本發(fā)明涉及電焊條制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種低品位凹凸棒石基電焊條及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代建筑、橋梁、高速鐵路等行業(yè)的快速發(fā)展需要大量鋼材，而工程建設(shè)中鋼材需要經(jīng)焊接方式連接，因此電焊條需求量巨大。我國現(xiàn)已成為世界第一焊接材料生產(chǎn)大國。大理石、螢石、鐵合金、金紅石、鈦白粉、石英、云母等都是電焊條藥皮中的主要基本材料。進(jìn)入21世紀(jì)以來，焊條藥皮材料金紅石、鈦白粉等短缺及大幅度漲價(jià)，使電焊條的生產(chǎn)成本不斷提高。
為了降低焊條生產(chǎn)成本，焊條行業(yè)均在研制開發(fā)新型低成本藥皮配方。隨著對新型電焊條藥皮輔料的研發(fā)不斷深入，成功將硅灰石、絹云母、蒙脫石、葉臘石和海泡石等非金屬礦應(yīng)用在焊條藥皮中，取得了較好的效果。凹凸棒石屬于硅酸鹽礦物，我國凹凸棒石儲量豐富，價(jià)格低廉，開采過程中大量低品位凹凸棒石被廢棄，既浪費(fèi)了資源，又造成了環(huán)境污染。凹凸棒石具有和蒙脫石、海泡石等類似的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，且具有細(xì)膩、油脂滑感、吸水性強(qiáng)、濕狀粘結(jié)性和可塑性好、干燥后收縮率小、不顯裂紋、以及分散性和流動(dòng)性好等特點(diǎn)，因而將凹凸棒石應(yīng)用在焊條藥皮中不僅可以提升低品位凹凸棒石的資源利用，同時(shí)可以為焊條藥皮提供一種性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的輔料組分，具備一定的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。然而，天然的凹凸棒石原礦的主要成分除了二氧化硅和氧化鎂、氧化鋁外，還含有氧化亞鐵、氧化錳等金屬氧化物及硫磷等雜質(zhì)。三價(jià)金屬氧化物和二價(jià)金屬氧化物在熔渣中容易形成尖晶石（MeO·Me2O3），此尖晶石與氧化亞鐵的晶格常數(shù)相差不大，可以相互緊密排列，造成脫渣困難；同時(shí)硫磷含量過高時(shí)，焊縫容易產(chǎn)生裂紋。因此，需要對凹凸棒土進(jìn)行改性處理，以降低氧化鋁、氧化亞鐵及硫磷含量，以滿足電焊條藥皮使用性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于：提供一種低品位凹凸棒石基電焊條及其制造方法，通過改性處理將低品位凹凸棒石制備成新型的電焊條藥皮材料，“變廢為寶”，獲得一種成本低廉、焊接工藝性能優(yōu)良的低品位凹凸棒石電焊條，降低電焊條的生產(chǎn)成本。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：該電焊條的藥皮中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：改性低品位凹凸棒石35-60%，白云石12-23%，菱苦土15-20%，石英砂8-14%，淀粉1%，微晶纖維1%，白泥1-2%，鈦粉1-2%，鐵粉1-2%。
其中，所述改性低品位凹凸棒石的處理方法是：第一步，將80~200目的低品位凹凸棒石原礦與酸水溶液混合，凹凸棒石與酸水溶液固液比為2.5~8mL/g，在帶攪拌裝置的電加熱反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60~95oC，反應(yīng)時(shí)間為0.5h~4h，反應(yīng)結(jié)束后洗滌至中性，過濾烘干，磨至200目；第二步，將酸化凹凸棒石與堿水溶液混合，凹凸棒石與堿水溶液固液比為3~7mL/g，在帶攪拌裝置的電加熱反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為50~85oC，反應(yīng)時(shí)間為1h~3h，反應(yīng)結(jié)束后洗滌至中性，過濾烘干，磨至200目，得到改性低品位凹凸棒石。
其中，所用酸為甲酸、乙酸、鹽酸中的一種，酸水溶液的濃度為1~20wt%。
其中，所用的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的一種，堿水溶液的濃度為0.5~3wt%。
其中，該電焊條的制造方法是:首先按照上述配方調(diào)制電焊條藥皮，然后將電焊條藥皮與改良鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑攪拌均勻，送至焊條壓涂機(jī)均勻壓涂在焊芯上，烘干定型，端點(diǎn)打磨，即為電焊條成品。
其中，所述改良鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑是：采用物理方法在鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑中依質(zhì)量比添加0.5~8%的丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯中的一種或者兩種混合而成。
其中，電焊條藥皮與改良鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑的質(zhì)量比是3:1~5:1。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）酸改性低品位凹凸棒石原礦，降低其金屬氧化物的含量，提高凹凸棒石的白度，滿足藥皮對表觀白度的要求；低品位凹凸棒石原礦在酸改性的基礎(chǔ)上進(jìn)行堿處理，顯著降低硫磷含量，以其為焊條藥皮制備電焊條具有良好的壓涂工藝性能和表觀顏色，不開裂，飛濺小，易脫渣，滿足電焊條的焊接性能要求。
（2）我國低品位凹凸棒石原礦的儲量豐富，易于開采，價(jià)格低廉，以此改性凹凸棒石作為電焊條藥皮材料的主要組成成分，能很大程度上降低電焊條藥皮的生產(chǎn)成本，同時(shí)能夠?qū)⒌推肺话纪拱羰蚋咧祷瘧?yīng)用方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，這些實(shí)施例不能理解為是對技術(shù)方案的限制。
實(shí)施例1：首先，將200g凹凸棒土原礦在80 oC經(jīng)質(zhì)量濃度3%的甲酸水溶液1600mL酸化4h，洗滌至中性，過濾烘干，磨至200目；然后，在85 oC經(jīng)質(zhì)量濃度3%氫氧化鈉水溶液800mL堿改性1h，洗滌至中性，過濾烘干，磨至200目，得到改性凹凸棒土；接著，按照改性凹凸棒石35%、白云石23%、菱苦土20%、石英砂14%、淀粉1%、微晶纖維1%、白泥2%、鈦粉2%和鐵粉2%的質(zhì)量比例混合均勻，得電焊條藥皮；最后，將電焊條藥皮與改良鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑按照質(zhì)量比3:1，攪拌均勻，送至焊條壓涂機(jī)均勻壓涂在焊芯上，烘干定型，端點(diǎn)打磨，即為電焊條成品，其中所述的改良鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑由鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑中添加其質(zhì)量的0.5%丙烯酸甲酯混合而得。
上述所得電焊條的壓涂性能優(yōu)良，測定電焊條熔敷金屬成分：C為0.06%，Mn為0.43%，Si為0.25%，P為0.027%，S為0.009%，脫渣率82%，飛濺率53%，焊縫光滑美觀。
實(shí)施例2：首先，將200g凹凸棒土原礦在95oC經(jīng)質(zhì)量濃度20%的甲酸水溶液500mL酸化1h，洗滌至中性，過濾烘干，磨至200目；然后，在50 oC經(jīng)質(zhì)量濃度3%氫氧化鉀水溶液800mL堿改性1h，洗滌至中性，過濾烘干，磨至200目，得到改性凹凸棒土；接著，按照改性凹凸棒石53%、白云石15%、菱苦土15%、石英砂11%、淀粉1%、微晶纖維1%、白泥2%、鈦粉1%和鐵粉1%的質(zhì)量比例混合均勻，得電焊條藥皮；最后，將電焊條藥皮與改良鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑按照質(zhì)量比5:1，攪拌均勻，送至焊條壓涂機(jī)均勻壓涂在焊芯上，烘干定型，端點(diǎn)打磨，即為電焊條成品，其中所述的改良鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑由鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑中添加其質(zhì)量的4%丙烯酸乙酯混合而得。
上述所得電焊條的壓涂性能較好，測定電焊條熔敷金屬成分：C為0.09%，Mn為0.41%，Si為0.22%，P為0.019%，S為0.017%，脫渣率84%，飛濺率58%，焊縫光滑美觀。
實(shí)施例3：首先，將200g凹凸棒土原礦在80 oC經(jīng)質(zhì)量濃度9%的乙酸水溶液1200mL酸化2.5h，洗滌至中性，過濾烘干，磨至200目；然后，在85 oC經(jīng)質(zhì)量濃度3%氨水水溶液800mL堿改性3h，洗滌至中性，過濾烘干，磨至200目，得到改性凹凸棒土；接著，按照改性凹凸棒石47.5%、白云石17.5%、菱苦土17.5%、石英砂11%、淀粉1%、微晶纖維1%、白泥1.5%、鈦粉1.5%和鐵粉1.5%的質(zhì)量比例混合均勻，得電焊條藥皮；最后，將電焊條藥皮與改良鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑按照質(zhì)量比4:1，攪拌均勻，送至焊條壓涂機(jī)均勻壓涂在焊芯上，烘干定型，端點(diǎn)打磨，即為電焊條成品，其中所述的改良鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑由鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑中添加其質(zhì)量的8%丙烯酸甲酯混合而得。
上述所得電焊條的壓涂性能較好，測定電焊條熔敷金屬成分：C為0.12%，Mn為0.38%，Si為0.24%，P為0.021%，S為0.03%，脫渣率78%，飛濺率49%，焊縫光滑美觀。
實(shí)施例4：首先，將200g凹凸棒土原礦在60 oC經(jīng)質(zhì)量濃度6%的甲酸水溶液1600mL酸化4h，洗滌至中性，過濾烘干，磨至200目；然后，在85 oC經(jīng)質(zhì)量濃度0.5%氫氧化鈉水溶液1400mL堿改性3h，洗滌至中性，過濾烘干，磨至200目，得到改性凹凸棒土；接著，按照改性凹凸棒石60%、白云石12%、菱苦土15%、石英砂8%、淀粉1%、微晶纖維1%、白泥1%、鈦粉1%和鐵粉1%的質(zhì)量比例混合均勻，得電焊條藥皮；最后，將電焊條藥皮與改良鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑按照質(zhì)量3:1，攪拌均勻，送至焊條壓涂機(jī)均勻壓涂在焊芯上，烘干定型，端點(diǎn)打磨，即為電焊條成品，其中所述的改良鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑由鈉鉀水玻璃粘結(jié)劑中添加其質(zhì)量的8%丙烯酸乙酯混合而得。
上述所得電焊條的壓涂性能較好，測定電焊條熔敷金屬成分：C為0.12%，Mn為0.31%，Si為0.19%，P為0.026%，S為0.015%，脫渣率88%，飛濺率54%，焊縫光滑美觀。