細膩，無咬邊、夾渣、壓痕及具有良好的機械性能，使其相對國外更匹配高硬度焊絲的堆焊。本發(fā)明的燒結(jié)焊劑主要組分的作用為1、MgO:鎂砂是高熔點的堿性氧化物，是形成熔渣的主要成分，提高熔渣的堿度、降低擴散氫含量。MgO的熔點很高，提高了熔渣的粘度，抑制了熔渣的流動性。MgO具有增大熔渣表面張力的作用。在燒結(jié)焊劑中，隨著鎂砂含量的增加，焊劑的熔化溫度和熔化溫度區(qū)間都隨之提高，焊道波紋細密隨MgO的增加而變得細密，焊道表面光滑呈金屬光亮。當MgO含量多時(超過42%)，由于MgO熔點高，增大熔渣表面張力容易造成焊道表面壓痕，造成脫渣困難，也易產(chǎn)生咬邊、夾渣等缺陷。2、AI203:在燒結(jié)焊劑中它能改變?nèi)墼恼扯?、堿度，從而影響焊縫成形。八1203是高溫狀態(tài)下的穩(wěn)定化合物，具有提高電弧集中性的作用。當八1203含量較低時，波紋較粗；當A1203增加時，成形變好，超過一定量時會出現(xiàn)粘渣現(xiàn)象3、CaO:在燒結(jié)焊劑中具有提高熔渣堿度，改善熔敷金屬力學(xué)性能的作用。CaO都具有調(diào)整熔渣堿度，提高熔敷金屬沖擊韌性、降低擴散氫含量的作用。CaO的熔點較高，可提高熔渣的粘度，抑制熔渣的流動性。通過調(diào)整CaO的含量，可獲得流動性適當?shù)娜墼?、BaC03:堿性碳酸物，熔點低，利于調(diào)節(jié)渣的粘性和浸潤性及增加焊劑的堿性，同時可提高脫渣能力，脫硫磷等雜質(zhì)的能力。但含量超過10%時，由于在堆焊過程中產(chǎn)生大量的C02，易在渣殼表面產(chǎn)生大量的氣孔，并且使堆焊電弧不穩(wěn)定，易產(chǎn)生段弧，所以應(yīng)用量小于8%。5、Si02:Si02是提高焊接工藝性能的主要組分，有調(diào)整焊道外觀和形狀的作用，同時它又可以降低熔渣的堿度，降低熔敷金屬的韌性和塑性，不利于抗裂性能。6、Mn02:Mn02具有降低熔渣的熔點、改善熔渣的流動性、有利于焊縫的成形、降低表面張力的作用。當Mn02的含量在在一定范圍時，脫渣性良好；當增加Mn02含量時，成形變差，但壓痕數(shù)量增加。7、Si-Fe，Mn-Fe，Ca-Si:為脫氧劑，防止堆焊熔敷金屬產(chǎn)生氣孔。8、Na3AIF6:為改善焊劑的脫渣性，可適當加入冰晶石粉。9、CaF2:螢石具有稀釋熔渣的作用。脫渣性隨著CaF2的增加先變好后變差；成形性是當CaF2含量較低時，焊道表面波紋較粗，隨著CaF2含量的增加壓痕消失，波紋變細。同時降低熔敷金屬的氫、氧含量，提高抗氣孔能力，在含有大量高熔點的MgO，A1203的焊劑中具有重要的調(diào)整熔渣的作用。但當CaF2>24%時，電弧穩(wěn)定性變差，同時熔渣的流動性變大，焊道波紋形狀紊亂，脫渣困難。該渣系焊劑的基本特點是組成熔渣的熔融氧化物和氟化物幾乎不氧化焊接熔池中的合金元素，焊接熔池冶金反應(yīng)完全，化學(xué)成分穩(wěn)定，焊縫金屬最終氧含量和擴散氫含量低并能得到韌性良好的優(yōu)質(zhì)焊縫金屬。本焊劑配用合適的高硬度焊絲(>52HRC)堆焊修復(fù)下夾送輥，堆焊過程中輥子層間溫度高達300°C，單邊堆焊25mm，堆焊過程中焊劑焊接工藝性能優(yōu)良，熱態(tài)脫渣容易，電弧穩(wěn)定，成形美觀，無咬邊、氣孔和壓痕等缺陷。堆焊后測得堆焊熔敷金屬中S<0.012%，P<0.015%，氫量降至=1.8毫升/100克(IIW水銀法)焊后無熱裂紋和冷裂紋，完全適應(yīng)于高硬度埋弧堆焊焊絲的應(yīng)用。權(quán)利要求一種高堿度適合高硬度埋弧焊絲用燒結(jié)焊劑，其特征在于，原料組分包括MgO、AI2O3、CaF2、CaO、BaCO3、SiO2、MnO2、脫氧劑、Na3AIF6、稀土硅鐵；將上述組分加入小于總重量百分比18％的鉀鈉混合水玻璃后，高溫制成燒結(jié)焊劑。2.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)焊劑，其特征在于，所述脫氧劑，為Si-Fe、Mn-Fe、Ca-Si。3.如權(quán)利要求1或2所述的燒結(jié)焊劑，其特征在于，所述各組分按總重量百分比計，為MgO:2440%、AI203:1626%、CaF2+CaO:2438%、BaC03:18%、Si02:18%、Mn02:0.23%、Si-Fe:15%、Mn_Fe:15%、Ca_Si:0.32%，Na3AIF6:15%，稀土硅鐵16%。4.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)焊劑，其特征在于，所述高溫制成，是在80085(TC溫度之間制成。全文摘要本發(fā)明一種高堿度適合高硬度埋弧焊絲用燒結(jié)焊劑，涉及焊接技術(shù)，其組分包括MgO、AI2O3、CaF2、CaO、BaCO3、SiO2、MnO2、脫氧劑、Na3AIF6、稀土硅鐵；將上述組分加入小于總重量百分比18％的鉀鈉混合水玻璃后，在800～850℃溫度之間高溫燒結(jié)制成焊劑。本發(fā)明的燒結(jié)焊劑，在使用時，焊接工藝性能優(yōu)良，熱態(tài)脫渣容易，電弧穩(wěn)定，成形美觀，無咬邊、氣孔和壓痕等缺陷。文檔編號B23K9/18GK101722377SQ20081022499公開日2010年6月9日申請日期2008年10月29日優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日發(fā)明者劉景鳳,段斌,王清寶,王立志,白波,石立鵬,趙世璞,鄭代龍申請人:中冶集團建筑研究總院;中冶焊接科技有限公司