一種低碳鋼帶制備含金紅石藥芯粉的無縫管焊絲加工方法
【專利摘要】一種低碳鋼帶制備含金紅石藥芯粉的無縫管焊絲加工方法，按重量百分比將30～50的金紅石、2～5的脫水長石、5～10的硅鐵、1～8的鈦鐵、5～15的金屬錳、2～5的鋯英砂、3～8的鎂砂、2～6的石英、0.5～2金屬鋯以及余量的鐵粉充分攪拌均勻制成所述金紅石藥芯粉并存放于加藥裝置中待用，將低碳鋼帶軋制成U形鋼帶，在2～10m/s軋速下將藥芯粉填入U形鋼帶中，填充率控制在14～18%，之后被軋制成直徑為D的有縫管，并通過激光焊接機或是所述高頻焊接機的在線焊接為無縫管焊絲管坯，將無縫管焊絲管坯實施500～1200℃的高頻退火，再通過冷拔機被減徑至D1無縫管焊絲并鍍銅制備出含有金紅石藥芯粉的無縫管焊絲。
【專利說明】—種低碳鋼帶制備含金紅石藥芯粉的無縫管焊絲加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種低碳鋼帶制備含金紅石藥芯粉的無縫管焊絲加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由金屬帶卷裹藥芯能夠制備出有縫金屬管焊絲或是無縫金屬管焊絲，從使用性能上講無縫金屬管焊絲遠優(yōu)于有縫金屬管焊絲，無縫金屬管焊絲多用于海洋工程或是大型艦船等尖端科技工業(yè)的制造，但無縫金屬管焊絲的加工方法一直受到國外焊材廠商的技術(shù)保密和封鎖。
[0003]有報道稱國內(nèi)已制備出無縫鋁管焊絲，它采用熔煉鋁或鋁合金鑄錠，經(jīng)均勻化退火、扒皮后用雙動擠壓法填壓金屬鹵化物并被擠壓成管狀焊絲毛坯，然后將管狀焊絲毛坯拉拔減徑后制備出無縫鋁管焊絲。該加工方法只能用于如鋁類熔點較低、塑性較好的金屬，對于如鋼類熔點較高、塑性較差的金屬不適用。
[0004]另據(jù)稱，有采用振動加粉的加工方法來生產(chǎn)無縫碳鋼管焊絲，但該加工方法的最大問題是不能實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，加工出的焊絲長度有限，振動加粉時容易出現(xiàn)藥粉分層現(xiàn)象，藥粉分層會導(dǎo)致焊絲的成分不均勻，影響焊接質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種低碳鋼帶制備含金紅石藥芯粉的無縫管焊絲加工方法，該無縫管焊絲加工方法主要解決一下問題:
對低碳鋼帶提出技術(shù)要求；對金紅石藥芯粉的配制比例提出要求；對低碳鋼帶被軋制成直徑為D的有縫管以及最終制`備出含金紅石藥芯粉的無縫管焊絲的加工過程提出要求；無縫管焊絲的各項技術(shù)指標參考值。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種低碳鋼帶制備含金紅石藥芯粉的無縫管焊絲加工方法，所述低碳鋼帶的化學(xué)成分按重量百分比的含量要求如下:
C:≤ 0.15%、Mn..( 0.60%、S..( 0.025%、P:≤ 0.1%，余量為 Fe ；
所述低碳鋼帶的性能指標要求如下:
顯微硬度不大于180 HV，抗拉強度不小于270 MPa，斷后伸長率不小于38% ；
所述金紅石藥芯粉中含有金紅石、脫水長石、硅鐵、鈦鐵、金屬錳、鋯英砂、鎂砂、石英、金屬鋯以及鐵粉；
無縫管焊絲加工方法涉及到第一軋輥機、加藥裝置、第二軋輥機、激光焊接機、高頻焊接機、高頻退火、冷拔機以及鍍銅；設(shè)定低碳鋼帶的寬度=3.14D，其中D為有縫管的軋制直徑;
本發(fā)明的特征如下:
按重量百分比將30~50%的金紅石、2~5%的脫水長石、5~10%的硅鐵、I~8%的鈦鐵、5~15%的金屬錳、2~5%的鋯英砂、3~8%的鎂砂、2~6%的石英、0.5~2%金屬鋯以及余量的鐵粉充分攪拌均勻制成所述金紅石藥芯粉，然后將所述金紅石藥芯粉存放于所述加藥裝置中待用；
將寬度=3.14D的所述低碳鋼帶通過所述第一軋輥機先被軋制成U形鋼帶，所述U形鋼帶的軋制速度控制在2~10m/s,在2~10m/s的軋速下通過所述加藥裝置往所述U形鋼帶中填充已配制好的所述金紅石藥芯粉，所述金紅石藥芯粉在所述U形鋼帶中的填充率控制在14~18%，填充完所述金紅石藥芯粉的所述U形鋼帶再通過所述第二軋輥機被軋制成直徑為D的有縫管，此時所述有縫管的軋制速度與所述U形鋼帶的軋制速度匹配，所述有縫管的軋制縫再經(jīng)所述激光焊接機或是所述高頻焊接機的在線連續(xù)焊合被加工成直徑為D的無縫管焊絲管坯，所述在線連續(xù)焊合的焊速與所述U形鋼帶的軋制速度匹配，所述激光焊接機的功率控制在2000~10000W，所述高頻焊接機的功率控制在1000~10000W，之后將所述無縫管焊絲管坯在所述在線連續(xù)焊合的焊速下實施所述高頻退火，所述高頻退火的溫度控制在500~1200 °C，經(jīng)所述高頻退火的所述無縫管焊絲管坯空冷至室溫后再通過冷拔機被減徑至D1無縫管焊絲，所述D1 ^ 1.0mm且D1 <D，所述無縫管焊絲再按常規(guī)技術(shù)進行所述鍍銅，所述鍍銅后即可制備出含有金紅石藥芯粉的無縫管焊絲。
[0007]上述金紅石藥芯粉按重量百分比的最佳配制比例和對應(yīng)的加工參數(shù)如下:
30%的金紅石、5%的脫水長石、6%的硅鐵、5%的鈦鐵、15%的金屬錳、3%的鋯英砂、3%的鎂砂、6%的石英、0.5%的金屬鋯以及余量的鐵粉；
所述軋制速度2 m/s，所述填充率16%，所述激光焊接機的功率控制在2000 W，所述高頻退火的溫度控制在500 V，所述D1=L 2mm。 [0008]上述金紅石藥芯粉按重量百分比的最佳配制比例和對應(yīng)的加工參數(shù)如下:
45%的金紅石、2%的脫水長石、5%的硅鐵、8%的鈦鐵、10%的金屬錳、5%的鋯英砂、3%的鎂砂、2%的石英、2%的金屬鋯以及余量的鐵粉；
所述軋制速度5 m/s，所述填充率18%，所述高頻焊接機的功率控制在5000 W，所述高頻退火的溫度控制在1200 V，所述D1=L 4mm。
[0009]上述金紅石藥芯粉按重量百分比的最佳配制比例和對應(yīng)的加工參數(shù)如下:
50%的金紅石、3%的脫水長石、10%的硅鐵、1%的鈦鐵、5%的金屬錳、2%的鋯英砂、8%的鎂砂、3%的石英、1.5%金屬鋯以及余量的鐵粉；
所述軋制速度10 m/s，所述填充率14%，所述激光焊接機的功率控制在10000 W，所述高頻退火的溫度控制在800 V,所述D1=L Omm。
[0010]由于采用如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下積極效果:
1、本發(fā)明含有金紅石藥芯粉的無縫管焊絲，其擴散氫含量一般小于5ml/100g，超低的擴散氫可以有效降低焊縫金屬的裂紋發(fā)生率，耐氣孔性能高。
[0011]2、本發(fā)明通過在線連續(xù)焊合后被加工成直徑為D的無縫管焊絲管坯，無縫管焊絲管坯內(nèi)的金紅石藥芯粉不會產(chǎn)生受潮現(xiàn)象，抗吸性提高可使無縫管焊絲長時間儲存于潮濕環(huán)境中而不需要烘干。
[0012]3、本發(fā)明實施的鍍銅處理能提高電流輸送能力，鍍銅后無縫管焊絲的耐銹性能同樣得到提高，最終提高無縫管焊絲的送絲性能，降低導(dǎo)電嘴的磨損量。
[0013]4、由于低碳鋼帶通過在線連續(xù)焊合，進而消除了有縫間隙，使無縫管焊絲的斷面形狀均勻且剛性好，無縫管焊絲在使用時不易產(chǎn)生扭曲變形，送絲性能和焊絲對準性得到極大提高，電弧更加穩(wěn)定，可以用于機械化程度更高的全自動機器人焊接，顯著提高焊接效率，節(jié)省綜合成本。
[0014]5、高頻退火能降低金紅石藥芯粉及附著在鋼皮表面的水分，因為水分是氫的主要來源之一。
[0015]6、本發(fā)明制備出的無縫管焊絲能用于海洋工程、艦船制造、橋梁、建筑、石油化工等尖端科技工業(yè)的制造，尤其能用于490MPa級聞強鋼的焊接。
[0016]7、無縫管焊絲具有良好的焊接工藝性，力學(xué)性能穩(wěn)定，擴散氫低，抗吸潮性強，耐銹性能優(yōu)異。
【具體實施方式】
[0017]通過下面的實施例可以更詳細的解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于下面的實施例，公開本發(fā)明的目的旨在保護本發(fā)明范圍內(nèi)的一切變化和改進。
[0018]金紅石是主要的造渣劑和電弧穩(wěn)定劑，能調(diào)節(jié)焊渣的熔點和粘度，改善焊縫的成型和脫渣，加入量以30?50%為宜。
[0019]脫水長石中的Na2O和K2O可以提高電弧的穩(wěn)定性并起到穩(wěn)弧作用，脫水長石中的SiO2和Al2O3可以調(diào)節(jié)鐵水和渣的粘度，有利于全位置焊接；但是加入量太高會引起煙塵和飛濺增加，因此脫水長石的加入量應(yīng)控制在2?5%之間。
[0020]加入硅鐵的主要目的在于脫氧，脫氧產(chǎn)物進入熔敷金屬可以提高焊縫金屬的抗拉強度，因為硅能溶于鐵素體和奧氏體中提高低碳鋼帶的硬度和強度，其作用僅次于磷；加入量過低時脫氧不足容易產(chǎn)生氣孔，但過高時將顯著降低焊縫的塑性和韌性，因此硅鐵的加入量控制在5?10%。
[0021]加入鈦鐵的主要目的在于脫氧，此外鈦的氧化物被認為可作為較強的氫陷阱，能固化大量的氫，從而有效降低熔敷金屬擴散氫的含量；由于Ti與氧的親合力很大，焊縫中的Ti以微小顆粒氧化物的形式如TiO、Ti203、TiO2彌散分布于焊縫中，非常容易成為針狀鐵素體的形核核心，有利形成針狀鐵素體組織，從而提高焊縫金屬的韌性，鈦鐵的加入量宜控制在I?8%。
[0022]加入金屬錳的主要目的在于脫氧的同時提高焊縫金屬的抗拉強度和韌性，加入含量過低導(dǎo)致焊縫金屬強度過低，加入含量過高導(dǎo)致焊縫金屬強度過高而韌性下降，因此金屬錳的加入量以5?15%為宜。
[0023]鋯英砂、鎂砂和石英可以調(diào)節(jié)渣的熔點和粘度，適應(yīng)用于全位置焊接，此外石英還可以調(diào)高渣的鋪展性，有利于焊縫成形。
[0024]利用金屬鋯的細晶強化作用可以提高焊縫金屬的強度和韌性，達到強韌匹配，力口入量以0.5?2%為宜。
[0025]將上述物品一同放入攪拌器充分攪拌均勻后配制成所述金紅石藥芯粉，然后將所述金紅石藥芯粉存放于所述加藥裝置中待用即可，所述加藥裝置為密閉漏斗狀且配置有藥粉流速控制閥，根據(jù)所述U形鋼帶的軋制速度來控制所述金紅石藥芯粉的填充量，以保證所述金紅石藥芯粉的填充率能控制在本發(fā)明的要求之中，填充率只跟被軋制成直徑為D的有縫管相關(guān)，在直徑為D的截面上具有所述金紅石藥芯粉填充量的大小稱其為填充率。[0026]將寬度=3.14D的所述低碳鋼帶通過所述第一軋輥機先被軋制成U形鋼帶，這表明所述第一軋輥機的軋輥能將薄壁所述低碳鋼帶軋制成U形鋼帶，所述低碳鋼帶的厚度要根據(jù)之后得到直徑為D1的無縫管焊絲相匹配，如所述D1=L Omm,則建議所述低碳鋼帶的厚度不要大于0.3mm。同理所述第二軋輥機的軋輥能將所述U形鋼帶軋制成直徑為D的有縫管，在同一種軋制速度控制下，所述第一軋輥機與所述第二軋輥機能保持同步在線，對提高軋制效率是非常明顯的，而且這個軋制速度是與所述激光焊接機或是所述高頻焊接機的在線連續(xù)焊合焊速以及所述高頻退火是相互匹配的，其生產(chǎn)效率更高。
[0027]未敘加工方法參見技術(shù)方案，不另贅述。
[0028]下表是本發(fā)明三個最佳金紅石藥芯粉的百分重量配比。
【權(quán)利要求】
1.一種低碳鋼帶制備含金紅石藥芯粉的無縫管焊絲加工方法，所述低碳鋼帶的化學(xué)成分按重量百分比的含量要求如下:
C:≤ 0.15%、Mn:≤ 0.60%、S..≤ 0.025%、P.≤0.1%，余量為 Fe ； 所述低碳鋼帶的性能指標要求如下: 顯微硬度不大于180 HV，抗拉強度不小于270 MPa，斷后伸長率不小于38%; 所述金紅石藥芯粉中含有金紅石、脫水長石、硅鐵、鈦鐵、金屬錳、鋯英砂、鎂砂、石英、金屬鋯以及鐵粉； 無縫管焊絲加工方法涉及到第一軋輥機、加藥裝置、第二軋輥機、激光焊接機、高頻焊接機、高頻退火、冷拔機以及鍍銅；設(shè)定低碳鋼帶的寬度=3.14D，其中D為有縫管的軋制直徑；其特征是: 按重量百分比將30~50%的金紅石、2~5%的脫水長石、5~10%的硅鐵、I~8%的鈦鐵、5~15%的金屬錳、2~5%的鋯英砂、3~8%的鎂砂、2~6%的石英、0.5~2%金屬鋯以及余量的鐵粉充分攪拌均勻制成所述金紅石藥芯粉，然后將所述金紅石藥芯粉存放于所述加藥裝置中待用； 將寬度=3.14D的所述低碳鋼帶通過所述第一軋輥機先被軋制成U形鋼帶，所述U形鋼帶的軋制速度控制在2~10m/s,在2~10m/s的軋速下通過所述加藥裝置往所述U形鋼帶中填充已配制好的所述金紅石藥芯粉，所述金紅石藥芯粉在所述U形鋼帶中的填充率控制在14~18%，填充完所述金紅石藥芯粉的所述U形鋼帶再通過所述第二軋輥機被軋制成直徑為D的有縫管，此時所述有縫管的軋制速度與所述U形鋼帶的軋制速度匹配，所述有縫管的軋制縫再經(jīng)所述激光焊接機或是所述高頻焊接機的在線連續(xù)焊合被加工成直徑為D的無縫管焊絲管坯，所述在線連續(xù)焊合的焊速與所述U形鋼帶的軋制速度匹配，所述激光焊接機的功率控制在2000~10000W，所述高頻焊接機的功率控制在1000~10000W，之后將所述無縫管焊絲管坯在所述在線連續(xù)焊合的焊速下實施所述高頻退火，所述高頻退火的溫度控制在500~1200 °C，經(jīng)所述高頻退火的所述無縫管焊絲管坯空冷至室溫后再通過冷拔機被減徑至D1無縫管焊絲，所述D1 ^ 1.0mm且D1 <D，所述無縫管焊絲再按常規(guī)技術(shù)進行所述鍍銅，所述鍍銅后即可制備出含有金紅石藥芯粉的無縫管焊絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低碳鋼帶制備含金紅石藥芯粉的無縫管焊絲加工方法，其特征是:金紅石藥芯粉按重量百分比的最佳配制比例和對應(yīng)的加工參數(shù)如下: 30%的金紅石、5%的脫水長石、6%的硅鐵、5%的鈦鐵、15%的金屬錳、3%的鋯英砂、3%的鎂砂、6%的石英、0.5%的金屬鋯以及余量的鐵粉； 所述軋制速度2 m/s，所述填充率16%，所述激光焊接機的功率控制在2000 W，所述高頻退火的溫度控制在500 V，所述D1=L 2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低碳鋼帶制備含金紅石藥芯粉的無縫管焊絲加工方法，其特征是:金紅石藥芯粉按重量百分比的最佳配制比例和對應(yīng)的加工參數(shù)如下: 45%的金紅石、2%的脫水長石、5%的硅鐵、8%的鈦鐵、10%的金屬錳、5%的鋯英砂、3%的鎂砂、2%的石英、2%的金屬鋯以及余量的鐵粉； 所述軋制速度5 m/s，所述填充率18%，所述高頻焊接機的功率控制在5000 W，所述高頻退火的溫度控制在1200 V，所述D1=L 4mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低碳鋼帶制備含金紅石藥芯粉的無縫管焊絲加工方法，其特征是:金紅石藥芯粉按重量百分比的最佳配制比例和對應(yīng)的加工參數(shù)如下: 50%的金紅石、3%的脫水長石、10%的硅鐵、1%的鈦鐵、5%的金屬錳、2%的鋯英砂、8%的鎂砂、3%的石英、1.5%金屬鋯以及余量的鐵粉； 所述軋制速度10 m/s，所述填充率14%，所述激光焊接機的功率控制在10000 W，所述高頻退火的溫度控制 在800 V,所述D1=L 0mm。
【文檔編號】B23K35/24GK103753055SQ201310707490
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】郭純, 孔紅雨, 張曉
申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所