CN102632349B - 一种自动埋弧焊剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动埋弧焊剂及其制备方法。该自动埋弧焊剂的生产方法包括：将含一定品位有益元素的工业废渣并按照一定比例混合，作为自动埋弧焊剂的主要原料，放入熔炼炉中熔炼；原料熔化为液态后，加入高价含锰矿石进行还原和调色，水冷粒化后制成焊剂半成品；熔炼出的焊剂半成品经烘干、筛分、包装等，最后制成焊剂成品。该自动埋弧焊剂的成份重量百分比为：SiO₂33-39%，MnO23-30%，MgO+CaO8-20%，Al₂O₃+BaO10-15%，CaF₂2-6.5%，FeO≤2%，S≤0.03%，P≤0.009%。该自动埋弧焊剂能耗低、成本低、有益于熔敷金属的纯净化、具有较低的氧化性和较高的抗拉强度及低温冲击韧性。

Description

一种自动埋弧焊剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及焊剂技术领域，尤其是一种以工业废渣为再生原料的自动埋弧焊剂及其制备方法。

背景技术

埋弧焊剂主要有熔炼型和烧结型两种，由于熔炼焊剂尚有不可替代的使用优点，因此，我国目前以生产和使用熔炼焊剂为主。但国内熔炼焊剂制造存在着资源耗费严重、成本高、污染严重、产品的工艺性能和机械性能相对不稳定等问题，特别是一些高品位矿石原料资源紧缺。由于传统的锰硅型熔炼焊剂需要高品位的锰矿石（MnO 35%以上）为原料，而我国的锰矿资源较缺乏，而且生产过程中排放出大量的有毒有害气体，对环境造成一定的危害，从而严重制约了熔炼焊剂的大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以工业废渣为再生原料的自动埋弧焊剂及其制备方法，使得该自动埋弧焊剂能耗低、成本低、有益于溶敷金属的纯净化、具有较低的氧化性和较高的抗拉强度及低温冲击韧性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是充分利用工业废渣中的有效成份，如铁合金冶炼炉（有渣法）的高温水碎渣（Si-Mn合金渣）、炼钢炉废失的保温材料（如碳镁耐火砖，铬镁耐火砖，高铝耐火砖等）、炼铁高炉中的泡渣等，对这些材料进行破碎筛选，通过科学合理的配方，搅拌均匀，在微机控制的电炉中进行物理和化学反应，来制成自动埋弧焊剂。

自动埋弧焊剂的成份重量百分比为：SiO₂ 33-39%，MnO 23-30%，MgO+CaO 8-20%，Al₂O₃+BaO 10-15%，CaF₂ 2-6.5%，FeO≤2%，S≤0.03%，P≤0.009%。

以上所述的自动埋弧焊剂的制备方法按以下步骤进行：

1）将含一定品位有益元素的工业废渣，铁合金冶炼炉的高温水碎渣、Si-Mn合金渣、炼钢炉废失的保温材料、炼铁高炉中的泡渣，对这些材料进行破碎筛选，

2）所需矿石成份根据下式计算：

Q：所需矿石成份百分数，a：所定化合物在焊剂中的成份（%），b：该化合物在选定矿石中的成份（%）；

3）根据焊剂成份确定矿石配比，换算各矿石的百分含量，混合各矿石；

4）放入熔炼炉中熔炼；

5）原料熔化为液态后，加入高价含锰矿石进行还原和调色，水冷粒化后制成焊剂半成品，焊剂半成品经烘干、筛分、包装等，最后制成焊剂成品。

该以工业废渣为再生原料的自动埋弧焊剂试焊过程起弧快、维弧稳定、焊接迅速、脱渣容易、焊缝过渡平滑、抗气孔和裂纹能力强、机械强度高。另外，由于该焊剂中含有BaO，因此可以大大提高焊剂的碱度，减少焊剂的氧化性；有利于合金元素的过渡，对溶敷金属的纯净化有较大的益处；同时提高了焊剂的冶金性能，在力学性能上表现为抗拉强度、低温冲击韧性有很大的提高。

本发明的自动埋弧焊剂与传统的锰硅型酸性熔炼焊剂（如HJ431等）相比，具有以下优势：

1. 该自动埋弧焊剂采用工业废渣作为生产原料，不仅帮助钢铁企业和采矿业清除了大量生产废渣和尾砂，而且替代了原有熔炼焊剂生产所用的高品位矿产资源。解决了资源耗费、成本及环境污染问题，并且实现了工业废渣的再生利用。

2. 用该种自动埋弧焊剂进行平板焊、角焊、窄缝焊等常规焊接时，电弧燃烧稳定、焊缝成形好，表面波纹规则，焊缝金属光亮，脱渣性能好。工艺性能明显优于锰硅型熔炼焊剂。

3. 用该种自动埋弧焊剂进行熔敷金属的拉伸和冲击力学性能试验表明，冲击韧性明显高于传统锰硅型熔炼型焊剂的2倍以上。常温下冲击吸收功在130J以上，而-20℃的低温冲击吸收功在110J以上。

4. 应用范围广，该自动埋弧焊剂是改进型的中性偏酸性焊剂，不仅可以替代原有的锰硅型酸性焊剂，而且还可应用对低温冲击功有较高要求的碳钢构件的焊接。

具体实施方式

实施例1：

选定的焊剂成份如表1：

  

             

取4-8目富锰渣颗粒、水渣颗粒、锰矿尾砂、萤石颗粒、镁砖颗粒原料，成份如表2：

所需矿石成份根据下式计算：

Q：所需矿石成份百分数，但它并不是焊剂配方的百分含量。

a：所定化合物在选定的DY-30焊剂中的成份（%）。

b：该化合物在选定矿石中的成份（%）。

矿石与焊剂成份满足以下方程组关系：

解方程组等出各矿石配比：

Q _富锰渣=54.21%，Q _水渣=19.26%，Q _锰矿=25.37%，Q _萤石=5.96%，Q _镁砖=7.26%。

将以上结果归一，换算至百分含量，换算后的各矿石的百分含量：

Q _富锰渣=48.65%，Q _水渣=17.12%，Q _锰矿=22.52%，Q _萤石=5.41%，Q _镁砖=6.31%。

最后检验配方中杂质含量：

ΣS%=0.158%＞0.06%，ΣP%=0.028%，ΣFeO%=1.36%。

配方中S的含量超过允许值，熔炼过程中加入高价锰矿进行脱硫和调色。

将混合后的矿石放入熔炼炉中熔炼；原料熔化为液态后，加入高价含锰矿石进行还原和调色，水冷粒化后制成焊剂半成品，焊剂半成品经烘干、筛分、包装等，最后制成焊剂成品。

产品用途：角焊、窄间焊、埋弧焊接低碳钢、高强钢（力学性能数据如表3所示）、钢筋对接焊（力学性能数据如表4所示）

配用焊丝：H08MnA、H10Mn2；使用电源：交、直流两用

          

                                                                                           

                                                             

实施例2：

选定的焊剂成份如表5：

取4-8目铝砖颗粒、锰矿尾砂、萤石颗粒、镁砖颗粒等原料，成份如表6：

矿石与焊剂成份满足以下方程组关系：

解方程组并将结果归一后得出各矿石配比：

Q _铝砖=13.87，Q _锰矿=55.56，Q _萤石=9.07，Q _镁砖=10.57，Q _硅石=10.95。

最后检验配方中杂质含量：

ΣS%=0.04%＜0.06%，ΣP%=0.068%＜0.08%，ΣFeO%=1.44%＜1.8%。

以下步骤与实施例1相同。

实施例3：

选定的焊剂成份如表7：

     

取4-8目铝砖颗粒、锰矿尾砂、萤石颗粒、镁砖颗粒等原料，成份如表8：

 

矿石与焊剂成份满足以下方程组关系：

解方程组并将结果归一后得出各矿石配比：

Q _铝砖=13.23，Q _锰矿=41.71，Q _萤石=8.32，Q _镁砖=17.90，Q _调色锰=18.84。

最后检验配方中杂质含量：

ΣS%=0.046%＜0.06%，ΣP%=0.079%＜0.08%，ΣFeO%=1.33%＜1.8%。

以下步骤与实施例1相同。

Claims (1)

1.一种自动埋弧焊剂，其特征在于自动埋弧焊剂的成份重量百分比为：SiO₂ 33-39%，MnO 23-30%，MgO+CaO 8-20%，Al₂O₃+BaO 10-15%，CaF₂ 2-6.5%，FeO≤2%，S≤0.03%，P≤0.009%。

2. 一种如权利要求1所述的自动埋弧焊剂的制备方法，其特征在于按以下步骤：

1）将含一定品位有益元素的工业废渣，包括：铁合金冶炼炉的高温水碎渣、Si-Mn合金渣、炼钢炉废失的保温材料、炼铁高炉中的泡渣，对这些材料进行破碎筛选，

2）所需工业废渣成份根据下式计算：

                                                

Q：所需工业废渣成份百分数，a：所定化合物在焊剂中的成份（%），b：该化合物在选定工业废渣中的成份（%）；

3）根据焊剂成份确定工业废渣配比，换算各工业废渣的百分含量，混合各工业废渣；

4）将混合后的工业废渣作为原料放入熔炼炉中熔炼； 

5）原料熔化为液态后，加入高价含锰矿石进行还原和调色，水冷粒化后制成焊剂半成品，焊剂半成品经烘干、筛分、包装等，最后制成焊剂成品。