專利名稱：一種低堿度高韌性的燒結焊劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低堿度高韌性的燒結焊劑，主要適用于低合金鋼的埋弧焊接，特別適用于厚壁壓力容器的焊接。
背景技術：
隨著現代工業(yè)的發(fā)展，自動化水平的提高，埋弧自動焊因其自動化程度高、焊接速度快、焊縫性能穩(wěn)定的特點，在管道、船舶、鍋爐、壓力容器等大型焊接結構生產中得到廣泛應用。因此，其配套焊材性能的穩(wěn)定就顯得尤為重要，不僅焊縫金屬要具有高強度、高韌性， 施焊過程中也要有良好的焊接工藝性能。對埋弧焊來說，除焊絲外，焊縫的性能、焊接的質量主要取決于焊劑。以往的研究表明，低堿度渣系燒結焊劑容易獲得良好的工藝性能，但焊縫沖擊韌性不高；高堿度渣系燒結焊劑容易獲得高韌性焊縫，但其焊接工藝性能不佳。常見的低堿度渣系，如硅錳型、硅鈣型和鋁鈦型等渣系中含有大量的SW2或TiA等酸性氧化物，焊縫氧含量較高，低溫沖擊韌性較差；而高堿度渣系，如氟堿型、鋁堿型等渣系中由于加了較多的堿性氧化物，提高了焊劑的堿度，降低焊縫的含氧量，提高焊縫的低溫韌性，但是， 由于過多地加入CaO、MgO等堿性氧化物，熔渣的熔點大大升高，高溫黏度、表面張力過大， 造成工藝性能惡化，焊縫成形不佳，脫渣困難。CN1699009A(申請?zhí)?2OO5IOO7O5O3. 7,
公開日
2OO5 年 11 月 23 日)公開了一種用于多絲、高速埋弧自動焊的高韌性燒結焊劑，其中的焊劑的成分(重量百分比)為MgO 12 22%、CaF212 18%、Al2O3 18 沘％、CaSiO3 10 20%、MnA 8 14%、ZrSiO4 4 12%、SiA 5 10%、CaCO3 1 7%、Κ20+Νει2Α 1 5%、稀土硅鐵 1 6%。此夕卜， CN1326838A(申請?zhí)?11^710. 1，
公開日2001年12月19日)公開了一種氟堿型高韌性燒結焊劑，該焊劑由下述重量百分比的成份構成=MgO 26-32、CaF2 19-25、Al2O3 14.5-22、 SiO2 15-22、CaO 3. 5-10, MnO < 5、FeO < 3、K20+Na20 2-3, S < 0. 04、P < 0. 05，據信該發(fā)明在焊接過程中熔點、粘度、表面張力達到了較為合理的協(xié)調統(tǒng)一，施焊電弧穩(wěn)定，焊后易于脫渣，且焊縫邊緣過渡平穩(wěn)，表面光滑，焊縫外觀成形質量好。然而這些焊劑在焊接工藝性能和低溫沖擊韌性方面不能很好地兼顧。通過調整焊劑本身的物理特性，降低焊劑的活性，使其兼顧低堿度渣系良好的焊接工藝性能、高堿度渣系較高的低溫沖擊韌性，是低堿度高韌性燒結焊劑設計的關鍵，而目前國內燒結焊劑體系還不能滿足這種要求。為此，本領域仍然需要有新的燒結焊劑特別是可以克服現有技術缺點的焊劑。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是克服現有焊劑在焊接工藝性能和低溫沖擊韌性方面不能良好兼顧的缺點。本發(fā)明提出一種氟鋁型低堿度燒結焊劑體系，設計一種低堿度高韌性燒結焊劑，在保證焊縫金屬具有較高的低溫沖擊韌性同時，降低焊劑的堿度，提高焊劑的焊接工藝性能。為此，本發(fā)明提供一種具有低堿度高韌性的燒結焊劑，其配料組分按重量份計包括CaF2 35 55 份、Al2O3 35 50 份、MgO 1 5 份、CaO 1 5 份、2 6 份、Si-Fe 1 5 份、Mn-Fel 5 份、Κ20+Νει20 2 5 份。根據本發(fā)明的燒結焊劑，其配料組分按重量份計包括=CaF2 40 50份、Al2O3
40 45 份、MgO 1 4 份、CaO 1 4 份、2 5 份、Si-Fe 1 3 份、Mn-Fe 1 4 份、 K20+Na20 2 4 份。根據本發(fā)明的燒結焊劑，其配料組分按重量份計包括=CaF2 42 45份、Al2O3
41 43 份、MgO 1 3 份、CaO 1 4 份、3 4 份、Si-Fe 1 2 份、Mn-Fe 1 3 份、 K20+Na20 2 4 份。根據本發(fā)明的燒結焊劑，其配料組分按重量份計包括CaF2 43份、Al2O3 42份、 Mg02 CaO 3 SiO2 3 Si-Fe 2 ^,Mn-Fe 2 K20+Na20 3 |。根據本發(fā)明的燒結焊劑，其配料組分按重量份計包括CaF2 44份、Al2O3 42份、 Mg02 份、CaO 2 份、3. 5 份、Si-Fe 1. 5 份、Mn-Fe 2 份、Κ20+Νει20 3 份。根據本發(fā)明的燒結焊劑，其堿度為1.2 1.6，優(yōu)選1.3 1.5，優(yōu)選1.4 1.5。根據本發(fā)明的燒結焊劑，其使用水玻璃作為粘結劑。在一個實施方案中，該水玻璃的使用量以重量計為其它配料總重量的10 30%，優(yōu)選15 25%，例如約20%。根據本發(fā)明的燒結焊劑，其中所述Si-Fe中，Si為45 75%，其余為狗；優(yōu)選Si 為50 70%，優(yōu)選Si為55 65%。根據本發(fā)明的燒結焊劑，其中所述Mn-Fe中，Mn為75 98%，其余為！^ ；優(yōu)選Mn 為80 95%，優(yōu)選85 92%。根據本發(fā)明的燒結焊劑，其是通過將所述配料組分與水玻璃攪拌均勻，造粒，烘干，再經燒結而制成的。根據本發(fā)明的燒結焊劑，其是通過將所述配料組分與水玻璃攪拌均勻，造粒，烘干，篩分，再經700°C 750°C燒結(例如燒結0.5 2小時，例如約1小時)而制成的。在本發(fā)明中，短語“配料組分按重量份計”表示各組成成分既可以是絕對重量數 (例如mg、g、或kg等)，亦可以是重量百分數(例如，重量％ )。本發(fā)明根據焊劑熔渣的物理特性對焊接工藝性能的影響，設計以 CaF2-Al2O3-CaO-SiO2為該焊劑的渣系。為提高焊縫金屬低溫沖擊韌性，本發(fā)明采用的主要手段是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配比；提高原材料品味，減少原材料中帶來的有害雜質，提高焊縫的純凈度；適當增加焊劑中CaF2比例，抑制H、 0等有害元素向焊縫過渡；以適當形式加入適量的CaO，增強焊縫的脫S、P效果。此外，為了改善焊接工藝性能，本發(fā)明采用的主要手段是以CaF2、Al2O3作為調整堿度的主要造渣劑， 控制焊劑的堿度范圍1. 2 1. 6，使其具有低堿度渣系的良好的焊接工藝性能的優(yōu)點。較多 CaF2、Al2O3的加入，改善了熔渣的黏度、表面張力、流動性等，從而改善焊縫的表面光滑度和渣殼的脫渣性能，保證了焊縫的表面質量。在一個實施方案中，本發(fā)明焊劑組份重量百分比如下CaF2 35 45%，Al2O3 40 50%, MgO 1 — 5%, CaO 1 ~ 5%, SiO2 3 ~ 6%, Si-Fe 1 ~ 3%, Mn-Fe 1 ~ 5%, K20+Na20 2 5%。本發(fā)明技術方案提供了一些與現有技術相比明顯的優(yōu)點和效果，例如但不限于以下至少一方面1、本發(fā)明合理調配了焊劑各組份的比例，采用了一種氟鋁型低堿度燒結焊劑體系，較好的調整了熔渣的黏度、表面張力和流動性，使焊劑施焊過程中電弧燃燒穩(wěn)定， 焊后脫渣容易，焊道邊緣過渡平滑，坡口、窄間隙等苛刻條件下焊接工藝性能亦優(yōu)良。2、本發(fā)明通過加入較多的CaF2、Al2O3為主要造渣劑，有效的抑制了 H、0等有害元素向焊縫過渡，且S、P增量低，保證了焊縫金屬的純凈度，提高了焊縫金屬的低溫沖擊韌性。3、本發(fā)明與H10Mn2DR焊絲匹配，焊縫金屬具有很高的低溫沖擊韌性，夏比沖擊值AKv(-40°C )均值達到210J，且沖擊值分散度小。4、本發(fā)明可與多種焊絲匹配焊接多種低合金鋼，由于其較低的S、P增量，可以滿足抗HIC鋼焊接要求，且同樣具有較高的低溫沖擊韌性，夏比沖擊值 AKv (-30 0C )均值達到 260J。
具體實施例方式實施例1 a)焊劑組份(wt % ) =CaF2 43，Al2O3 42，MgO 2，CaO 3，SiO2 3，K20+Na20 3， Si-Fe2, Mn-Fe 2。其中，所述Si-Fe中Si為65%，所述Μη-Fe中Mn為92%。b)焊劑堿度1. 4c)制備方法將所需原材料進行過篩按配方進行配比稱重，復驗總重量后將干粉放入干混器中進行干混，干混均勻后放入濕拌器，加入a)中配料總重量的20%左右水玻璃進行濕拌，濕拌均勻后將濕粉通過傳送帶送入造粒盤進行造粒，造粒完成后經傳送帶送入烘干爐，在300°C 350°C進行烘干，去除水分后將焊劑過篩，將篩分后在標準粒度范圍內的焊劑送入燒結爐，在700°C 750°C溫度下燒結1小時，出爐后冷卻后再次篩分，將粒度檢驗合格的焊劑包裝、入庫，焊劑生產完成。d)熔敷金屬化學成分(配合H10Mn2DR焊絲)，％
權利要求
1.一種燒結焊劑，其配料組分按重量份計包括CaF2 35 55份、Al2O3 35 50份、 MgOl 5 份、CaO 1 5 份、2 6 份、Si-Fe 1 5 份、Mn-Fe 1 5 份、Κ20+Νει20 2 5份。
2.根據權利要求1的燒結焊劑，其配料組分按重量份計包括=CaF240 50份、Al2O340 45 份、MgO 1 4 份、CaO 1 4 份、2 5 份、Si-Fe 1 3 份、Mn-Fe 1 4 份、 K20+Na20 2 4 份。
3.根據權利要求1的燒結焊劑，其配料組分按重量份計包括=CaF242 45份、Al2O341 43 份、MgO 1 3 份、CaO 1 4 份、3 4 份、Si-Fe 1 2 份、Mn-Fe 1 3 份、 K20+Na20 2 4 份。
4.根據權利要求1的燒結焊劑，其堿度為1.2 1. 6。
5.根據權利要求1的燒結焊劑，其使用水玻璃作為粘結劑。
6.根據權利要求1的燒結焊劑，其中所述Si-Fe中，Si為45 75%，其余為狗。
7.根據權利要求1的燒結焊劑，其中所述Mn-Fe中，Mn為75 98%，其余為狗。
8.根據權利要求1的燒結焊劑，其是通過將所述配料組分與水玻璃攪拌均勻，造粒，烘干，再經燒結而制成的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有低堿度高韌性的燒結焊劑，其配料組分按重量份計包括CaF2 35～55份、Al2O3 35～50份、MgO 1～5份、CaO 1～5份、SiO2 2～6份、Si-Fe 1～5份、Mn-Fe 1～5份、K2O+Na2O 2～5份。本發(fā)明的燒結焊劑在保證焊縫金屬具有較高的低溫沖擊韌性同時，降低焊劑的堿度，提高焊劑的焊接工藝性能。
文檔編號B23K35/362GK102363252SQ20111030291
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權日2011年10月9日
發(fā)明者盧蘭志, 夏毅冰, 李偉, 李 柱, 李釗, 王士山, 王學東, 王磊, 陳波, 高志深 申請人:中冶建筑研究總院有限公司, 北京金威焊材有限公司