CN107322190A - 一种钢焊接焊条及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢焊接焊条及其制备方法，所述焊条由焊芯和药皮两部分组成；所述药皮包括以下按重量份计的原料：大理石250‑300份，萤石150‑200份，钼铁50‑80份，稀土硅30‑60份，钛白粉10‑25份，锆英石10‑20份，稀土氧化物5‑11份，锰铁20‑30份，镍粉20‑50份，纯碱3‑8份，纳米氮化铬粉10‑15份。本发明焊条性能优良，焊条表面光滑，成品率高。

Description

一种钢焊接焊条及其制备方法

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种钢焊接焊条及其制备方法。

背景技术

新型材料是国家重点支撑发展的战略性新兴产业之一，新型焊接材料是新型钢铁材料产业化的基础材料，焊接技术作为基础制造技术之一，也是国家发展高端装备制造业新兴战略产业的重要内容。因此，发展新型焊接材料是国家产业政策引导发展的重要方向。

堆焊作为在再制造工程中的重要分支，是因为可以与母材形成典型的冶金结合。堆焊层在服役的过程中的剥落倾向小而且可以根据所需性能选择或设计堆焊合金，使材料或零件表面具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温、耐辐射等性能，在工艺上具有很大的灵活性。熔敷金属高温抗氧化性能优异、耐磨性好、洁净度高、具有良好抗疲劳性能的堆焊焊条是模具制造与修复再制造急需的焊接材料，目前我国该类焊条的性能与国外还存在较大差距。研发该类焊条对于提高焊接母材寿命具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的问题，提供一种钢焊接焊条及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种钢焊接焊条，所述焊条由焊芯和药皮两部分组成；所述药皮包括以下按重量份计的原料：

大理石 250-300份，萤石 150-200份，

钼铁 50-80份，稀土硅 30-60份，

钛白粉 10-25份，锆英石 10-20份，

稀土氧化物 5-11份，锰铁 20-30份，

镍粉 20-50份，纯碱 3-8份，

纳米氮化铬粉 10-15份。

进一步地，所述药皮包括以下按重量份计的原料：

大理石 275份，萤石 180份，

钼铁 65份，稀土硅 48份，

钛白粉 18份，锆英石 14份，

稀土氧化物 8份，锰铁 26份，

镍粉 36份，纯碱 6份，

纳米氮化铬粉 12份。

进一步地，所述稀土氧化物选自轻稀土氧化物和重稀土氧化物中的一种或两种。

进一步地，所述纯碱中Na₂CO₃≥99%、NaCl≤0.6%；镍粉中Ni≥99.9%，颗粒度≤60目。

进一步地，所述焊芯含有的成分及各成分占所述焊芯的质量百分比如下：

C：0.07-0.08%，Si：0.02-0.03%，Mn:0.4-0.6%，Cr：0.2-0.3%，Ni：0.2-0.4%，Cu：0.15-0.2%，S：0.005-0.01%，P：0.005-0.01%，Ti：0.1-0.2%，Mo：0.08-0.1%,余量为Fe。

进一步地，所述焊芯含有的成分及各成分占所述焊芯的质量百分比如下：

C：0.075%，Si：0.025%，Mn:0.5%，Cr：0.25%，Ni：0.3%，Cu：0.18%，S：0.007%，P：0.009%，Ti：0.19%，Mo：0.09%,余量为Fe。

进一步地，所述焊芯的直径为3-5mm，所述药皮的厚度为1-2mm。

一种钢焊接焊条的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备焊芯：将所述焊芯的各成分进行冶炼后，热轧成盘条，盘条经减径拉拔后，切断至指定长度制成焊芯；

（2）制备药皮：

a.按所需重量份准备好各项原料；

b. 将大理石、萤石、稀土硅、钛白粉、锆英石、稀土氧化物、纯碱和纳米氮化铬粉混合，搅拌10-15分钟，得到非合金混合粉；

c.将钼铁、锰铁和镍粉加入到所述非合金混合粉中，继续搅拌10-15分钟，得到干混粉；

d.向所述干混粉中加入干混粉总量20-30%的粘结剂，边加入粘结剂边搅拌，搅拌时间为10-15分钟，获得药皮；

（3）将药皮送入条压机内将其裹覆于所述焊芯上，经90℃烘焙2.5小时后，将温度设置为390℃烘焙2小时。

本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：

本发明焊条性能优良，焊条表面光滑，成品率高；焊接时电弧稳定、基本无飞溅，脱渣性良好 ，焊条操作性能优异，全位置焊接性能优良；焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝侵润角适中，熔敷金属理化性能适中；优化了熔敷金属的含铬量，使堆焊金属具有良好的高温抗氧化性能，显著提高了焊接母材的使用寿命；通过在药皮中加入纳米氮化铬粉，可以在堆焊金属中形成细小的氮化物间隙相，同时利用纳米氮化铬粉末细化晶粒，提高堆焊金属的高温硬度和耐磨性能，并使其具有良好的韧性、抗裂性能和抗疲劳性能；通过在药皮中添加稀土硅和稀土氧化物，降低堆焊金属夹杂物含量，使夹杂物环化，细化晶粒，改善堆焊金属的韧性、抗裂性的同时，提高高温硬度和高温稳定性，增加耐磨性和抗疲劳性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种钢焊接焊条，所述焊条由焊芯和药皮两部分组成；所述药皮包括以下按重量份计的原料：

大理石 250份，萤石 200份，

钼铁 50份，稀土硅 60份，

钛白粉 10份，锆英石 20份，

稀土氧化物 5份，锰铁 30份，

镍粉 20份，纯碱 8份，

纳米氮化铬粉 10份。

所述稀土氧化物选自轻稀土氧化物和重稀土氧化物中的一种或两种。

所述纯碱中Na₂CO₃≥99%、NaCl≤0.6%；镍粉中Ni≥99.9%，颗粒度≤60目。

所述焊芯含有的成分及各成分占所述焊芯的质量百分比如下：

C： 0.08%，Si：0.02%，Mn: 0.6%，Cr：0.2%，Ni：0.4%，Cu：0.15%，S：0.01%，P：0.005%，Ti：0.2%，Mo：0.08%,余量为Fe。

所述焊芯的直径为3mm，所述药皮的厚度为2mm。

一种钢焊接焊条的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备焊芯：将所述焊芯的各成分进行冶炼后，热轧成盘条，盘条经减径拉拔后，切断至指定长度制成焊芯；

（2）制备药皮：

a.按所需重量份准备好各项原料；

b. 将大理石、萤石、稀土硅、钛白粉、锆英石、稀土氧化物、纯碱和纳米氮化铬粉混合，搅拌10-15分钟，得到非合金混合粉；

c. 将钼铁、锰铁和镍粉加入到所述非合金混合粉中，继续搅拌10分钟，得到干混粉；

d.向所述干混粉中加入干混粉总量30%的粘结剂，边加入粘结剂边搅拌，搅拌时间为10分钟，获得药皮；

（3）将药皮送入条压机内将其裹覆于所述焊芯上，经90℃烘焙2.5小时后，将温度设置为390℃烘焙2小时。

实施例2

一种钢焊接焊条，所述焊条由焊芯和药皮两部分组成；所述药皮包括以下按重量份计的原料：

大理石 300份，萤石 150份，

钼铁 80份，稀土硅 30份，

钛白粉 25份，锆英石 10份，

稀土氧化物 11份，锰铁 20份，

镍粉 50份，纯碱 3份，

纳米氮化铬粉 15份。

所述稀土氧化物选自轻稀土氧化物和重稀土氧化物中的一种或两种。

所述纯碱中Na₂CO₃≥99%、NaCl≤0.6%；镍粉中Ni≥99.9%，颗粒度≤60目。

所述焊芯含有的成分及各成分占所述焊芯的质量百分比如下：

C：0.07%，Si： 0.03%，Mn:0.4%，Cr： -0.3%，Ni：0.2%，Cu： 0.2%，S：0.005%，P： 0.01%，Ti：0.1%，Mo： 0.1%,余量为Fe。

所述焊芯的直径为3mm，所述药皮的厚度为2mm。

一种钢焊接焊条的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备焊芯：将所述焊芯的各成分进行冶炼后，热轧成盘条，盘条经减径拉拔后，切断至指定长度制成焊芯；

（2）制备药皮：

a.按所需重量份准备好各项原料；

b. 将大理石、萤石、稀土硅、钛白粉、锆英石、稀土氧化物、纯碱和纳米氮化铬粉混合，搅拌10分钟，得到非合金混合粉；

c. 将钼铁、锰铁和镍粉加入到所述非合金混合粉中，继续搅拌15分钟，得到干混粉；

d.向所述干混粉中加入干混粉总量20%的粘结剂，边加入粘结剂边搅拌，搅拌时间为15分钟，获得药皮；

（3）将药皮送入条压机内将其裹覆于所述焊芯上，经90℃烘焙2.5小时后，将温度设置为390℃烘焙2小时。

实施例3

一种钢焊接焊条，所述焊条由焊芯和药皮两部分组成；所述药皮包括以下按重量份计的原料：

大理石 275份，萤石 180份，

钼铁 65份，稀土硅 48份，

钛白粉 18份，锆英石 14份，

稀土氧化物 8份，锰铁 26份，

镍粉 36份，纯碱 6份，

纳米氮化铬粉 12份。

所述稀土氧化物选自轻稀土氧化物和重稀土氧化物中的一种或两种。

所述纯碱中Na₂CO₃≥99%、NaCl≤0.6%；镍粉中Ni≥99.9%，颗粒度≤60目。

所述焊芯含有的成分及各成分占所述焊芯的质量百分比如下：

C：0.075%，Si：0.025%，Mn:0.5%，Cr：0.25%，Ni：0.3%，Cu：0.18%，S：0.007%，P：0.009%，Ti：0.19%，Mo：0.09%,余量为Fe。

所述焊芯的直径为4mm，所述药皮的厚度为1mm。

一种钢焊接焊条的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备焊芯：将所述焊芯的各成分进行冶炼后，热轧成盘条，盘条经减径拉拔后，切断至指定长度制成焊芯；

（2）制备药皮：

a.按所需重量份准备好各项原料；

b. 将大理石、萤石、稀土硅、钛白粉、锆英石、稀土氧化物、纯碱和纳米氮化铬粉混合，搅拌13分钟，得到非合金混合粉；

c. 将钼铁、锰铁和镍粉加入到所述非合金混合粉中，继续搅拌12分钟，得到干混粉；

d.向所述干混粉中加入干混粉总量25%的粘结剂，边加入粘结剂边搅拌，搅拌时间为13分钟，获得药皮；

（3）将药皮送入条压机内将其裹覆于所述焊芯上，经90℃烘焙2.5小时后，将温度设置为390℃烘焙2小时。

本发明焊条性能优良，焊条表面光滑，成品率；焊接时电弧稳定、基本无飞溅，脱渣性良好 ，焊条操作性能优异，全位置焊接性能优良；焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝侵润角适中，熔敷金属理化性能适中；优化了熔敷金属的含铬量，使堆焊金属具有良好的高温抗氧化性能，显著提高了焊接母材的使用寿命；通过在药皮中加入纳米氮化铬粉，可以在堆焊金属中形成细小的氮化物间隙相，同时利用纳米氮化铬粉末细化晶粒，提高堆焊金属的高温硬度和耐磨性能，并使其具有良好的韧性、抗裂性能和抗疲劳性能；通过在药皮中添加稀土硅和稀土氧化物，降低堆焊金属夹杂物含量，使夹杂物环化，细化晶粒，改善堆焊金属的韧性、抗裂性的同时，提高高温硬度和高温稳定性，增加耐磨性和抗疲劳性能。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钢焊接焊条，所述焊条由焊芯和药皮两部分组成；其特征在于，所述药皮包括以下按重量份计的原料：

大理石 250-300份，萤石 150-200份，

钼铁 50-80份，稀土硅 30-60份，

钛白粉 10-25份，锆英石 10-20份，

稀土氧化物 5-11份，锰铁 20-30份，

镍粉 20-50份，纯碱 3-8份，

纳米氮化铬粉 10-15份。

2.根据权利要求1所述的一种钢焊接焊条，其特征在于，所述药皮包括以下按重量份计的原料：

大理石 275份，萤石 180份，

钼铁 65份，稀土硅 48份，

钛白粉 18份，锆英石 14份，

稀土氧化物 8份，锰铁 26份，

镍粉 36份，纯碱 6份，

纳米氮化铬粉 12份。

3.根据权利要求1所述的一种钢焊接焊条，其特征在于，所述稀土氧化物选自轻稀土氧化物和重稀土氧化物中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种钢焊接焊条，其特征在于，所述纯碱中Na₂CO₃≥99%、NaCl≤0.6%；镍粉中Ni≥99.9%，颗粒度≤60目。

5.根据权利要求1所述的一种钢焊接焊条，其特征在于，所述焊芯含有的成分及各成分占所述焊芯的质量百分比如下：

C：0.07-0.08%，Si：0.02-0.03%，Mn:0.4-0.6%，Cr：0.2-0.3%，Ni：0.2-0.4%，Cu：0.15-0.2%，S：0.005-0.01%，P：0.005-0.01%，Ti：0.1-0.2%，Mo：0.08-0.1%,余量为Fe。

6.根据权利要求5所述的一种钢焊接焊条，其特征在于，所述焊芯含有的成分及各成分占所述焊芯的质量百分比如下：

C：0.075%，Si：0.025%，Mn:0.5%，Cr：0.25%，Ni：0.3%，Cu：0.18%，S：0.007%，P：0.009%，Ti：0.19%，Mo：0.09%,余量为Fe。

7.根据权利要求1所述的一种钢焊接焊条，其特征在于，所述焊芯的直径为3-5mm，所述药皮的厚度为1-2mm。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述的钢焊接焊条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备焊芯：将所述焊芯的各成分进行冶炼后，热轧成盘条，盘条经减径拉拔后，切断至指定长度制成焊芯；

（2）制备药皮：

a.按所需重量份准备好各项原料；

b. 将大理石、萤石、稀土硅、钛白粉、锆英石、稀土氧化物、纯碱和纳米氮化铬粉混合，搅拌10-15分钟，得到非合金混合粉；

c. 将钼铁、锰铁和镍粉加入到所述非合金混合粉中，继续搅拌10-15分钟，得到干混粉；

d.向所述干混粉中加入干混粉总量20-30%的粘结剂，边加入粘结剂边搅拌，搅拌时间为10-15分钟，获得药皮；

（3）将药皮送入条压机内将其裹覆于所述焊芯上，经90℃烘焙2.5小时后，将温度设置为390℃烘焙2小时。