一种用于低温钢焊接的焊条及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于低温钢焊接的焊条及其制备方法。该焊条包括焊芯和药皮，所述焊条的药皮含有如下重量份数的组分：大理石：30~40，萤石：18~25，长石：1~2，金红石：6~8，硅铁：4~6，电解锰：2~4，稀土硅铁：0.5，纯碱：1，镍粉：6~8，锆英砂：1~3，铁粉：13.5~16.5。为了提高焊缝熔敷金属的低温冲击韧性，本发明严格控制熔敷金属中硫、磷、氧、氮等杂质元素；同时，在药皮中加入稀土元素，进一步达到除硫、磷和细化晶粒的作用，从而进一步提高熔敷金属低温冲击韧性。
【专利说明】一种用于低温钢焊接的焊条及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接领域，具体涉及一种用于低温钢焊接的焊条及其制备和应用。
【背景技术】
[0002]根据我国现行标准，通常将船板钢分为一般强度船体用钢板和高强度船体用钢板。高强度船体用钢板，可按屈服点分为32Kg、36Kg、40Kg三个强度级别，和AH、DH、EH和FH四个质量级别，其中常用的主要是AH、DH、EH三个级别。 [0003]随着造船业的迅速发展，对船板等级的要求越来越高，FH级别高强度船体用钢板的需求量也越来越大。该级别高强度船体用钢板在要求高强度的同时，还要求具有良好的低温冲击韧性。
[0004]目前，国内有许多钢厂生产--36钢板，该船板通常采用TMCP生产工艺，在钢板中添加Nb、Ti等微合金元素控制钢的化学成分，使其达到一定的强化效果且不对钢的组织产生不良影响，并且使钢板具有较低的脆性转变温度以及具有良好的焊接性能。因此，该钢板对焊接材料的要求也极为严格，不仅要求焊缝金属具有良好的强韧性匹配，同时要求有一定的低温冲击韧性，要求KV2 (_60°C)>27J。在焊接材料的开发过程中，在满足最低要求的基础上，更要留有一定的低温冲击韧性裕量。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于低温钢焊接的焊条及其制备方法，该低温钢优选为FH36钢板。
[0006]本发明提供的用于低温钢焊接的焊条，包括焊芯和药皮，所述焊条的药皮含有如下重量份数的组分:
大理石:30-40，萤石:18~25，长石:广2，金红石:6~8，硅铁:4飞，电解锰:2~4，稀土硅铁:0.5，纯碱:1，镍粉:6~8，锆英砂:广3，铁粉:13.5^16.5。
[0007]优选地，所述焊条的药皮含有如下重量份数的组分:
大理石:30，萤石:25，长石:2，金红石:8，硅铁:5，电解锰:3，稀土硅铁:0.5，纯碱:1，镍粉:7，锆英砂:3，铁粉:15.5。
[0008]优选地，所述焊条的药皮含有如下重量份数的组分:
大理石:35，萤石:23，长石:1，金红石:7，硅铁:5，电解锰:4，稀土硅铁:0.5，纯碱:1，镍粉:8，锆英砂:2，铁粉:13.5。
[0009]优选地，所述低温钢为--36钢板。
[0010]优选地，所述焊条的焊芯为焊接用钢条。
[0011]本发明还提供上述焊条的制备方法，包括如下步骤:
O按照所述量称取药皮各组分，混合均匀；
2)将步骤I)所得的混合物以钾钠水玻璃粘合；
3)将步骤2)所得的粘合物包覆在焊芯外，制成焊条。[0012]优选地，步骤2)中所述钾钠水玻璃的分子式为2K20.Na20.mSi02，其用量为:每IOOkg步骤I)所得的混合物中加入16~18L钾钠水玻璃。
[0013]优选地，所述焊芯为焊接用钢条，焊芯直径与焊条外径之比为0.55、.65:1。
[0014]优选地，所述焊芯为焊接用钢条H08GX。
[0015]本发明所提供的技术方案能够达到以下的技术效果:
1、本发明焊条的熔敷金属含有如下重量百分比的化学成分:c <0.12%、Si <0.80%、Mn ( 1.25%,Ni 2.00~2.75%,S ( 0.030%,P ( 0.030%，其余为 Fe，其具有高韧性 KV2(_60°C )^ 27J。为了提高焊缝熔敷金属的低温冲击韧性，本发明严格控制熔敷金属中硫、磷、氧、氮等杂质元素；同时，在药皮中加入稀土元素，进一步达到除硫、磷和细化晶粒的作用，从而进一步提高熔敷金属低温冲击韧性。
[0016]2、本发明的焊条为超低氢焊条，对熔敷金属扩散氢测定:[H]=2.lml/100g(水银法)。
[0017]3、本发明的焊条采用钾钠2:1的水玻璃进行粘合，能采用交直流焊接设备进行焊接。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0019]本研究渣系为CaCO3-CaF2-SiO2-TiO2渣系，并通过大量的试验确定了各成分含量对工艺性能的影响。
[0020]大理石:主要作用是造渣和造气，分解产物是CaO，可以提高渣的碱度，对焊缝金属低温冲击韧性有益。含量太少，造渣和造气功能不足，对电弧保护不周，使空气中得N进入焊缝，降低焊缝金属低温冲击韧性；含量太多，增加药皮的熔点，减少焊条的熔化速度，同时焊缝成形变粗糙，所以本发明中大理石的含量在30-40之间。
[0021]萤石:主要作用是造渣、改善渣的流动性及去氢。含量太少，去氢效果不明显，渣流动性变差；含量太多，焊条药皮熔点太低，在焊接时容易出现断弧现象。所以本发明中萤石含量在18~25之间。
[0022]长石:主要作用是造渣、稳弧。含量太少上述功能不明显；含量太多，会减慢焊接速度，增加渣的粘度。本发明长石含量在广2之间。
[0023]金红石:主要作用造渣、稳弧，可以提高熔渣熔点，可改善焊条立向上焊接操作工艺。含量太少，上述功能表现不明显；含量太多，熔渣熔点太高，焊缝成形变粗糙同时降低焊缝金属低温冲击韧性。本发明金红石含量在61之间。
[0024]硅铁:主要作用是脱氧和合金化。含量太少，焊缝金属脱氧不足；含量太多，焊缝金属强度太高，同时降低焊缝金属低温冲击韧性。本发明中可采用45#雾化硅铁(符合GB/T2272-2009)，本发明硅铁含量在4~6之间。
[0025]电解锰:主要作用是脱氧和合金化。含量太少，脱氧和合金化作用不明显；含量太多，焊接过程中易出现飞溅，焊缝金属脆、硬。本发明电解锰含量在21之间。
[0026]稀土硅铁:主 要作用是合金化，向焊缝金属中过渡稀土元素。含量太少，稀土元素的作用发挥不出来；含量太多，向焊缝金属中过渡太多的硅，使焊缝金属强度升高，低温韧性下降。本发明中所用稀土硅铁符合GB/T4137-2004，稀土硅铁含量为0.5。
[0027]纯碱:主要作用是改善焊条的压涂性能。含量太少，不能改善压涂性能；含量太多，焊条容易出现返潮现象。本发明纯碱的含量为I。
[0028]镍粉:主要作用是合金化，能提高焊缝金属的低温韧性，降低韧脆转变温度。含量太少，上述性能表现不明显；含量太多，增大热裂敏感性，同时镍粉比较贵重，不宜多加。本发明镍粉的含量在61之间。
[0029]锆英砂:主要作用是改善脱渣性能。含量太少，上述功能表现不明显；含量太多，低温韧性下降。本发明锆英砂的含量在广3之间。
[0030]铁粉:主要作用是改善电弧状态，调节铁水熔点和粘度，余量加入。
[0031]本发明的特点是:所采用的焊条药皮成分配比，可最大限度的发挥各组份的优势，能使焊缝金属化学成分及力学性能满足FH36钢板的焊接要求，是一种与FH36钢板相配套的焊条。
[0032]通过在--36钢上施焊，本发明的焊条焊接工艺性能良好，电弧稳定、脱渣容易、成型美观。
[0033]熔敷金属化学成分及力学性能符合GB/T5117-2012《非合金钢及细晶粒钢焊条》中 E5518-N5 的相关技术要求。C ≤ 0.12%、Si ( 0.80%、Mn ( 1.25%、Ni 2.00~2.75%、S^0.030%、P^0.030%,其余为 Fe
本发明提供4个实施例，其中实施例1~4的配方列在表一中。
[0034]下面通过具体实施例作进一步详细说明:
实施例:
本实施例的焊条，焊条药皮的成分及其占质量的百分比含量如下大理石、萤石、金红石、硅铁、电解锰、稀土硅铁、纯碱、镍粉、锆英砂和铁粉。
[0035]本实施例按照下述步骤制备焊条:
O按照所述量称取药皮各组分，混合；
2)将步骤I)所得的混合物以钾钠2:1水玻璃(2K20.Na20.mSi02)粘合，其用量为每IOOkg步骤I)所得的混合物加入16~18L钾钠2:1水玻璃；
3)将步骤2)所得的粘合物涂覆在Φ4.0mm H08GX焊芯上，制成外径为Φ6.8 mm的焊条。
[0036]采用本实施例的焊条
【权利要求】
1.一种用于低温钢焊接的焊条，其特征在于，所述焊条包括焊芯和药皮，所述焊条的药皮含有如下重量份数的组分: 大理石:30-40，萤石:18~25，长石:1~2，金红石:6~8，硅铁:4~6，电解锰:2~4，稀土硅铁:0.5，纯碱:1，镍粉:6~8，锆英砂:1~3，铁粉:13.5~16.5。
2.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，所述焊条的药皮含有如下重量份数的组分: 大理石:30，萤石:25，长石:2，金红石:8，硅铁:5，电解锰:3，稀土硅铁:0.5，纯碱:1，镍粉:7，锆英砂:3，铁粉:15.5。
3.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，所述焊条的药皮含有如下重量份数的组分: 大理石:35，萤石:23，长石:1，金红石:7，硅铁:5，电解锰:4，稀土硅铁:0.5，纯碱:1，镍粉:8，锆英砂:2，铁粉:13.5。
4.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，所述低温钢为FH36钢板。
5.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，所述焊条的焊芯为焊接用钢条。
6.权利要求1所述焊条的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 1）按照所述量称取药皮各组分，混合均匀； 2)将步骤1)所得的混合物以钾钠水玻璃粘合； 3)将步骤2)所得的粘合物包覆在焊芯外，制成焊条。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述钾钠水玻璃的分子式为2K20.Na20.HiSiO2，其用量为:每IOOkg步骤I)所得的混合物中加入16~18L钾钠水玻璃ο
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述焊芯为焊接用钢条，焊芯直径与焊条外径之比为0.55~0.65:1。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述焊芯为焊接用钢条H08GX。
【文档编号】B23K35/40GK103624414SQ201310569099
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】李磊, 韩海峰, 刘玉双, 田海成, 张亚平 申请人:武汉铁锚焊接材料股份有限公司