CN101954554B

CN101954554B - 一种工艺性能良好的酸性焊条

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Publication number: CN101954554B
Application number: CN2010102853852A
Authority: CN
Inventors: 张元彬; 罗辉; 霍玉双; 张凯; 任登义
Original assignee: Shandong Jianzhu University
Current assignee: Shandong Jianzhu University
Priority date: 2010-09-19
Filing date: 2010-09-19
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2030-09-19
Also published as: CN101954554A

Abstract

一种工艺性能良好的酸性焊条，属于焊接材料技术领域。焊条由焊芯和药皮组成，其特征在于焊条药皮各组分的重量百分比为：钛白粉+金红石(25-35)％，精选钛铁矿(15-20)％，大理石+白云石(5-10)％，白泥(5-10)％，云母(3-8)％，钾长石(8-15)％，石英砂(4-7)％，锰硅合金(8-13)％，白土子(2-4.5)％，纯碱(1-1.5)％，有机物(3-5)％，稀土镁粉+雾化铁粉+铝粉(0.5-2)％。各组分粒度40-200目。采用钾钠水玻璃作为粘结剂，模数为2.4-2.7，波美浓度36-39。将所述焊条药皮各组分混合均匀后加水玻璃搅拌均匀，压涂在焊芯H08A上制作碳钢焊条，或压涂在低合金钢焊芯上制作低合金钢焊条。本发明焊条再引弧性、脱渣性、全位置焊接适应性优良，焊条原材料成本低。

Description

一种工艺性能良好的酸性焊条

技术领域：

本发明属于焊接材料技术领域，提供一种工艺性能良好的酸性焊条。

背景技术

相对于碱性焊条，酸性焊条工艺性能优良，在一般结构中得到广泛应用，特别是钛钙型结构钢焊条E4303在我国堪称一种量大、面广的焊条，广泛应用于碳钢、低合金钢的焊接。钛钙型结构钢焊条的药皮中一般加入30％以上的二氧化钛和20％以下的碳酸盐，以及一定的硅酸盐和锰铁等。近年以来，随着焊条市场竞争的加剧，以及焊条原材料的变化，酸性焊条的工艺性能仍不能满足用户对焊条工艺性能越来越高的要求。

传统的焊条再引弧是撞击再引弧，靠机械撞击力将套筒破坏后使焊芯与工件接触短路引弧，这种撞击再引弧使焊工对起弧点位置难以准确控制，两次电弧间的焊缝连接也不宜平滑过渡，且因为端部药皮破坏而使飞溅增大，引弧端宜产生气孔等缺陷。随着焊接自动化程度的不断提高，焊条越来越主要承担维修、装配、点固焊等任务，以及几何形状不规则焊缝的焊接，这使得焊条再引弧频率增大，焊条再引弧性的好坏更加重要。现在的用户要求端部轻轻接触工件即能再引弧，现有的焊条已不能满足用户越来越高的要求。良好的全位置焊接适应性和脱渣性也是焊条重要的工艺性能。含SiO₂较多的酸性渣属于长渣，凝固时间长，不适于仰焊等空间位置的焊接，多年来，降低焊条药皮中碳酸盐，提高TiO₂的用量以造成高酸度熔渣是提高焊条工艺性能的基本途径，但是高酸度对于焊缝杂质、夹杂物的控制不利，影响焊缝的力学性能，而提高TiO₂用量会增加焊条成本，因为含TiO₂的物质如金红石、钛白粉等都是高价的焊条原材料。所以，在保证焊缝力学性能的前提下，提高焊条再引弧性、脱渣性、全位置焊接适应性等工艺性能，减少TiO₂用量、降低焊条成本对于提高焊条市场竞争力十分重要。

发明内容

本发明提供一种工艺性能优良的钛钙型酸性结构钢焊条，在保证焊缝力学性能的前提下，提高了焊条再引弧性、脱渣性和全位置焊接适应性，降低焊条成本。

所述焊条由焊芯和药皮组成，其特征在于焊芯采用H08A碳钢焊芯或低合金钢焊芯，焊条药皮各组分的重量百分比为：钛白粉+金红石(25-35)％，精选钛铁矿(15-20)％，大理石+白云石(5-10)％，白泥(5-10)％，云母(3-8)％，钾长石(8-15)％，石英砂(4-7)％，锰硅合金(8-13)％，白土子(2-4.5)％，纯碱(1-1.5)％，有机物(3-5)％，稀土镁粉+雾化铁粉+铝粉(0.5-2)％；药皮各组分粒度40-200目。

所述焊条采用钾钠水玻璃作为粘结剂，水玻璃模数为2.4-2.7，波美浓度36-39。将所述焊条药皮各组分混合均匀后加水玻璃搅拌均匀，压涂在碳钢焊芯H08A上制作出碳钢焊条，或压涂在低合金钢焊芯上制作出低合金钢焊条。对于φ3.2的焊芯，焊条外径为φ5.4-5.5mm，对于φ4.0的焊芯，焊条外径为φ6.5-6.65mm，对于φ5.0的焊芯，焊条外径为φ7.6-7.7mm。

所述焊条药皮各组分优选重量百分比实例：钛白粉8％，金红石22％，精选钛铁矿17％，大理石3％，白云石6％，白泥6％，云母4％，钾长石10％，石英砂5％，锰硅合金10％，白土子3％，纯碱1％，木粉3.5％，稀土镁粉1％，雾化铁粉0.5％。

所述焊条具有以下技术效果：

焊接冶金过程熔渣中形成一定数量的Fe₂MnTi₃O₁₀晶体相，使得熔渣成为短渣，提高焊条全位置焊接适应性，大量晶体相的形成也造成熔渣冷却过程中体积的突然收缩，焊后脱渣性明显改善。焊条药皮套筒中类似的冶金反应造成TiO₂中O离子的缺失，TiO₂转变为TiO_2-x，产生附加电子，使得药皮套筒具有一定的导电性，显著提高焊条再引弧性。

焊条药皮主要组分作用及其限制原因如下：

钛白粉+金红石：TiO₂主要来源，是保证酸性焊条良好工艺性能必不可少的组分，提高其含量可以提高电弧稳定性、脱渣性能，且易于获得短渣，提高焊条全位置焊接适应性。钛白粉与金红石配合使用是因为钛白粉可以提高焊条压涂性能。含量过多会减小电弧吹力，增加焊条成本。

精选钛铁矿：也可以提供TiO₂，而其价格比钛白粉、金红石低得多，代替部分钛白粉可以降低焊条成本，但钛铁矿中Fe₂O₃、FeO使焊缝增氧，其含量不能过多，且必须配合石英砂使用，以控制其活度。

大理石+白云石：作为造渣剂、造气剂，提高电弧吹力和电弧稳定性，含量过多时增加电弧气氛氧化性，不利于TiO₂中氧离子的缺失，不利于焊条套筒的导电。

白泥+云母：造渣剂，改善焊条压涂性能，含量过多使得熔渣中非晶体相SiO₂过多，减少了晶体相比例，不易获得短渣。

钾长石：对提高电弧稳定性效果明显，但含量过多时熔渣中SiO₂、Al₂O₃也增多，稳弧效果不再增加。

石英砂：造渣，控制钛铁矿活性，含量过多时熔渣中SiO₂增加明显，且焊条端部易糊头，堵塞套筒。

锰硅合金：代替中碳锰铁作为脱氧剂，降低焊条成本，但过多易使焊缝增硅，形成夹杂物。

稀土镁粉+雾化铁粉+铝粉：作为还原剂或脱氧剂，降低焊接冶金过程氧化性，促进晶体相的形成和焊条套筒的导电。

具体实施方式

本发明提供一种工艺性能优良的酸性焊条，焊条由焊芯和药皮组成，其特征是焊芯采用H08A低碳钢焊芯或低合金钢焊芯，药皮各组分重量百分比含量为：钛白粉+金红石(25-35)％，精选钛铁矿(15-20)％，大理石+白云石(5-10)％，白泥(5-10)％，云母(3-8)％，钾长石(8-15)％，石英砂(4-7)％，锰硅合金(8-13)％，白土子(2-4.5)％，纯碱(1-1.5)％，有机物(3-5)％，稀土镁粉+雾化铁粉+铝粉(0.5-2)％。药皮各组分粒度40-200目。

焊条制作过程：

称取上述重量百分比含量的药皮原料，混合均匀后，加钾钠水玻璃搅拌均匀获得药皮湿粉。水玻璃模数为2.4-2.7，波美浓度36-39。利用焊条压涂机或手工搓制方法将药皮湿粉压涂在碳钢焊芯H08A上制作出碳钢焊条，或压涂在低合金钢焊芯上制作出低合金钢焊条，经晾干、低温烘干、高温烘干后使用。

对于φ3.2的焊芯，焊条外径约为φ5.4-5.5mm，对于φ4.0的焊芯，焊条外径约为φ6.5-6.65mm，对于φ5.0的焊芯，焊条外径约为φ7.6-7.7mm。

所述焊条实例采用φ3.2的H08A低碳钢焊芯，药皮各组分优选重量百分比：钛白粉8％，金红石22％，精选钛铁矿17％，大理石3％，白云石6％，白泥6％，云母4％，钾长石10％，石英砂5％，锰硅合金10％，白土子3％，纯碱1％，木粉3.5％，稀土镁粉1％，雾化铁粉0.5％。水玻璃采用模数为2.6、波美浓度为37的钾钠水玻璃，焊条外径为φ5.4mm。

Claims

1.一种工艺性能良好的酸性焊条，由焊芯和药皮组成，其特征在于：焊芯采用H08A碳钢焊芯或低合金钢焊芯，焊条药皮各组分的重量百分比为：钛白粉+金红石(25-35)％，精选钛铁矿(15-20)％，大理石+白云石(5-10)％，白泥(5-10)％，云母(3-8)％，钾长石(8-15)％，石英砂(4-7)％，锰硅合金(8-13)％，白土子(2-4.5)％，纯碱(1-1.5)％，有机物(3-5)％，稀土镁粉+雾化铁粉+铝粉(0.5-2)％；药皮各组分粒度40-200目。

2.根据权利要求1所述焊条，药皮各组分重量百分比：钛白粉8％，金红石22％，精选钛铁矿17％，大理石3％，白云石6％，白泥6％，云母4％，钾长石10％，石英砂5％，锰硅合金10％，白土子3％，纯碱1％，木粉3.5％，稀土镁粉1％，雾化铁粉0.5％。

3.根据权利要求1所述焊条，采用钾钠水玻璃作为粘结剂，水玻璃模数为2.4-2.7，波美浓度36-39。

4.根据权利要求1所述焊条，焊芯采用H08A低碳钢焊芯或低合金钢焊芯，对于φ3.2的焊芯，焊条外径为φ5.4-5.5mm，对于φ4.0的焊芯，焊条外径为φ6.5-6.65mm，对于φ5.0的焊芯，焊条外径为φ7.6-7.7mm。