一种奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝的制作方法
一种奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及焊丝，特别是一种奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝。
【背景技术】
[0002] 不锈钢以其优良的耐腐蚀性能得到了广泛应用。根据显微组织不同，不锈钢可分 为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀析出强化不锈钢。其中 奥氏体不锈钢的应用最为广泛，最为典型的奥氏体不锈钢18wt% Cr和8wt% Ni的不锈钢。 焊接是生产不锈钢产品的重要加工方法。
[0003] 药芯焊丝是今年来迅速发展的一种新型焊接材料，是目前焊接材料中技术含量最 高的产品。目前国内药芯焊丝品种主要分为酸性药芯焊丝和碱性药性焊丝。市场上销售的 不锈钢药芯焊丝大多数为酸性。和酸性药芯焊丝相比，碱性焊接材料具有低氢、高韧性、高 抗裂性和优异的力学性能等优点，因此重要零件的焊接一般首选碱性焊材。但是碱性药芯 焊丝在全位置焊接时，易造成焊道熔融下坠，仅适合平焊位置焊接。
[0004] 现有碱性药芯焊丝用药芯粉都是由矿物粉和合金粉组成，其中的矿物粉要加入大 理石，氧化镁等碱性物质。该类药芯焊丝有许多缺点：如，熔滴呈粗颗粒过渡，不能实现准喷 射过渡，施焊过程中飞溅大；当氧化镁加入过多会使焊缝变窄和焊道通常呈凸型。并且由于 渣的流动性太大，而不易实现全位置焊接。实际生产中为了保证焊接质量，通常会减少大理 石加入量，但这样将同时降低渣的碱性，使焊缝抗裂性差。上述弱点严重影响了碱性药芯焊 丝发展和应用。
[0005] 钢渣是一种工业固体废物。炼钢排出的渣，依炉型分为转炉渣、平炉渣、电炉渣。排 出量约为粗钢产量的15%_20%。目前钢渣的利用率仅约10%，大部分钢渣作为废物抛弃，占 用土地，污染环境，能否合理利用钢渣将关系到我国钢铁工业的健康发展。钢渣主要由CaO、 Si02、MgO、A1203、Fe20 3、MnO等氧化物及其复合化合物组成，其熔点相对纯大理石(主要成分 为CaC03)、氧化镁等氧化物的熔点更低。中国专利申请201210101538. 2公开了"一种以高 钛渣为药粉主要原料制备的药芯焊丝"，该项发明仍属于酸性药芯范畴，以高钛渣取代钛型 药芯焊丝中的金红石，达到降低药芯焊丝生产成本的目的。奥氏体不锈钢焊丝在焊接时易 产生脱碳和敏化，从而降低其耐腐蚀性能。因此以钢渣做为一种药芯焊丝的主要组分，研宄 开发一种飞溅小、烟尘少、焊缝成型好、易于脱渣、耐腐蚀性强的奥氏体不锈钢焊接用碱性 药芯焊丝成为希望解决的技术问题。
【发明内容】
[0006] 针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种奥氏体不锈 钢焊接用碱性药芯焊丝，可有效解决奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝的问题。
[0007] 本发明解决技术方案是，本发明碱性药芯焊丝是采用304低碳不锈钢带包覆药芯 粉制成，药芯粉占焊丝总质量的20。/『26%，所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣18。/『25%、 萤石12%~20%、金红石4%~10%、冰晶石1%~3%、铝镁合金1%~3%、铬粉22%~26%、电解锰 5%~10%、镍粉 6%~10%、钛粉 0. 4%-l. 0%、铌粉 0. 3%-0. 6%、锆英砂 1%~5%、钾长石 1%~4%、稳弧 剂1%~5%和余量为铁粉，球磨，混合均匀制成； 所述的钢渣是炼钢排出的渣，是工业废弃物，其成分包括有SiO2 I. 5%~3. 0%、Al2O344%~46· 5%、MgO 7%~10%、CaO 42%~45%、FeO 0· 5%~1· 5%、MnO 1. 0%~1· 5%、S 彡 0· 03% 和 P2O5^ 〇· 06% ; 所述的稳弧剂是由重量百分比计的K2O 32%和TiO2 68%混合均匀组成； 所述萤石成分为CaF2S 96%，S、P 0. 01%，余量为杂质； 所述金红石成分为TiO2:彡96%，S、P :〈0. 03%，余量为杂质； 所述冰晶石为工业一级； 所述铝镁合金粉中含Al为49. 66%，，活性金属Al+Mg>98% ; 所述铬粉纯度为Cr>99. 5% 所述电解锰粉纯度为Mn>99. 5% ; 所述镍粉纯度为Ni :彡99. 5% ; 所述钛粉纯度为Ti多97% ; 所述铌粉纯度为Nb多97% 所述的药芯粉末颗粒的粒度为70目筛通过率100%，大于180目筛通过率〈20% ; 所述的钢带厚度为〇. 25-0. 40mm，宽度为8-10 mm的304L不锈钢钢带，材质化学成分 为：C:彡 0.03%, Si :0.3-0. 6%, Μη:0· 8-1. 5%, Cr: 18-20%, Ni :8-11%, S，P:彡 0.02%;抗拉强 度：>520MPa，伸长率 >40%。
[0008] 所述的焊丝直径为Φ L 2-1. 6 mm ; 所述药芯焊丝使用过程中采用CO2气体保护，CO2气体纯度为>99. 5%。
[0009] 所述的药芯焊丝在CO2气体保护下，在抗拉强度为550MPa级奥氏体不锈钢的焊接 中的应用。
[0010] 本发明制备方法简单，原材料丰富，成本低，使用效果好，废物利用，减少环境污 染，经济和社会效益巨大。
【具体实施方式】
[0011] 以下结合实施例对本发明的【具体实施方式】作详细说明。
[0012] 本发明在具体实施中，可由以下实施例给出。
[0013] 实施例1 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为8mm，厚度为0. 4mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的23% ;再将U型槽开口处合口 形成0型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到Φ I. 6mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣18%、萤石16%、金红石8%、冰晶石1. 5%、铝镁合 金2%、电解锰粉6%、镍粉6%、铬粉25%、钛粉0. 4%、铌铁粉0. 5%、锆英砂3. 5%、钾长石1. 5%、 稳弧剂2%和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0014] 实施例2 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为l〇mm，厚度为0. 25mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的26% ;再将U型槽开口处合口 形成O型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到Φ I. 2mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣19%、萤石12%、金红石7%、冰晶石3%、铝镁合金 2%、电解锰粉6%、镍粉7%、铬粉25%、钛粉0. 5%、铌粉0. 4%、锆英砂5%、钾长石2%、稳弧剂3% 和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0015] 实施例3 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为9mm，厚度为0· 3mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的25% ;再将U型槽开口处合口 形成O型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到Φ I. 6mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣20%、萤石18%、金红石5%、冰晶石2%、铝镁合金 2%、电解锰粉5%、镍粉8%、铬粉23%、钛粉0. 7%、铌粉0. 6%、锆英砂3%、钾长石2%、稳弧剂4% 和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0016] 实施例4 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为l〇mm，厚度为〇. 25mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的24% ;再将U型槽开口处合口 形成O型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到Φ I. 4mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣23%、萤石13%、金红石8%、冰晶石3%、铝镁合金 2%、电解锰粉8%、镍粉8%、铬粉23%、钛粉0. 8%、铌粉0. 3%、锆英砂2%、钾长石1%、稳弧剂2. 5% 和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0017] 实施例5 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为9mm，厚度为0· 3mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的22% ;再将U型槽开口处合口 形成O型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到Φ I. 2mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣25%、萤石12%、金红石5%、冰晶石2%、铝镁合金 1%、电解锰粉6%、镍粉9%、铬粉24%、钛粉0. 4%、铌粉0. 6%、锆英砂4%、钾长石2%、稳弧剂1. 5% 和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0018] 实施例6 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为9mm，厚度为0. 4mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的21% ;再将U型槽开口处合口 形成O型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到φ I. 4mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣21%、萤石12%、金红石10%、冰晶石2%、铝镁合金 1. 5%、电解锰粉7%、镍粉10%、铬粉22%、钛粉0. 9%、铌粉0. 3%、锆英砂2%、钾长石2%、稳弧剂 1%和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0019] 本发明碱性药芯焊丝在CO2气体保护下，有效用于结构钢焊接，CO2的纯度> 99. 5%〇
[0020] 本发明所述药芯为粉状，其粒度为过70目筛通过率100%，大于180目筛通过率 < 20%〇
[0021] 要指出的是，本发明的创新核心在于给出了药芯的组合物，以及药芯与低碳不锈 钢带的质量比，而且本发明上述给出的实施例只是用于说明本发明的【具体实施方式】，而不 是用于限制本发明的保护范围，凡是对本领域熟练的技术人员来说，只要不离开本发明的 技术特征范围可作各种变化或修正，其本质与本发明的技术方案相同，均属于本发明的保 护范围。
[0022] 本发明经实际应用的测试，取得了非常好的有益技术效果，有关资料如下： 在实验中，设市售药芯焊丝的对比例， 药芯配料组成为：25%的TiO2,0. 6%的CaC03、3. 4%的MgO, 1. 5%的冰晶石，2%的铝镁合 金，6%的电解锰粉，6%的镍粉，25%的铬粉，0. 4%的钛粉，0. 5%的铌粉，3. 5%的锆英砂，1. 5% 的钾长石，2%的稳弧剂，余量为铁粉，稳弧剂32%K20+68%Ti02，选用304低碳不锈钢带作为本 对比例药芯焊丝外皮，最后得到Φ1. 2mm的焊丝，使用时，在常规方法使用。
[0023] 随机选取本发明实施例作为实验组，对比例中的不锈钢焊接用碱性药芯焊丝， 在CO2气体（CO 2气体纯度为：CO 2>99. 5%，H2CKO. 3%)保护下焊接304不锈钢，焊接电流 为180-260A，焊接电压为25~35V，焊接速度为0. 4m/min，气体流量为20L/min。按GB/T 25776 - 2010《焊接材料焊接工艺性能评定方法》对不锈钢药芯焊丝的焊接工艺性能（焊缝 成形、电弧稳定性、焊缝脱渣性、焊接飞溅率等）进行评价，结果如表1所示。
[0024] 焊道外观的评价以目视进行，确认焊道是否蛇行，焊道形状是否呈现凸状，是否形 成背面焊道（烧穿）。当不存在蛇行、凸状及背面焊道时，评价为优；形成不被视为问题程 度的余高高度低于2. 3mm凸状时，评价为良；蛇行、余高高度为2. 3mm以上凸状、背面焊道出 现的任一种存在时，评价为不良。
[0025] 飞溅量〈0· 50g/min 为优；0· 50g/min〈飞溅量 <L 00g/min 为良；飞溅量〉L OOg/ min时，为不良。从表1中可以看出，本发明产品焊接质量明显优于对比例，而且焊丝的熔覆 速度明显提高，和对比例相比，本发明焊丝的熔覆速度提高的百分比，如表2所示。
[0026] 表 2
本发明实施例1-6和对比例药芯焊丝进行熔敷，并按国家GB/T228-2008标准测定熔覆 金属的力学性能，其结果如表3。
[0027] 本发明实施例1-6和对比例药芯焊丝按GB/T4334-2008进行晶间腐蚀实验，其结 果如表4所示。
[0028] 表4晶间腐蚀评价级别
阶梯组织特征：晶界无腐蚀沟。混合组织特征：晶界出现腐蚀沟，但一个晶粒未被腐蚀 沟包围。
[0029] 从上述实验资料可以看出，本发明的不锈钢焊接用碱性药芯焊丝不仅具有优良的 焊接工艺性能，而且其力学性能和抗晶界腐蚀能力都有了显著提高，能更好地应用在工业 生产中，而且经实际应用，可节约成本30-50%，工作效率可提高40%以上，实现废物利用，节 约资源，减少环境污染，经济和社会效益巨大。
【主权项】
1. 一种奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝，本发明碱性药芯焊丝是采用304低碳不锈 钢带包覆药芯粉制成，其特征在于，药芯粉占焊丝总质量的20。/『26%，所述的药芯是由重量 百分比计的：钢渣18%~25%、萤石12%~20%、金红石4%~10%、冰晶石1%~3%、铝镁合金1%~3%、 铬粉22%~26%、电解锰粉5%~10%、镍粉6%~10%、钛铁粉0. 4%-1. 0%、铌铁粉0. 3%-0. 6%、锆英 砂1%~5%、钾长石1%~4%、稳弧剂1%~5%和余量为铁粉，球磨，混合均匀制成； 所述的钢渣是炼钢排出的渣，是工业废弃物，其成分包括有SiO2I. 5%~3. 0%、Al2O3 44%~46. 5%、MgO7%~10%、CaO42%~45%、FeO0? 5%~1. 5%、MnOI. 0%~1. 5%、S彡 0? 03% 和 P2O5^ 〇? 06% ; 所述的稳弧剂是由重量百分比计的K2O32%和TiO2 68%混合均匀组成。2. 根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝，其特征在于，所述的药 芯粉末颗粒的粒度为70目筛通过率100%，大于180目筛通过率〈20%。3. 根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝，其特征在于，所述的焊 丝直径为巾1. 2-I. 6mm。4. 权利要求1所述的的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在CO2气体保护下在不锈钢 焊接中的应用，CO2的纯度> 99. 5%。5. 权利要求1所述的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在抗拉强度为550MPa级奥氏 体钢不锈钢焊接中的应用。
【专利摘要】本发明涉及奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝，可有效解决奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝的问题，方法是，采用304低碳不锈钢带包覆药芯粉制成，药芯粉占焊丝总质量的20%~26%，所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣18%~25%、萤石12%~20%、金红石4%~10%、冰晶石1%~3%、铝镁合金1%~3%、铬粉22%~26%、电解锰5%~10%、镍粉6%~10%、钛粉0.4%-1.0%、铌粉0.3%-0.6%、锆英砂1%~5%、钾长石1%~4%、稳弧剂1%~5%和余量为铁粉，球磨，混合均匀制成；本发明制备方法简单，原材料丰富，成本低，使用效果好，废物利用，减少环境污染，经济和社会效益巨大。
【IPC分类】B23K35/40, B23K35/368, B23K35/30
【公开号】CN104889609
【申请号】CN201510366004
【发明人】冯纪东, 李国立, 李晓婧, 余培, 王文峰, 陈 光, 刘浩, 李宗骧
【申请人】郑州华威焊业有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月26日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及焊丝，特别是一种奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝。
【背景技术】
[0002] 不锈钢以其优良的耐腐蚀性能得到了广泛应用。根据显微组织不同，不锈钢可分 为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀析出强化不锈钢。其中 奥氏体不锈钢的应用最为广泛，最为典型的奥氏体不锈钢18wt% Cr和8wt% Ni的不锈钢。 焊接是生产不锈钢产品的重要加工方法。
[0003] 药芯焊丝是今年来迅速发展的一种新型焊接材料，是目前焊接材料中技术含量最 高的产品。目前国内药芯焊丝品种主要分为酸性药芯焊丝和碱性药性焊丝。市场上销售的 不锈钢药芯焊丝大多数为酸性。和酸性药芯焊丝相比，碱性焊接材料具有低氢、高韧性、高 抗裂性和优异的力学性能等优点，因此重要零件的焊接一般首选碱性焊材。但是碱性药芯 焊丝在全位置焊接时，易造成焊道熔融下坠，仅适合平焊位置焊接。
[0004] 现有碱性药芯焊丝用药芯粉都是由矿物粉和合金粉组成，其中的矿物粉要加入大 理石，氧化镁等碱性物质。该类药芯焊丝有许多缺点：如，熔滴呈粗颗粒过渡，不能实现准喷 射过渡，施焊过程中飞溅大；当氧化镁加入过多会使焊缝变窄和焊道通常呈凸型。并且由于 渣的流动性太大，而不易实现全位置焊接。实际生产中为了保证焊接质量，通常会减少大理 石加入量，但这样将同时降低渣的碱性，使焊缝抗裂性差。上述弱点严重影响了碱性药芯焊 丝发展和应用。
[0005] 钢渣是一种工业固体废物。炼钢排出的渣，依炉型分为转炉渣、平炉渣、电炉渣。排 出量约为粗钢产量的15%_20%。目前钢渣的利用率仅约10%，大部分钢渣作为废物抛弃，占 用土地，污染环境，能否合理利用钢渣将关系到我国钢铁工业的健康发展。钢渣主要由CaO、 Si02、MgO、A1203、Fe20 3、MnO等氧化物及其复合化合物组成，其熔点相对纯大理石(主要成分 为CaC03)、氧化镁等氧化物的熔点更低。中国专利申请201210101538. 2公开了"一种以高 钛渣为药粉主要原料制备的药芯焊丝"，该项发明仍属于酸性药芯范畴，以高钛渣取代钛型 药芯焊丝中的金红石，达到降低药芯焊丝生产成本的目的。奥氏体不锈钢焊丝在焊接时易 产生脱碳和敏化，从而降低其耐腐蚀性能。因此以钢渣做为一种药芯焊丝的主要组分，研宄 开发一种飞溅小、烟尘少、焊缝成型好、易于脱渣、耐腐蚀性强的奥氏体不锈钢焊接用碱性 药芯焊丝成为希望解决的技术问题。
【发明内容】
[0006] 针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种奥氏体不锈 钢焊接用碱性药芯焊丝，可有效解决奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝的问题。
[0007] 本发明解决技术方案是，本发明碱性药芯焊丝是采用304低碳不锈钢带包覆药芯 粉制成，药芯粉占焊丝总质量的20。/『26%，所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣18。/『25%、 萤石12%~20%、金红石4%~10%、冰晶石1%~3%、铝镁合金1%~3%、铬粉22%~26%、电解锰 5%~10%、镍粉 6%~10%、钛粉 0. 4%-l. 0%、铌粉 0. 3%-0. 6%、锆英砂 1%~5%、钾长石 1%~4%、稳弧 剂1%~5%和余量为铁粉，球磨，混合均匀制成； 所述的钢渣是炼钢排出的渣，是工业废弃物，其成分包括有SiO2 I. 5%~3. 0%、Al2O344%~46· 5%、MgO 7%~10%、CaO 42%~45%、FeO 0· 5%~1· 5%、MnO 1. 0%~1· 5%、S 彡 0· 03% 和 P2O5^ 〇· 06% ; 所述的稳弧剂是由重量百分比计的K2O 32%和TiO2 68%混合均匀组成； 所述萤石成分为CaF2S 96%，S、P 0. 01%，余量为杂质； 所述金红石成分为TiO2:彡96%，S、P :〈0. 03%，余量为杂质； 所述冰晶石为工业一级； 所述铝镁合金粉中含Al为49. 66%，，活性金属Al+Mg>98% ; 所述铬粉纯度为Cr>99. 5% 所述电解锰粉纯度为Mn>99. 5% ; 所述镍粉纯度为Ni :彡99. 5% ; 所述钛粉纯度为Ti多97% ; 所述铌粉纯度为Nb多97% 所述的药芯粉末颗粒的粒度为70目筛通过率100%，大于180目筛通过率〈20% ; 所述的钢带厚度为〇. 25-0. 40mm，宽度为8-10 mm的304L不锈钢钢带，材质化学成分 为：C:彡 0.03%, Si :0.3-0. 6%, Μη:0· 8-1. 5%, Cr: 18-20%, Ni :8-11%, S，P:彡 0.02%;抗拉强 度：>520MPa，伸长率 >40%。
[0008] 所述的焊丝直径为Φ L 2-1. 6 mm ; 所述药芯焊丝使用过程中采用CO2气体保护，CO2气体纯度为>99. 5%。
[0009] 所述的药芯焊丝在CO2气体保护下，在抗拉强度为550MPa级奥氏体不锈钢的焊接 中的应用。
[0010] 本发明制备方法简单，原材料丰富，成本低，使用效果好，废物利用，减少环境污 染，经济和社会效益巨大。
【具体实施方式】
[0011] 以下结合实施例对本发明的【具体实施方式】作详细说明。
[0012] 本发明在具体实施中，可由以下实施例给出。
[0013] 实施例1 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为8mm，厚度为0. 4mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的23% ;再将U型槽开口处合口 形成0型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到Φ I. 6mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣18%、萤石16%、金红石8%、冰晶石1. 5%、铝镁合 金2%、电解锰粉6%、镍粉6%、铬粉25%、钛粉0. 4%、铌铁粉0. 5%、锆英砂3. 5%、钾长石1. 5%、 稳弧剂2%和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0014] 实施例2 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为l〇mm，厚度为0. 25mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的26% ;再将U型槽开口处合口 形成O型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到Φ I. 2mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣19%、萤石12%、金红石7%、冰晶石3%、铝镁合金 2%、电解锰粉6%、镍粉7%、铬粉25%、钛粉0. 5%、铌粉0. 4%、锆英砂5%、钾长石2%、稳弧剂3% 和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0015] 实施例3 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为9mm，厚度为0· 3mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的25% ;再将U型槽开口处合口 形成O型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到Φ I. 6mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣20%、萤石18%、金红石5%、冰晶石2%、铝镁合金 2%、电解锰粉5%、镍粉8%、铬粉23%、钛粉0. 7%、铌粉0. 6%、锆英砂3%、钾长石2%、稳弧剂4% 和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0016] 实施例4 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为l〇mm，厚度为〇. 25mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的24% ;再将U型槽开口处合口 形成O型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到Φ I. 4mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣23%、萤石13%、金红石8%、冰晶石3%、铝镁合金 2%、电解锰粉8%、镍粉8%、铬粉23%、钛粉0. 8%、铌粉0. 3%、锆英砂2%、钾长石1%、稳弧剂2. 5% 和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0017] 实施例5 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为9mm，厚度为0· 3mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的22% ;再将U型槽开口处合口 形成O型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到Φ I. 2mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣25%、萤石12%、金红石5%、冰晶石2%、铝镁合金 1%、电解锰粉6%、镍粉9%、铬粉24%、钛粉0. 4%、铌粉0. 6%、锆英砂4%、钾长石2%、稳弧剂1. 5% 和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0018] 实施例6 本发明奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在具体实施中，该药芯焊丝是由低碳不锈钢 带和药芯构成，首先选用宽度为9mm，厚度为0. 4mm的304低碳不锈钢带，通过成型机压制 成U型；然后将药芯填充到U型槽中，药芯占药芯焊丝质量的21% ;再将U型槽开口处合口 形成O型，从而使药芯包裹其中，经拉丝机逐道拉拔、减径，得到φ I. 4mm的焊丝，即本发明 的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝； 所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣21%、萤石12%、金红石10%、冰晶石2%、铝镁合金 1. 5%、电解锰粉7%、镍粉10%、铬粉22%、钛粉0. 9%、铌粉0. 3%、锆英砂2%、钾长石2%、稳弧剂 1%和余量为铁粉，粉碎，混合均匀组成。
[0019] 本发明碱性药芯焊丝在CO2气体保护下，有效用于结构钢焊接，CO2的纯度> 99. 5%〇
[0020] 本发明所述药芯为粉状，其粒度为过70目筛通过率100%，大于180目筛通过率 < 20%〇
[0021] 要指出的是，本发明的创新核心在于给出了药芯的组合物，以及药芯与低碳不锈 钢带的质量比，而且本发明上述给出的实施例只是用于说明本发明的【具体实施方式】，而不 是用于限制本发明的保护范围，凡是对本领域熟练的技术人员来说，只要不离开本发明的 技术特征范围可作各种变化或修正，其本质与本发明的技术方案相同，均属于本发明的保 护范围。
[0022] 本发明经实际应用的测试，取得了非常好的有益技术效果，有关资料如下： 在实验中，设市售药芯焊丝的对比例， 药芯配料组成为：25%的TiO2,0. 6%的CaC03、3. 4%的MgO, 1. 5%的冰晶石，2%的铝镁合 金，6%的电解锰粉，6%的镍粉，25%的铬粉，0. 4%的钛粉，0. 5%的铌粉，3. 5%的锆英砂，1. 5% 的钾长石，2%的稳弧剂，余量为铁粉，稳弧剂32%K20+68%Ti02，选用304低碳不锈钢带作为本 对比例药芯焊丝外皮，最后得到Φ1. 2mm的焊丝，使用时，在常规方法使用。
[0023] 随机选取本发明实施例作为实验组，对比例中的不锈钢焊接用碱性药芯焊丝， 在CO2气体（CO 2气体纯度为：CO 2>99. 5%，H2CKO. 3%)保护下焊接304不锈钢，焊接电流 为180-260A，焊接电压为25~35V，焊接速度为0. 4m/min，气体流量为20L/min。按GB/T 25776 - 2010《焊接材料焊接工艺性能评定方法》对不锈钢药芯焊丝的焊接工艺性能（焊缝 成形、电弧稳定性、焊缝脱渣性、焊接飞溅率等）进行评价，结果如表1所示。
[0024] 焊道外观的评价以目视进行，确认焊道是否蛇行，焊道形状是否呈现凸状，是否形 成背面焊道（烧穿）。当不存在蛇行、凸状及背面焊道时，评价为优；形成不被视为问题程 度的余高高度低于2. 3mm凸状时，评价为良；蛇行、余高高度为2. 3mm以上凸状、背面焊道出 现的任一种存在时，评价为不良。
[0025] 飞溅量〈0· 50g/min 为优；0· 50g/min〈飞溅量 <L 00g/min 为良；飞溅量〉L OOg/ min时，为不良。从表1中可以看出，本发明产品焊接质量明显优于对比例，而且焊丝的熔覆 速度明显提高，和对比例相比，本发明焊丝的熔覆速度提高的百分比，如表2所示。
[0026] 表 2
本发明实施例1-6和对比例药芯焊丝进行熔敷，并按国家GB/T228-2008标准测定熔覆 金属的力学性能，其结果如表3。
[0027] 本发明实施例1-6和对比例药芯焊丝按GB/T4334-2008进行晶间腐蚀实验，其结 果如表4所示。
[0028] 表4晶间腐蚀评价级别
阶梯组织特征：晶界无腐蚀沟。混合组织特征：晶界出现腐蚀沟，但一个晶粒未被腐蚀 沟包围。
[0029] 从上述实验资料可以看出，本发明的不锈钢焊接用碱性药芯焊丝不仅具有优良的 焊接工艺性能，而且其力学性能和抗晶界腐蚀能力都有了显著提高，能更好地应用在工业 生产中，而且经实际应用，可节约成本30-50%，工作效率可提高40%以上，实现废物利用，节 约资源，减少环境污染，经济和社会效益巨大。
【主权项】
1. 一种奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝，本发明碱性药芯焊丝是采用304低碳不锈 钢带包覆药芯粉制成，其特征在于，药芯粉占焊丝总质量的20。/『26%，所述的药芯是由重量 百分比计的：钢渣18%~25%、萤石12%~20%、金红石4%~10%、冰晶石1%~3%、铝镁合金1%~3%、 铬粉22%~26%、电解锰粉5%~10%、镍粉6%~10%、钛铁粉0. 4%-1. 0%、铌铁粉0. 3%-0. 6%、锆英 砂1%~5%、钾长石1%~4%、稳弧剂1%~5%和余量为铁粉，球磨，混合均匀制成； 所述的钢渣是炼钢排出的渣，是工业废弃物，其成分包括有SiO2I. 5%~3. 0%、Al2O3 44%~46. 5%、MgO7%~10%、CaO42%~45%、FeO0? 5%~1. 5%、MnOI. 0%~1. 5%、S彡 0? 03% 和 P2O5^ 〇? 06% ; 所述的稳弧剂是由重量百分比计的K2O32%和TiO2 68%混合均匀组成。2. 根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝，其特征在于，所述的药 芯粉末颗粒的粒度为70目筛通过率100%，大于180目筛通过率〈20%。3. 根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝，其特征在于，所述的焊 丝直径为巾1. 2-I. 6mm。4. 权利要求1所述的的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在CO2气体保护下在不锈钢 焊接中的应用，CO2的纯度> 99. 5%。5. 权利要求1所述的奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝在抗拉强度为550MPa级奥氏 体钢不锈钢焊接中的应用。
【专利摘要】本发明涉及奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝，可有效解决奥氏体不锈钢焊接用碱性药芯焊丝的问题，方法是，采用304低碳不锈钢带包覆药芯粉制成，药芯粉占焊丝总质量的20%~26%，所述的药芯是由重量百分比计的：钢渣18%~25%、萤石12%~20%、金红石4%~10%、冰晶石1%~3%、铝镁合金1%~3%、铬粉22%~26%、电解锰5%~10%、镍粉6%~10%、钛粉0.4%-1.0%、铌粉0.3%-0.6%、锆英砂1%~5%、钾长石1%~4%、稳弧剂1%~5%和余量为铁粉，球磨，混合均匀制成；本发明制备方法简单，原材料丰富，成本低，使用效果好，废物利用，减少环境污染，经济和社会效益巨大。
【IPC分类】B23K35/40, B23K35/368, B23K35/30
【公开号】CN104889609
【申请号】CN201510366004
【发明人】冯纪东, 李国立, 李晓婧, 余培, 王文峰, 陈 光, 刘浩, 李宗骧
【申请人】郑州华威焊业有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月26日
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