專利名稱：鈦鈣型碳鋼電焊條藥皮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦鈣型碳鋼電焊條藥皮，特別涉及一種以還原鈦鈣鐵礦為主要成分的鈦鈣型碳鋼電焊條藥皮。
鈦鈣型藥皮碳鋼電焊條，從60年代初就已廣泛用于結(jié)構(gòu)鋼的焊接。而生產(chǎn)這種電焊條的廠家僅國內(nèi)就達數(shù)百家之多，其配方也各異。但較多采用的是以含TiO298%的金紅石為主要成份的配方，其成份和配比為(以重量百分比計算)金紅石10～30%、鈦白粉10～20%、鈦鐵礦8～16%、中碳錳鐵12～15%、長石6～11%、大理石4～16%、云粉6～8%、白泥8～15%、木粉1～2%、纖維素1～2%。
由于金紅石的價格昂貴，使得以金紅石為主的碳鋼藥皮電焊條成本高。此外，其多數(shù)電焊條雖然在試驗室中測試符合國家規(guī)定的機械性能標準，但由于廠家選材和配比本身存在的缺陷，在實際工程的應用中存在如下缺點和不足電弧的溶滴不夠細，電弧柔和性、穩(wěn)定性差，操作手感性不夠好;焊接電流范圍較窄，對焊接薄、厚鋼的適應性較差;液態(tài)渣的物理性質(zhì)差，對全位置焊接的適應性和對不同幾何形狀的焊縫的焊接都不夠好;抗熱裂性能差、熔敷金屬的塑性、韌性不夠穩(wěn)定;再引弧性差;藥皮耐潮性差;藥皮中的脫氧劑-中碳錳鐵用量多。
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種性能優(yōu)良、成本低的鈦鈣型碳鋼電焊條藥皮配方，以便提高電焊條的性能和降低其成本，并且擴大其在焊接工程中的應用范圍。
為此，本發(fā)明所采用的鈦鈣型碳鋼電焊條藥皮配方為還原鈦鐵礦 45～50%;
金紅石 6～9%鈦白粉 1～3%中碳錳鐵 6～8%白泥 5～8%大理石 12～14%海泡石 2～4%長石 7～9%云母 6～8%淀粉 1～2%木粉 1～2本發(fā)明鈦鈣型藥皮主要是以熔渣作電弧和熔潭保護，用熔渣來凈化熔敷金屬該鈦鈣型藥皮屬于TiO2-CaO-SiO2三元渣系，即主要用這三種成份構(gòu)成熔渣?，F(xiàn)分別闡述這三種成分的主要作用。
TiO2是良好的酸性造渣劑，其作用穩(wěn)定電弧;降低熔渣在高溫階段的粘度，利于冶金反應;隨溫度降低使熔渣粘度急驟升高，表面張力也相應增大，利于焊波造形。其缺點隨用量增加，相應使焊縫金屬的非金屬夾雜物中的SiO2量增大，而使焊縫金屬的塑性和韌性降低。
CaO在此配方中同時使用CaO和MgO，兩者性質(zhì)基本相同，是良好的堿性造渣劑。與TiO2或SiO2化合成鹽類;平衡熔渣酸堿度，降低焊縫金屬的非金屬夾雜物含量和減少SiO2成分，以提高焊縫金屬的塑性和韌性。其副作用用量多會改變?nèi)墼鼰嵛锢硇再|(zhì)而惡化焊接工藝性能。
SiO是酸性造渣劑，SiO2與CaO或MgO化合成鹽類，形成比重小、蜂窩狀輕浮盈滿的熔渣。其副作用是用量多會造成熔渣酸度高，而使熔渣高溫階段的粘度高，隨溫度降低而粘度又增加緩慢。這個物理性質(zhì)的變化正與TiO2相反，不利于冶金反應。
TiO2在本發(fā)明配方中選用還原鈦鐵礦、金紅石、鈦白粉三種原料。這三種原料雖都含有TiO2，但含其它成份不同，物理性質(zhì)不同，還原鈦鐵礦中的C和FeO都是電弧中需要的有益成份，但應控制在一定范圍。CC+1/2O2→CO起到脫氧作用，含C過高會增加飛濺。FeO需要一定的量來填充電弧中氧的氣氛，平衡熔渣的酸度。這是因為，在電弧高溫作用下，因含TiO2高的藥皮中SiO2在電弧、熔潭中容易產(chǎn)生如下置換反應
由于FeO的作用又可能產(chǎn)生以下幾種反應，最后形成鹽類
降低熔焊中熔渣的粘度，利用焊縫金屬中各種氣體向外逸出。
還原鈦鐵礦中含36～38%的Fe，增加熔敷金屬的熔敷率，提高焊接效率，起到配方中加入鐵粉同等作用。
金紅石和鈦白粉的作用是為了平衡藥皮中TiO2的含量。鈦白粉的另一作用是增加藥皮的塑性和白度。
白泥、長石、云母、海泡石的作用是一方作為平衡藥皮中SiO2的成份，此外還為了增加藥粉的壓涂性能和藥皮強度。壓涂成藥皮之前稱為藥粉，藥粉應具備一定的塑性、彈性、滑性和滑動性才能壓涂成電焊條。白泥、海泡石具有較大的塑性，云母具有較大的滑性和彈性，長石含有多量的K2O，可穩(wěn)定電弧。
中碳錳鐵是脫氧劑。
淀粉也是脫氧劑，其熔點低，起到先期脫氧作用，產(chǎn)生CO和CO2，可起到氣體保護電弧作用。
木粉除起到與淀粉同樣的脫氧和氣體保護電弧作用外，它還具有很大彈性，可增加藥粉的彈性。
其配方優(yōu)點如下1.焊接電弧有高的電離程度，電弧柔和，燃燒穩(wěn)定，在焊接操作中輕松應手，有舒適感，可得到好的焊接質(zhì)量，而且焊接效率提高近10%2.在焊接過程中獲得粘度低、體輕、活潑、盈滿、凝固塊、表面張力適中的熱物理性質(zhì)的液態(tài)熔渣。此溶渣利于平焊、立焊、橫焊、仰焊操作，利于寬焊波、窄焊波、焊波拉長、焊波堆厚的操作;利于作環(huán)形焊接，一般作環(huán)形焊可不用調(diào)整電流。
3.在電弧和熔潭過程中獲得好的冶金反應，使熔敷金屬中H2、N2、O2和非金屬夾雜物含量大為降低，從而提高焊縫金屬的塑性、沖擊韌性和抗熱裂性能。
4.所獲得由焊條端頭熔化的藥皮套筒具有輕微導電性，使再引弧容易。
5.電焊條藥皮具有一定的耐潮性，利于在潮濕現(xiàn)場焊接作業(yè)，焊接質(zhì)量不受影響，電焊條在氣溫30℃、相對濕度80°的條件下存放24小時再施焊的焊縫金屬作X射線探傷，符合Ⅱ級標準。
6.藥皮各種原料的顆粒度配比作用和含有纖維材料而使藥皮有耐彎曲性，電焊條可彎曲90°以上，能適應窄小焊接位置的焊接操作。
7.藥皮有多量鐵粉，熔敷金屬的收敷率比一般同類電焊條提高8%。
8.藥皮中氧化物質(zhì)與還原物質(zhì)采取多元平衡，而對藥皮的常規(guī)脫氧劑-中碳錳鐵用量比現(xiàn)有技術(shù)中的鈦鈣型碳鋼電焊條藥皮用量少20%左右，每噸電焊條成本可節(jié)約35元左右。
本發(fā)明較佳實施例如下(按重量百分比計)還原鈦鐵礦 45%金紅石 6%鈦白粉 2%中碳錳鐵 7%白泥 6%大理石 13%海泡石 4%長石 8%云母 6%淀粉 1%木粉 2%其配方原材料主要化學成分(重量百分比)和顆粒度要求
還原鈦鐵礦TiO2≥55% 顆粒度-40目 100%C≤0.25% -200目≤10%FeO≤7% 松裝比重≤1.8g/cm3Fe≥36% 磁選吸余≤1.3g/cm3S≤0.05% 外觀蜂窩狀黑灰色顆粒P≤0.05%金紅石TiO2≥87% 顆粒度-40目 100%C≤0.06% -140目≤10%Fe≤6% 松裝比重≤1.8g/cm3S≤0.04% 外觀棕色顆粒狀P≤0.04%鈦白粉TiO2≥98% 顆粒度-140目 100%S≤0.05% -300目≥90%P≤0.05% 松裝比重≤0.5%g/cm3中碳錳鐵Mn≥75% 顆粒度+50目 0%C≤1.5% +60目 5%Si≤2.5% -200目≤35%P≤0.3%S≤0.02%
白泥SiO260～73% 顆粒度-200目 100%Al2O315～25% -300目≥95%S≤0.05% 松裝比重≤0.6g/cm3P≤0.05% 外觀粉白色粉狀大理石CaCO2≥95% 顆粒度+50目 0S≥0.03% +60目≤5%P≤0.03 -200目≤40%松裝比重≥1外觀白色粉狀海泡石SiO260% 顆粒度-200目 100%MgO≥25% -300目≥95%S≤0.05% 松裝比重≤0.6g/cm3P≤0.05% 外觀粉白色粉狀長石SiO263～73% 顆粒度-60目 100%Al2O315～22% -200目≤50%K2O+Na2O≥12% 松裝比重≥1.1g/cm3S≤0.05% 外觀粉白色或白色P≤0.05%
云母SiO244～52% 顆粒度+24目 0%Al2O320～33% +40目≤1%-80目≤40%松裝比重≤0.4外觀綠色半透明片狀晶體K2O+Na2O≥7%S≤0.05%P≤0.05%淀粉顆粒度-60目 100%松裝比重≤0.5g/cm3外觀白色、粉狀木粉顆粒度-60目 100%松裝比重≤0.3g/cm3用此配方制成的電焊條，焊皮規(guī)格4.0mm，電焊條直徑6.40mm～6.60mm。
用上述電焊條進行焊接試驗，焊縫金屬經(jīng)過50次試驗，其試驗數(shù)據(jù)如下
σb斷裂強度δs伸長率;VJ沖擊值經(jīng)試驗證明，涂有本藥皮的鈦鈣型電焊條符合中國GBⅡ4303;中國船舶局ZCⅢ41級、英國船級社LR3級，美國船級ABS3級標準(3級是酸性焊條最高級)。
權(quán)利要求
1.一種鈦鈣型碳鋼電焊條藥皮，其成份包括金紅石、鈦鐵礦、中碳錳鐵、長石、大理石、云母、白泥、木粉和淀粉，本發(fā)明的特征在于以還原鈦鐵礦為主要成份，并填加鈦白粉、海泡石、淀粉，其具體成份和配比如下(以重量百分比計算)還原鈦鐵礦 45～50%；金紅石 6～9%鈦白粉 1～3%中碳錳鐵6～8%白泥5～8%大理石 12～14%海泡石 2～4%長石7～9%云母6～8%淀粉1～2%木粉1～2%
全文摘要
一種鈦鈣型碳鋼電焊條藥皮，以還原鈦鐵礦為主，填加金紅石、鈦白粉、中碳錳鐵、白泥、大理石、海泡石、長石、云母、淀粉和木粉。該藥皮在焊接過程電弧中各物質(zhì)可最大限度形成離子、電子形式；在高溫區(qū)產(chǎn)生低粘度熱態(tài)熔渣；在極短時間內(nèi)金屬極快熔化而又重新結(jié)晶，起到凈化金屬作用，故本發(fā)明可獲得好的焊接電弧、熱態(tài)熔渣和焊接冶金。使熔敷金屬塑性、韌性和抗熱裂性良好，提高焊接質(zhì)量，擴大其在焊接工程應用范圍。
文檔編號B23K35/22GK1077673SQ9210285
公開日1993年10月27日 申請日期1992年4月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月14日
發(fā)明者侯立尊 申請人:天津金燕焊接材料有限公司