一種高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲，該藥芯焊絲的焊芯包括：合金成分、第一活性劑、第二活性劑，其中，第一活性劑為氧化鎂、硅鈣鋇鋁合金和氟化鈣；第二活性劑為氧化鈰、氧化鉺、硅酸錳、氟硼酸鉀、碳酸鉀與鉀水玻璃的燒結(jié)物；該藥芯焊絲的熔敷金屬中Ti、Nb、V的含量為：Ti 1.8～4.0wt％、Nb 0.8～3.0wt％、V 1.0～6.0wt％。其制備方法包括：(1)準(zhǔn)備焊芯原料，粒度控制在60目以下；(2)將第二活性劑對應(yīng)的各組分混合后燒結(jié)，破碎至60目以下；(3)將合金原料與第一活性劑、及第二活性劑混合均勻裝入鋼帶中，制成堆焊用藥芯焊絲。本發(fā)明堆焊合金硬度高，晶粒細(xì)小，耐磨性優(yōu)良，韌性好，裂紋敏感性低，能夠促使高鈦鈮釩聯(lián)合強(qiáng)化的埋弧堆焊焊絲得到廣泛的應(yīng)用。
【專利說明】一種高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲及其制備方法，屬于焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] Ti、Nb、V是強(qiáng)烈的碳、氮化物形成元素，特別是TiC具有很高的熔點(diǎn)，且硬度是在 MC系碳化物中最高的，是耐磨堆焊材料中極為理想的強(qiáng)化相。細(xì)小彌散分布的TiC、NbC、 VC對阻礙晶粒的長大起到良好的作用，同時(shí)，Ti、Nb、V可以與溶解于焊接熔池中的氮形成 (Ti，Nb, V)N或（Ti, Nb, V)(N，C)。這些顆粒均能阻止形變奧氏體的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生及奧 氏體再結(jié)晶晶粒的長大，細(xì)化晶粒，起到細(xì)晶強(qiáng)化的作用。因此Ti、Nb、V成為高性能堆焊材 料獲得優(yōu)良力學(xué)性能的首選。
[0003] 然而在埋弧堆焊過程中，需要焊劑進(jìn)行熔池及焊道的保護(hù)，焊劑在高溫下熔化，液 態(tài)熔渣與正在結(jié)晶的焊縫金屬表面進(jìn)行反應(yīng)，直到熔渣凝固時(shí)為止。反應(yīng)的產(chǎn)物是在金屬 表面上形成一層氧化膜，這層氧化膜在一定條件下對渣殼脫落起著決定性的作用。堆焊藥 芯焊絲中存在數(shù)量較多的 Cr、Ti、Nb、V等元素時(shí)，當(dāng)焊道溫度大于800°C時(shí)，金屬離子的擴(kuò) 散系數(shù)比氧的擴(kuò)散系數(shù)要大，氧化膜就會(huì)富集這些元素的氧化物，造成脫渣困難。同時(shí)這些 氧化物Ti0、Nb0的晶格尺寸一般均比FeO與a -Fe的晶格尺寸更相近，造成脫渣性能更差。 同時(shí)TI、Nb、V高溫氧化性強(qiáng)，因此堆焊過程中形成的氧化物數(shù)量多，導(dǎo)致焊道成型鋪展性 及浸潤性不好了。因此，如何提高高Ti、Nb、V強(qiáng)化的堆焊焊絲的脫渣性能成了制取高性能 堆焊焊絲的迫切需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對目前具有優(yōu)良力學(xué)性能的高Ti、Nb、V埋弧堆焊合金與脫渣性、成型性不能兼 顧的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良的脫渣性能及成型性能的高鈦鈮釩強(qiáng)化的 埋弧堆焊藥芯焊絲。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲的制備方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲，該藥芯焊絲的焊芯包括以下成分：合金成分、第 一活性劑、第二活性劑，其中，第一活性劑為氧化鎂、硅鈣鋇鋁合金和氟化鈣，粒度控制在80 目以下；第二活性劑為氧化鈰、氧化鉺、硅酸錳、氟硼酸鉀、碳酸鉀與鉀水玻璃的燒結(jié)物；該 藥芯焊絲的熔敷金屬中Ti、Nb、V的含量為：TiL 8?4. 0wt%、Nb 0. 8?3. 0wt%、V I. 0? 6. Owt % 〇
[0008] 本發(fā)明的高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲中，根據(jù)對堆焊熔敷金屬組成具體要求選擇 合金成分，主要包括鉻、碳、錳、硅、鐵、鈦、鈮、釩等。
[0009] 本發(fā)明的高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲中加入了活性劑，其中第一活性劑的加入用 于調(diào)整焊道的成型、浸潤性及部分去除夾雜，防止在焊縫金屬表面生成數(shù)量眾多的氧化物， 避免熔渣在焊縫表面產(chǎn)生外延共生的礦物體。第二活性劑用于調(diào)整渣的活度，利于脫渣，同 時(shí)具有改善焊道成型、浸潤性等作用。
[0010] 優(yōu)選地，所述第一活性劑中各組分的質(zhì)量百分含量分別為：氧化鎂1〇?80%，硅 鈣鋇鋁合金0?50 %，氟化鈣10?90 %。
[0011] 優(yōu)選地，所述第二活性劑的燒結(jié)原料中各組分之間的配比為：碳酸鉀10?46%， 硅酸錳8?60%，氧化鈰0?37%，氧化鉺0?10%，氟硼酸鉀0?24%，鉀水玻璃20? 25%。
[0012] 所述鉀水玻璃的模數(shù)為3,波鎂度為40° Β?。
[0013] 優(yōu)選地，所述第一活性劑和第二活性劑的總量占整個(gè)焊芯的8?36%。
[0014] 為保證堆焊藥芯焊絲中Ti、Nb、V的含量，本發(fā)明的堆焊藥芯焊絲采用的填充系數(shù) 為 30%。
[0015] 一種所述高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲的制備方法，包括以下步驟：
[0016] (1)準(zhǔn)備焊芯原料，合金原料的粒度控制在60目以下，第一活性劑的粒度控制在 80目以下；
[0017] ⑵將第二活性劑對應(yīng)的各組分混合后燒結(jié)，燒結(jié)溫度為150°c，燒結(jié)時(shí)間約a， 燒結(jié)后的物質(zhì)進(jìn)行破碎處理，粒度控制在60目以下；
[0018] (3)將合金原料與第一活性劑、及第二活性劑混合均勻裝入鋼帶中，制成堆焊用藥 芯焊絲。
[0019] 藥芯焊絲的制作屬于工業(yè)成熟技術(shù)，其原理是：購買藥芯焊絲專用低碳鋼薄鋼帶， 用專用設(shè)備將薄鋼帶軋成半圓形狀如U型等，將合金粉末加入形成焊芯，乳制封口，形成了 很長很細(xì)的包有焊芯的金屬管，然后經(jīng)過乳制或冷拉拔，形成直徑為Φ2. 4mm?Φ4_的藥 芯焊絲成品。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0021] 本發(fā)明堆焊合金硬度高，晶粒細(xì)小，耐磨性優(yōu)良，韌性好，同時(shí)裂紋敏感性低，能夠 促使高鈦鈮釩聯(lián)合強(qiáng)化的埋弧堆焊焊絲得到廣泛的應(yīng)用。
[0022] 本發(fā)明的焊絲具有良好的脫渣性及成型性，同時(shí)由于焊芯中加入了數(shù)量眾多的鈦 鈮釩有利于晶粒細(xì)化（本發(fā)明中獲得的晶粒一般小于30 μ m)，晶粒細(xì)化有利于堆焊材料強(qiáng) 韌性能及力學(xué)性能的提高，可用于大直徑的支承輥、工作輥、熱軋輥、磨煤輥、葉片、破碎輥、 破碎機(jī)錘頭等產(chǎn)品的堆焊修復(fù)和預(yù)保護(hù)，既可作為緩沖層也可作為工作層。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但所列舉的實(shí)施例并不用于限制本 發(fā)明。
[0024] 實(shí)施例
[0025] 1、第一活性劑的混合比例
[0026] 將第一活性劑的物質(zhì)按比例混合，粒度控制在80目以下。其中氧化鎂的含量為 10?80%，硅鈣鋇鋁合金的含量為0?50%，氟化鈣的含量為10?90%，典型的比例如表 1所示：
[0027] 表1第一活性劑組成的比例關(guān)系（總重為IOOOg)
[0028]

【權(quán)利要求】
1. 一種高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲，其特征在于，該藥芯焊絲的焊芯包括以下成分： 合金成分、第一活性劑、第二活性劑，其中，第一活性劑為氧化鎂、硅鈣鋇鋁合金和氟化鈣， 粒度控制在80目以下；第二活性劑為氧化鈰、氧化鉺、硅酸錳、氟硼酸鉀、碳酸鉀與鉀水玻 璃的燒結(jié)物；該藥芯焊絲的熔敷金屬中Ti、Nb、V的含量為：Ti 1. 8?4. Owt%、Nb 0. 8? 3. Owt %、V 1. 0 ?6. Owt %。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲，其特征在于，所述第一活性劑 中各組分的質(zhì)量百分含量分別為：氧化鎂10?80 %，硅鈣鋇鋁合金0?50 %，氟化鈣10? 90%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲，其特征在于，所述第二活性劑 的燒結(jié)原料中各組分之間的配比為：碳酸鉀10?46 %，硅酸錳8?60 %，氧化鈰0?37 %， 氧化鉺0?10%，氟硼酸鉀0?24%，鉀水玻璃20?25%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲，其特征在于，所述鉀水玻璃的 模數(shù)為3,波鎂度為40° B6。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲，其特征在于，所述第一活性劑 和第二活性劑的總量占整個(gè)焊芯的8?36%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲，其特征在于，所述高鈦高鈮埋 弧堆焊藥芯焊絲的填充系數(shù)為30%。
7. -種權(quán)利要求1所述的高鈦高鈮埋弧堆焊藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，包括 以下步驟： (1) 準(zhǔn)備焊芯原料，合金原料的粒度控制在60目以下，第一活性劑的粒度控制在80目 以下； (2) 將第二活性劑對應(yīng)的各組分混合后燒結(jié)，燒結(jié)溫度為150°C，燒結(jié)時(shí)間約2h，燒結(jié) 后的物質(zhì)進(jìn)行破碎處理，粒度控制在60目以下； (3) 將合金原料與第一活性劑、及第二活性劑混合均勻裝入鋼帶中，制成堆焊用藥芯焊 絲。
【文檔編號】B23K35/24GK104384745SQ201410504391
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】王清寶, 眭向榮, 張振邦, 沈亞威, 王立志, 肖靜, 白波 申請人:中冶建筑研究總院有限公司, 遼寧民盛重工有限公司