本發(fā)明屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種船用鋼埋弧橫焊焊劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著我國重工業(yè)的迅速發(fā)展，埋弧自動(dòng)焊因其操作方便，使用簡單，無弧光等優(yōu)勢被廣泛的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，日益會(huì)成為重工業(yè)的中流砥柱。為了保障埋弧焊的焊接質(zhì)量，生產(chǎn)效率，改善現(xiàn)場的勞動(dòng)條件，未來的焊接研究者將會(huì)對(duì)智能化，自動(dòng)化進(jìn)行深入研究，也會(huì)對(duì)埋弧焊的全位置焊接性進(jìn)行開發(fā)。埋弧焊橫焊在造船和建筑業(yè)的應(yīng)用很廣泛。有一些較大的工件不適合將其翻轉(zhuǎn)、放倒，然后進(jìn)行焊接，只能選擇使用橫焊。專利CN103737192A(申請(qǐng)?zhí)枺?01410004199.5；公布日2014.04.23)公開了一種用于鋼安全殼埋弧橫焊用的焊劑、制備方法及焊接方法，其各組成成分所占重量百分比為：SiO₂：6-18％；MgO：22-40％；Al₂O₃:12-28％；CaO：15-30％；MnO：0.5-4％；Na₂O：0.5-2％；K₂O：0.2-2％；0＜TiO₂≤3％；0＜Fe₂O₃≤3.0％；0＜S≤0.030％；0＜P≤0.030％。此外，專利CN104816106A(申請(qǐng)?zhí)枺?01510266769.2；公布日：2015.08.05)公開了一種承壓儲(chǔ)罐專用埋弧焊焊劑，其各組成成分所占重量份數(shù)為：氧化物38-61份、氟化物13-17份、金紅石12-17份、錳礦粉7-11份、金屬錳合金5-10份、硅鐵合金5-8份、鉬鐵合金1-5份、鈦鐵合金0.5-2份、硼鐵合金0.1-0.5份。但這兩種橫焊焊劑都是在針對(duì)特殊材料，有特殊用途的專用焊劑，價(jià)格昂貴，使用范圍窄，目前市場上還沒有一種適用性較廣、工藝性能和力學(xué)性能結(jié)合良好并且成本較低的埋弧橫焊焊劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種船用鋼埋弧橫焊焊劑，適用于埋弧橫焊，焊時(shí)渣殼對(duì)熔池有良好的托持作用，焊后脫渣性好，具有高效率，高質(zhì)量，高脫渣性等特點(diǎn)，焊縫成型美觀，且具有優(yōu)良的工藝性能和力學(xué)性能，生產(chǎn)成本低，可改善焊縫成型，減少焊接缺陷。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種船用鋼埋弧橫焊焊劑，包括如下重量百分比的組成成分：

鎂砂：20～35％；

硅灰石：5～20％；

氧化鋁：15～30％；

螢石：10～20％；

大理石：1～10％；

金紅石：1～10％；

錳礦：1～10％；

硅鐵：1～10％。

優(yōu)選的，包括如下重量百分比的組成成分，鎂砂：28％；硅灰石15％；氧化鋁：25％；螢石：13％；大理石：6％；金紅石：5％；錳礦：5％；硅鐵：3％。

優(yōu)選的，包括如下重量百分比的組成成分，鎂砂：30％；硅灰石13％；氧化鋁：22％；螢石：15％；大理石：4％；金紅石：9％；錳礦：3％；硅鐵：4％。

優(yōu)選的，包括如下重量百分比的組成成分，鎂砂：32％；硅灰石11％；氧化鋁：21％；螢石：17％；大理石：6％；金紅石：6％；錳礦：4％；硅鐵：3％。

優(yōu)選的，所述螢石中CaF₂含量≥95％；

優(yōu)選的，所述鎂砂中MgO含量≥98％；

優(yōu)選的，所述硅灰石中SiO₂含量為41～45％，CaO含量為45～52％；

優(yōu)選的，所述氧化鋁中A1₂O₃含量≥85％；

優(yōu)選的，所述大理石中CaCO₃含量≥95％；

優(yōu)選的，所述錳礦中MnO含量≥65％。

本發(fā)明中，鎂砂是焊劑的主要成分，其作用是造渣，調(diào)節(jié)焊劑的堿度和提高焊劑的熔點(diǎn)。鎂砂的主要成分是MgO，MgO是堿性氧化物，能夠提高熔渣的堿度，改善熔池的低溫沖擊韌性，降低擴(kuò)散氫。但由于MgO熔點(diǎn)較高，可以增加熔渣的熔點(diǎn)，提高熔渣的粘度，抑制熔渣的流動(dòng)性，加入量超過35％時(shí)，熔渣凝固速度快，壓迫焊縫成型，脫渣性不好，影響焊縫成型美觀。為保證焊縫性能，本發(fā)明中鎂砂的含量在20％～35％。

氧化鋁：主要成分是Al₂O₃。Al₂O₃是兩性氧化物，具有較高的熔點(diǎn)，可以調(diào)節(jié)熔渣粘度，具有增大熔渣表面張力的作用。通過大量的試驗(yàn)得出，隨著氧化鋁的加入量逐漸增加，焊劑的焊接工藝性能逐漸得到改善，焊縫脫渣性變好，電弧趨于穩(wěn)定。但過高的Al₂O₃含量會(huì)使焊縫弧度更尖且不平滑，易產(chǎn)生氣孔和麻點(diǎn)。在焊劑配方中，氧化鋁起到平衡堿度和改善焊接工藝性能的作用，加入量在15％-30％之間。

硅灰石也是本發(fā)明焊劑的主要組成成分，主要作為造渣劑，屬于穩(wěn)定的氧化物，與鎂砂等結(jié)合成共熔體，形成焊接熔渣。含量較少時(shí)，電弧不穩(wěn)定，易產(chǎn)生斷弧的現(xiàn)象；含量較高時(shí)，熔敷金屬增Si，同時(shí)熔渣的粘度過大，流動(dòng)性較差。此外，SiO₂具有降低熔渣表面張力的作用，有利于改善脫渣性能和焊縫成形作用。故本發(fā)明中，硅灰石含量在5～20％。

螢石：主要成分是TiO₂。適量的螢石可以降低液態(tài)金屬的表面張力，提高其流動(dòng)性，使得焊縫成型美觀，降低焊縫氣孔敏感性，并能夠降低熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量。螢石含量低于10％時(shí)，使得焊縫成型不好，焊縫中易出氣孔；當(dāng)螢石含量超過20％時(shí)，使電弧穩(wěn)定性變差，因此控制焊劑中螢石的含量為10％～20％。

錳礦：主要成分是MnO，調(diào)整熔敷金屬中的含Mn量，降低熔渣的熔點(diǎn)，改善熔渣的流動(dòng)性有利于焊縫的成形，有利于改善熔敷金屬的韌性。但是含量超過10％時(shí)，由于它的還原作用，使得熔敷金屬的含氧量增加，韌性然而降低。故本發(fā)明中，錳礦含量在1～10％。

金紅石：主要成分為TiO_2.。焊劑中加入量不需太多，但是金紅石在焊劑成分中起到不可或缺的作用，它可以增強(qiáng)熔渣和焊劑的流動(dòng)性能，并且可以降低焊劑和熔渣的熔點(diǎn)，以獲得焊縫成型美觀且工藝性能良好的焊縫。故本發(fā)明中，金紅石的含量在1～10％。

大理石：主要成分是CaCO₃。具有較強(qiáng)脫硫、脫磷能力。大理石在焊接過程中釋放出的CO₂，一方面可以降低焊接氣氛的氫分壓，有利于消除因氫引起的焊接缺陷，另一方面，可以增加液態(tài)熔池的攪拌力度，有利于冶金反應(yīng)產(chǎn)生的熔渣上浮都熔池表面。但大理石含量增加時(shí)，不利于焊縫的成形性，使焊縫成形波紋變粗，同時(shí)脫渣性也隨之下降。故本發(fā)明中，大理石的含量為1～10％。

硅鐵：主要作用是脫氧，防止熔敷金屬產(chǎn)生氣孔，同時(shí)可向焊縫中添加硅元素，硅元素能保證焊縫的強(qiáng)度，但含量不能過高，過高易導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度過高，沖擊韌性下降。故本發(fā)明中，硅鐵的含量為1～10％。

上述埋船用鋼埋弧橫焊焊劑的制備方法，包括步驟：首先將按重量百分比稱好的粉料在干混器中干混，干混均勻后放入濕拌器，加入配料總重量24％的水玻璃進(jìn)行濕拌，濕拌均勻后將濕粉通過傳送帶送入造粒盤進(jìn)行造粒，在250℃～300℃下烘焙0.5～1.5小時(shí)，去除水分后將焊劑過篩，將篩分后的焊劑在750℃～800℃溫度下高溫?zé)Y(jié)0.5～1.5小時(shí)，隨爐冷卻后過10目～50目篩子，即得成品燒結(jié)焊劑。

優(yōu)選的，所述的金紅石預(yù)先經(jīng)過600-800℃1個(gè)小時(shí)的高溫處理。

優(yōu)選的，使用鉀鈉水玻璃作為粘結(jié)劑。

本發(fā)明的積極效果：

發(fā)明船用鋼埋弧橫焊焊劑，焊接電弧穩(wěn)定，焊劑焊后脫渣性良好，焊縫成形美觀，具有優(yōu)良的焊接工藝性能和力學(xué)性能，生產(chǎn)效率高，綜合成本低，焊接質(zhì)量好，解決了埋弧橫焊的難題。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

一種船用鋼埋弧橫焊焊劑及其制備方法，其焊劑的各組成成分及各組分所占重量百分比為：鎂砂：28％；硅灰石15％；氧化鋁：28％；螢石：14％；大理石：6％；金紅石：1％；錳礦：5％；硅鐵：3％。其制備方法是首先將按重量百分比稱好的粉料在干混器中干混，干混均勻后放入濕拌器，加入配料總重量24％的水玻璃進(jìn)行濕拌，濕拌均勻后將濕粉通過傳送帶送入造粒盤進(jìn)行造粒，在250℃～300℃下烘焙0.5小時(shí)，去除水分后將焊劑過篩，將篩分后的焊劑在750℃～800℃溫度下高溫?zé)Y(jié)1.5小時(shí)，隨爐冷卻后過10目到50目篩子，即得成品燒結(jié)焊劑。

實(shí)施例2

一種船用鋼埋弧橫焊焊劑及其制備方法，其焊劑的各組成成分及各組分所占重量百分比為：鎂砂：35％；硅灰石5％；氧化鋁：28％；螢石：10％；大理石：10％；金紅石：10％；錳礦：1％；硅鐵：1％。其制備方法是首先將按重量百分比稱好的粉料在干混器中干混，干混均勻后放入濕拌器，加入配料總重量24％的水玻璃進(jìn)行濕拌，濕拌均勻后將濕粉通過傳送帶送入造粒盤進(jìn)行造粒，在250℃～300℃下烘焙1小時(shí)，去除水分后將焊劑過篩，將篩分后的焊劑在750℃～800℃溫度下高溫?zé)Y(jié)1小時(shí)，隨爐冷卻后過10目到50目篩子，即得成品燒結(jié)焊劑。

實(shí)施例3

一種船用鋼埋弧橫焊焊劑及其制備方法，其焊劑的各組成成分及各組分所占重量百分比為：鎂砂：20％；硅灰石20％；氧化鋁：15％；螢石：20％；大理石：4％；金紅石：1％；錳礦：10％；硅鐵：10％。其制備方法是首先將按重量百分比稱好的粉料在干混器中干混，干混均勻后放入濕拌器，加入配料總重量24％的水玻璃進(jìn)行濕拌，濕拌均勻后將濕粉通過傳送帶送入造粒盤進(jìn)行造粒，在250℃～300℃下烘焙1.5小時(shí)，去除水分后將焊劑過篩，將篩分后的焊劑在750℃～800℃溫度下高溫?zé)Y(jié)0.5小時(shí)，隨爐冷卻后過10目到50目篩子，即得成品燒結(jié)焊劑。

使用以上焊劑配合GB H08Mn2SiA埋弧焊絲進(jìn)行焊接，對(duì)應(yīng)熔敷金屬力學(xué)性能見下表：

,通過上述試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證力學(xué)性能：

上述焊接試驗(yàn)在電流350-450A，電壓28-32V，焊接速度300-350mm/min的條件下進(jìn)行，電弧穩(wěn)定，焊縫成型美觀，脫渣非常容易，沒有咬邊等缺陷，力學(xué)性能結(jié)果符合國標(biāo)GB/T 12470-2003中的規(guī)定，焊接質(zhì)量良好，非常適合埋弧焊橫焊。

本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下得出的其他任何與本發(fā)明相同或相似的產(chǎn)品，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。