一种含硼合金钢焊丝及其生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种含硼合金钢焊丝及其生产工艺，属于焊接材料【技术领域】。技术方案是由含硼合金钢盘条加工制成，在冶炼合金钢时添加硼元素，用块状硼在精炼钢水过程中加入，确保精炼成分均匀溶于钢水中，成为了含硼合金钢盘条，各组分化学成分质量百分比为：C0.06-0.10，Si0.80-1.00，Mn1.40-1.60，P≤0.025，S≤0.025，Ni≤0.15，Cr≤0.15，Cu≤0.15，B0.0010-0.0030。本发明具有以下优点：焊接过程中比硅锰钢焊丝的铁水流动性好，焊缝美观；抗锈蚀能力优于硅锰钢焊丝；提高了焊缝熔敷金属的硬度和抗拉强度；提升了焊接强度级别。
【专利说明】一种含硼合金钢焊丝及其生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含硼合金钢焊丝及其生产工艺，属于焊接材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]【背景技术】的焊丝(拉丝)用线材通常选用低碳沸腾钢盘条作为原料，主要用其屈服和抗拉强度低、钢质软、拉拔性能好的特点，还有用连铸生产的低碳镇静钢盘条的拉丝线材，性能比低碳沸腾钢更差，钢丝在拉拔过程中变形产生的热和钢丝在拉丝模孔之间摩擦产生的热使钢丝的温度上升，并产生应变时效作用，造成钢丝的扭转性能急剧恶化，弯曲特性变坏，断裂次数增加；普通的低碳钢线材屈服强度一般在500Mpa以下，而工业用管采用含硼钢管材，该焊接管材的屈服强度要求达到500-550Mpa，甚至更高，因此，【背景技术】的低碳钢焊材已经不能满足这种高强钢的焊接要求。
【发明内容】
[0003]本发明目的是提供一种含硼合金钢焊丝及其生产工艺，生产高强钢焊材，具有优异的韧性和超高的屈服强度，解决【背景技术】中存在的上述问题。
[0004]本发明的技术方案是:
一种含硼合金钢焊丝，由含硼合金钢盘条加工制成，在冶炼合金钢时添加硼元素，用块状硼在精炼钢水过程中加入，确保精炼成分均匀溶于钢水中，成为了含硼合金钢盘条，各组分化学成分质量百分比为:C 0.06-0.10，Si 0.80-1.00，Mn 1.40-1.60，P ≤ 0.025，S ≤ 0.025, Ni ≤ 0.15, Cr ≤ 0.15, Cu ≤ 0.15, B 0.0010-0.0030。
[0005]所述含硼合金钢盘条的力学性能:抗拉强度< 570Mpa，断后伸长率> 35.0%，断面收缩率> 70%ο
[0006]一种含硼合金钢焊丝的生产工艺，包括含硼合金钢盘条生产和粗拉、细拉、集中化学镀铜、缠绕、包装工序，含硼合金钢盘条经过粗拉、细拉、集中化学镀铜、缠绕、包装工序，其化学成分不变，具体内容如下:
①含硼合金钢盘条生产，在冶炼合金钢时添加硼元素，用块状硼在精炼钢水过程中加入，确保精炼成分均匀溶于钢水中，成为了含硼合金钢盘条，各组分化学成分质量百分比为:C 0.06-0.10，Si 0.80-1.00，Mn 1.40-1.60，P ≤ 0.025，S ≤ 0.025，Ni ≤ 0.15，Cr ≤ 0.15, Cu ≤ 0.15, B 0.0010-0.0030 ;含硼合金钢盘条的力学性能:抗拉强度(570Mpa,断后伸长率≤ 35.0%,断面收缩率≤ 70% ；
②粗拉工序，包括上料、前处理、拉拔和收线；首先上述含硼合金钢盘条上料，然后进行前处理；前处理包括含硼合金钢盘条穿过剥壳箱，再依次穿过脱脂箱、酸洗槽、冷水槽、热水槽、涂硼槽、烘干箱；酸洗槽的酸洗电流不小于350A，硫酸的浓度不低于300g/l ;涂硼槽的硼液温度100°C以上，硼液比重16-25Be ;前处理之后进行拉拔，在拉拔生产线上将直径
5.5mm的含硼合金钢盘条拉成直径2.5mm的焊丝，最后再用滑栏架收线；
③细拉工序，将经过粗拉工序制成的直径2.5mm的焊丝，经过拉丝罐进行拉拔，拉拔罐的温度不高于50°C，防止含硼焊丝在高温状态下腐蚀加快，焊丝的钢性增加，降低韧性；焊丝直径由2.5mm分别拉成直径0.8mm、0.9mm、1.0mm> 1.2mm、1.6mm的焊丝,然后进入脱脂水箱，对焊丝进行水洗，保证拉丝粉不再带入收线，影响下道工序的镀铜，最后工字轮收线，收线要求排列均匀。
[0007]所述集中化学镀铜工序，包括放线、前处理、镀铜、抛光、收线；前处理包括粗碱、精碱、活化、电解、中和、冷水洗、热水洗、烘干；放线采用主动放线，防止速度不均时造成的焊丝直径偏差大，并能防止焊丝的断裂；为了增加硼的活性，便于硼与氮的结合物(BN)生成，固定钢中的氮(N)，前处理粗碱电流不小于300A，温度不低于80度，氢氧化钠浓度为90-160g/l，碳酸钠浓度为20-60g/l，精碱电流大于250A，氢氧化钠浓度80_150g/l，碳酸钠浓度为30-70g/l，活化酸浓度为140-190g/l，电解电流大于300A，硫酸浓度为220_350g/l ；镀铜的硫酸铜浓度为45-80g/l，硫酸浓度为55-110g/l，镀铜无青丝，不起粼；抛光增加焊丝的美观性，并保证了焊丝在使用过程中能平稳送丝。
[0008]所述缠绕工序，包括收线和放线，主动放线和主动收线通过张力机调整速度，每层根数一致，重量偏差1%以内；调整松弛直径约为890mm，翘距不得高于20mm，成品焊丝的熔敷金属力学性能实验达到屈服强度≥420MPa，抗拉强度≥530Mpa ;所述包装工序，包装工序为流水线作业，每盘焊丝放置2枚干燥剂，裹一张防锈纸，保证焊丝的干燥性，塑封热缩包装，再用外包装用纸箱，保证纸箱的洁净度和干燥度。
[0009]本发明的有益效果:
1.焊丝在原材料的化学成分中添加了硼元素，使其在焊接过程中比硅锰钢焊丝的铁水流动性好，改变了硅锰钢焊材的焊缝金属的致密性，提高了焊缝成形美观度。因为加硼后的合金枝晶组织开始细化，硼元素在合金中起到了强变质剂的作用。其变质机理是硼在镍合金中是表面活性元素，易吸附在固态晶核表面，从而降低晶体长大率。
[0010]2.含硼合金钢焊丝 抗锈蚀能力要比硅锰钢焊丝强。在氯化钠试验中对比得出，含硼的合金钢焊丝在耐腐蚀性方面优于硅锰钢焊丝。
[0011]3.与硅锰钢焊丝相比，硼元素的添加，使合金组织发生了变化，由原来的铁素体+珠光体，转变为铁素体+珠光体+马氏体和少量的奥氏体。硼元素的添加，形成碳硼化合物及少量的残余奥氏体组成。根据合金相图知，硼在Y相中的最大固溶度为0.02%，使得多余的硼原子富集于晶界，形成硬质相硼化物。由于硼化物的形成，使碳在剩于液相中的相对含量升高，大部分共晶Y相转变为a-Fe，未转变的Y相则以残余奥氏体的形式存在于基体中。从而提高了焊逢熔敷金属的硬度和抗拉强度。
[0012]4.含硼合金钢焊丝可以焊接硅锰钢焊丝达不到强度级别要求的焊接。例如硅锰钢焊丝适合焊接低碳钢及500Mpa以下的普通低合金钢，而含硼合金钢焊丝可以焊接500Mpa - 550Mpa的普通低合金钢、合金钢、含硼合金钢。
[0013]含硼合金钢焊丝，用于高强钢焊接，不但在特性上已不同于硅锰钢焊丝，而且可以焊接硅锰钢焊丝达不到的强度。已经具有其他合金钢的特性。
【具体实施方式】
[0014]以下通过实施例对本发明作进一步说明。
[0015]实施例1含硼合金钢盘条，各组分化学成分质量百分比为:C 0.064，Mn 1.60，Si 0.85，P
0.015，S 0.008，Cu 0.12，Ni 0.03，Cr 0.05，Mo 0.014，V 0.001，B 0.0013。
[0016]屈服强度430MPa，抗拉强度530Mpa。
[0017]实施例2
含硼合金钢盘条，各组分化学成分质量百分比为:C 0.063，Mn 1.61，Si 0.84, P
0.014，S 0.008，Cu 0.11，Ni0.03，Cr 0.05，Mo 0.015，V 0.001，B 0.0012。
[0018]屈服强度430MPa,抗拉强度535Mpa。
[0019]实施例3
含硼合金钢盘条，各组分化学成分质量百分比为:C 0.063，Mn 1.59，Si 0.84，P
0.013，S 0.008，Cu 0.12，Ni 0.03，Cr 0.05，Mo 0.014，V 0.001，B 0.0012。
[0020]屈服强度430MPa，抗拉强度532Mpa。
[0021]实验证明:本发明的含硼合金钢焊丝具有良好的屈服强度和抗拉强度，适合高强钢的焊接，且质量稳定，适合批量生产。
[0022]本发明产品，经国家焊接材料质量监督检验中心检测，2013年11月6日出具了Nol3T228《检验报告》，结论是:硼做为微合金化元素加入到焊丝中，提高了焊丝的抗拉强度、屈服强度，特别是提高了焊丝的低温冲击韧性和塑性、耐磨性等，其技术指标优于普通的硅锰钢焊丝，这种硼合金钢焊丝可用于重要工程和特殊场合焊接。
【权利要求】
1.一种含硼合金钢焊丝，其特征在于由含硼合金钢盘条加工制成，在冶炼合金钢时添加硼元素，用块状硼在精炼钢水过程中加入，确保精炼成分均匀溶于钢水中，成为了含硼合金钢盘条，各组分化学成分质量百分比为=C 0.06-0.10，Si 0.80-1.00，Mn 1.40-1.60，P(0.025, S ≤ 0.025, Ni ≤ 0.15, Cr ≤ 0.15, Cu ≤0.15, B 0.0010-0.0030。
2.根据权利要求1所述一种含硼合金钢焊丝，其特征在于所述含硼合金钢盘条的力学性能:抗拉强度≤570Mpa，断后伸长率≤35.0%，断面收缩率≥70%。
3.一种含硼合金钢焊丝的生产工艺，其特征在于包括含硼合金钢盘条生产和粗拉、细拉、集中化学镀铜、缠绕、包装工序，含硼合金钢盘条经过粗拉、细拉、集中化学镀铜、缠绕、包装工序，其化学成分不变，具体内容如下: ①含硼合金钢盘条生产，在冶炼合金钢时添加硼元素，用块状硼在精炼钢水过程中加入，确保精炼成分均匀溶于钢水中，成为了含硼合金钢盘条，各组分化学成分质量百分比为:C 0.06-0.10，Si 0.80-1.00，Mn 1.40-1.60，P ≤ 0.025，S ≤ 0.025，Ni ≤ 0.15，Cr ≤ 0.15, Cu ≤ 0.15, B 0.0010-0.0030 ;含硼合金钢盘条的力学性能:抗拉强度≤570Mpa,断后伸长率≤35.0%,断面收缩率≤70% ； ②粗拉工序，包括上料、前处理、拉拔和收线；首先上述含硼合金钢盘条上料，然后进行前处理；前处理包括含硼合金钢盘条穿过剥壳箱，再依次穿过脱脂箱、酸洗槽、冷水槽、热水槽、涂硼槽、烘干箱；酸洗槽的酸洗电流不小于350A，硫酸的浓度不低于300g/l ;涂硼槽的硼液温度100°C以上，硼液比重16-25Be ;前处理之后进行拉拔，在拉拔生产线上将直径5.5mm的含硼合金钢盘条拉成直径2.5mm的焊丝，最后再用滑栏架收线； ③细拉工序，将经过粗拉工序制成的直径2.5mm的焊丝，经过拉丝罐进行拉拔，拉拔罐的温度不高于50°C ;焊丝直径由2.5mm分别拉成直径0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm的焊丝，然后进入脱脂水箱，对焊丝进行水洗，保证拉丝粉不再带入收线，最后工字轮收线。
4.根据权利要求3所述一种含硼合金钢焊丝的生产工艺，其特征在于所述集中化学镀铜工序，包括放线、前处理、镀铜、抛光、收线；前处理包括粗碱、精碱、活化、电解、中和、冷水洗、热水洗、烘干；放线采用主动放线；为了增加硼的活性，便于硼与氮的结合物(BN)生成，固定钢中的氮(N)，前处理粗碱电流不小于300A，温度不低于80度，氢氧化钠浓度为90-160g/l，碳酸钠浓度为20-60g/l，精碱电流大于250A，氢氧化钠浓度80_150g/l，碳酸钠浓度为30-70g/l，活化酸浓度为140-190g/l，电解电流大于300A，硫酸浓度为220_350g/l ；镀铜的硫酸铜浓度为45-80g/l，硫酸浓度为55-110g/l ;抛光增加焊丝的美观性，并保证了焊丝在使用过程中能平稳送丝。
5.根据权利要求3或4所述一种含硼合金钢焊丝的生产工艺，其特征在于所述缠绕工序，包括收线和放线，主动放线和主动收线通过张力机调整速度，每层根数一致，重量偏差1%以内；调整松弛直径约为890mm，翘距不得高于20mm，成品焊丝的熔敷金属力学性能实验达到屈服强度≤420MPa，抗拉强度≤530Mpa ;所述包装工序，包装工序为流水线作业，每盘焊丝放置2枚干燥剂，裹一张防锈纸，保证焊丝的干燥性，塑封热缩包装，再用外包装用纸箱，保证纸箱的洁净度和干燥度。
【文档编号】B23K35/30GK103692108SQ201310701358
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】叶长青, 王辉, 刘艳芳, 翟福生 申请人:唐山鸿鹏焊业有限公司