本發明涉及藥芯技術領域，尤其涉及一種鐵礬土型藥芯焊絲
背景技術：
藥芯焊絲是近年來迅速發展起來的一種新型焊接材料，其具有焊接質量好、生產效率高、綜合焊接成本低等一系列優點，在造船、機械、石化、冶金、軍工、鋼結構制造和工程建設中廣泛應用。目前市售的藥芯焊絲的藥芯配方以金紅石為主，雖然金紅石渣系藥芯焊絲具有成型好、耐磨、易脫渣和飛濺小等優點，但是由于金紅石價格高昂，加大了生產成本。所以，研制一種可以部分或全部替代金紅石，同時保持金紅石渣系藥芯焊絲優點的原料，對于藥芯焊絲的行業整體的穩定健康發展起到舉足輕重的地位。
技術實現要素：
本發明提出了一種鐵礬土型藥芯焊絲，采用焙燒鐵礬土作為主要造渣劑，替代了部分的金紅石，降低了生產成本，本發明具有良好的焊接性能，拉伸強度大于500MPa，延伸率超過了20％，-40℃沖擊功大于85J，具有很好沖擊韌性，滿足了藥芯焊絲的使用要求。
本發明提出的一種鐵礬土型藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土10～20％、鐵酸鈣3～8％、金紅石0～5％、氟化物3～5％、鎂粉1～5％、錳鐵粉1～3％、錳硅粉1～3％、鋯英砂2～4％、釩鐵粉1～3％、鉬鐵粉1～2％，余量為鐵粉。
優選地，焙燒鐵礬土在藥芯中的重量百分比為10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％、20％，鐵酸鈣在藥芯中的重量百分比為3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％，金紅石在藥芯中的重量百分比為0％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％，氟化物在藥芯中的重量百分比為3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5％，鎂粉在藥芯中的重量百分比為1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％，錳鐵粉在藥芯中的重量百分比為1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％，錳硅粉在藥芯中的重量百分比為1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％，鋯英砂在藥芯中的重量百分比為2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4％，釩鐵粉在藥芯中的重量百分比為1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％，鉬鐵粉在藥芯中的重量百分比為1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％。
優選地，焙燒鐵礬土中包含了Al2O3、SiO2和Fe2O3；
優選地，Al2O3、SiO2和Fe2O3在焙燒鐵礬土中所占的重量百分數為80～90％。
優選地，Fe2O3在焙燒鐵礬土中所占的重量百分數10～15％。
優選地，焙燒鐵礬土中還包括CaO、MgO、TiO2、P和S中的一種或多種。
優選地，焙燒鐵礬土中P和S含量不超過1％。
優選地，焙燒鐵礬土的粒徑為5～30mm。
優選地，焙燒鐵礬土的粒徑為10～15mm。
優選地，藥芯填充率為17～23％，藥芯填充率是指藥芯占藥芯焊絲的重量百分數。
優選地，焙燒鐵礬土和鐵酸鈣的重量比為2～4：1。
優選地，所述焙燒鐵礬土采用鐵礬土在900～1000℃下焙燒1～2h制得，焙燒一方面是為了去除鐵礬土中多余的水分，另一方面是使鐵礬土分解成包含γ-Al2O3和SiO2以及Fe2O3的混合物。
優選地，氟化物為螢石、氟硅酸鈉、氟化鋇、氟化鋰中的一種或兩種以上混合物。
優選地，氟化物為氟硅酸鈉。
優選地，鎂粉錳鐵粉和錳硅粉的重量比為1.5：1：1。
優選地，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土14～18％、鐵酸鈣4～6％、金紅石0～3％、氟化物3.5～4.5％、鎂粉2～4％、錳鐵粉1.5～2.5％、錳硅粉1.5～2.5％、鋯英砂2.5～3.5％、釩鐵粉1.5～2.5％、鉬鐵粉1.3～1.7％，余量為鐵粉。
優選地，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土15％、鐵酸鈣5％、金紅石1.5％、氟化物4％、鎂粉3％、錳鐵粉2％、錳硅粉2％、鋯英砂3.5％、釩鐵粉2％、鉬鐵粉1.5％，余量為鐵粉。
本發明各原料組分的作用：
焙燒鐵礬土：以Al2O3-SiO2形式結合的礦物存在,在950℃左右受熱分解成γ-Al2O3和SiO2以及其它物質。γ-Al2O3一種表面疏松、多細孔結構的比表面大的活性氧化鋁。SiO2具有一定的化渣作用。焙燒鐵礬土中另一個主要成分是Fe2O3,具有很強的化渣、造渣能力,并且增加了藥芯的氧化特性，Fe2O3含量大于10％時，能明顯降低熔渣的粘度，改善熔滴過度形式，當含量大于15％時，損壞焊縫夾雜物形式，降低了焊縫金屬的力學性能。
鐵酸鈣：受熱分解為CaO和Fe2O3，是一種理想的無氟復合造渣劑，降低了熔渣的粘性，增強了流動性。
金紅石：造渣劑，主要成分為TiO2。
氟化物：作為造氣劑，在焊接過程中汽化，從而在焊絲的熔敷金屬區域周圍形成氣障隔離焊絲，降低了熔敷金屬區域周圍的氮氣的分壓，降低了熔敷金屬吸取的氮氣量，改善焊絲的力學性能和外觀。氣障還有助于凈化電弧區域的水汽，減少了焊絲吸氫量，從而降低了焊絲的冷裂紋敏感性。
鎂粉：作為脫氧劑，與氧化作用形成MgO，改善了熔渣的脫渣性和全位置焊接性，與錳鐵粉和錳硅粉配合使用，強化脫氧，形成復合氧化物，有效提高焊縫韌性，同時能夠起到改善電弧作用。
鋯英砂：主要起造渣，調整熔渣的物化性能的作用，適量添加，使得熔滴尺寸變小，改善熔滴過度方式，避免焊接過程中出現滯熔現象，可改善焊絲的全位置焊接工藝。
釩鐵粉和鉬鐵粉：作為稀有元素釩和鉬的添加成分，使熔敷金屬的力學性能更加穩定，特別是低溫沖擊性能。
鐵粉：其作用是提高藥芯焊絲熔敷速度，調節堆焊金屬的成分，形成焊縫金屬。
本發明中，采用焙燒鐵礬土作為造渣劑的主要成分，替代部分金紅石，降低了焊縫金屬中Ti含量，提高了焊縫接頭的韌性，焙燒鐵礬土形成以CaO-Al2O3-SiO2和CaO-SiO2-Fe2O3為主的三元渣系，其中Al2O3主要為γ-Al2O3，其為表面疏松、多細孔結構的比表面大的活性氧化鋁，降低了熔渣的粘度，細化熔滴，提高了焊縫的力學性能，SiO2具有一定的化渣作用，焙燒鐵礬土中另一個主要成分是Fe2O3,具有很強的化渣、造渣能力,焊接時易脫渣，有效減小、減少飛濺，并且增加了熔渣的氧化特性；焙燒鐵礬土與鐵酸鈣配合使用，使焊接過程中形成具有良好的流動性、堿度以及氧化性的熔渣，有利于脫硫、脫磷，有效抑制了冷裂紋的出現，進一步提高了焊縫的低溫沖擊韌性；鎂粉、錳鐵粉和錳硅粉配合使用，作為脫氧劑，有效控制了焊縫中的氧含量，強化了焊縫的力學性能，釩鐵粉和鉬鐵粉中的稀有元素釩和鉬協同作用，進一步提高了了熔敷金屬的拉伸強度和低溫沖擊韌性，氟化物、鋯英砂協同作用，調整熔渣的物化性能，熔滴過度方式，減少擴散氫含量，兼顧了焊縫的力學強度和沖擊韌性。
具體實施方式
下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
實施例1
一種鐵礬土型藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土14、鐵酸鈣6％、金紅石2％、氟化物3.5％、鎂粉4％、錳鐵粉1.5％、錳硅粉2.5％、鋯英砂3.5％、釩鐵粉2％、鉬鐵粉1.3％，余量為鐵粉。
實施例2
一種鐵礬土型藥芯焊絲，其特征在于，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土10％、鐵酸鈣8％、金紅石3％、螢石5％、鎂粉2％、錳鐵粉3％、錳硅粉3％、鋯英砂3.5％、釩鐵粉3％、鉬鐵粉1.7％，余量為鐵粉；焙燒鐵礬土中Al2O3、SiO2和Fe2O3所占的重量百分數為85％，Fe2O3所占的重量百分數12％。
實施例3
一種鐵礬土型藥芯焊絲，其特征在于，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土20％、鐵酸鈣3％、金紅石1％、氟硅酸鈉3％、氟化鋇1.5％、鎂粉5％、錳鐵粉1％、錳硅粉1.5％、鋯英砂2.5％、釩鐵粉2.5％、鉬鐵粉1％，余量為鐵粉；焙燒鐵礬土中Al2O3、SiO2和Fe2O3所占的重量百分數為90％，Fe2O3所占的重量百分數10％，焙燒鐵礬土中還包括CaO、MgO、TiO2、P和S，其中P和S含量不超過1％。
實施例4
一種鐵礬土型藥芯焊絲，其特征在于，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土18％、鐵酸鈣4％、金紅石5％、螢石1％、氟硅酸鈉1％、氟化鋇1％、鎂粉1％、錳鐵粉2.5％、錳硅粉1％、鋯英砂4％、釩鐵粉1％、鉬鐵粉3％，余量為鐵粉；焙燒鐵礬土中Al2O3、SiO2和Fe2O3所占的重量百分數為90％，Fe2O3所占的重量百分數15％，焙燒鐵礬土中還包括CaO、MgO、TiO2、P和S，其中P和S含量不超過1％，焙燒鐵礬土的粒徑為10mm。
實施例5
一種鐵礬土型藥芯焊絲，其特征在于，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土15％、鐵酸鈣5％、金紅石1.5％、螢石1％、氟硅酸鈉1％、氟化鋇1％、氟化鋰1％、鎂粉3％、錳鐵粉2％、錳硅粉2％、鋯英砂3.5％、釩鐵粉2％、鉬鐵粉1.5％，余量為鐵粉；焙燒鐵礬土中Al2O3、SiO2和Fe2O3所占的重量百分數為85％，Fe2O3所占的重量百分數13％，焙燒鐵礬土中還包括CaO、MgO、TiO2、P和S，其中P和S含量不超過1％，焙燒鐵礬土的粒徑為30mm；藥芯填充率為20％。
實施例6
一種鐵礬土型藥芯焊絲，其特征在于，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土10％、鐵酸鈣5％、金紅石3％、氟硅酸鈉5％、鎂粉3％、錳鐵粉2％、錳硅粉2％、鋯英砂4％、釩鐵粉1％、鉬鐵粉％，余量為鐵粉；焙燒鐵礬土中Al2O3、SiO2和Fe2O3所占的重量百分數為85％，Fe2O3所占的重量百分數12％，焙燒鐵礬土中還包括CaO、MgO、TiO2、P和S，其中P和S含量不超過1％，焙燒鐵礬土在900℃下焙燒2h，焙燒鐵礬土的粒徑為5mm；藥芯填充率為17％。
實施例7
一種鐵礬土型藥芯焊絲，其特征在于，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土20％、鐵酸鈣5％、金紅石1％、氟硅酸鈉4％、鎂粉2％、錳鐵粉2％、錳硅粉1.5％、鋯英砂3％、釩鐵粉1.5％、鉬鐵粉1.5％，余量為鐵粉，焙燒鐵礬土中Al2O3、SiO2和Fe2O3所占的重量百分數為85％，Fe2O3所占的重量百分數12％，焙燒鐵礬土中還包括CaO、MgO、TiO2、P和S，其中P和S含量不超過1％，焙燒鐵礬土在1000℃下焙燒1h，焙燒鐵礬土的粒徑為15mm；藥芯填充率為23％。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。