專利名稱：制造管狀焊絲用的合金粉及其制備方法
制造管狀焊絲用的合金粉及其制備方法技術領域
本發明屬焊接技術領域，具體涉及一種制造管狀焊絲用的合金粉及其制備方法。
技術背景
傳統的埋弧焊合金管絲是采用常規混合型合金管絲，制備合金管絲用的合金粉料是按管絲成分配方配制各種合金粉料，采用混料桶進行機械混合而得到。這種方法很難消除由于配方合金料的比重差異而造成的焊層成分不均勻。
而預制合金粉制造管絲的工藝，首先對管絲合金配方采用非真空感應爐熔煉，熔煉過程中，尤其精煉期感應爐產生的電磁攪拌力對預制合金的金屬熔池進行攪拌，從而保證預制合金粉的合金成分均勻性。根據管狀焊絲用于埋弧堆焊工藝的用途，本發明設計了 Cr5系列的珠光體耐熱不銹鋼的合金配方，在研制過程中遇到了預制合金成分在批量生產過程中難以穩定不易重現，感應爐爐襯使用壽命短，預制合金熔液在澆注水霧化過程中容易堵塞鋼包石墨坩堝通道等問題，為了克服上述弊端，申請人詳細分析Cr5合金系中， C, Mn, Si, Cr, Mo, V，W等合金元素中，尤其是C，Mn, Si三種元素對合金鐵碳相變中的S點(共析點碳份點)，E點(奧氏體最高碳份點)，C點(共晶點)及Al (共析溫度)，A3 (共晶溫度)的影響為最大，為了今后預制合金生產過程中能穩定且重現合金成分，首先重點確定C，Mn, Si 的配入量及合理確定，Cr, Mo, V，W的配入量(最佳配方設計)解決預制合金成分穩定性和重現性，其次改造傳統的高壓水霧化生產合金粉末的熔煉、澆注等工藝，采用塊狀合金料，確定塊狀合金料的采購技術標準(主要確定合金成分的允可范圍)，通過對比熔煉試驗，選擇堿性爐襯，可延長爐襯使用壽命采用控制精煉期出鋼溫度(至1580°C)和撈盡浮渣及鋼包澆注口預熱600°C的技術措施，確保預制合金液順利澆注，不堵塞坩堝。
申請人為了驗證預制合金管絲工藝的優越性，對預制合金粉制造的管狀焊絲(稱中間合金管絲)的堆焊層的成分和性能進行檢測，結果發現中間合金管絲堆焊層合金成分均勻，并且具有優良的抗裂紋性能。
申請人煉制Cr5合金系列的預制合金粉分別用來軋制硬度為HRC48-50的324M管絲和焊層硬度為HRC41-43的324L管絲，成功堆焊軋輥直徑從Φ 500mm至Φ 1400mm的多支輥徑不同的夾送輥和支撐輥，中間合金管絲堆焊工藝性能及焊層力學性能良好。發明內容
本發明的目的在于提供一種能使焊層成分充分均勻，因而能提高合金管狀焊絲質量的合金粉及其制備方法。
本發明提出的合金粉的制備方法，綜合了傳統的高壓水霧化工藝生產金屬粉末合金成分均勻的技術特點和常規管絲軋制工藝生產的管絲產品橢圓度小，合金成分致密和生產效率高的技術優勢，采用取長補短的方法，將高壓水霧化工藝生產合金成分均勻的預制合金粉取代常規混合型管絲的混料桶機械混合的合金粉，供應給管絲生產線，經過軋制和拉拔工藝最終制成焊層成分均勻的和堆焊層抗裂性能優良的中間合金管絲。
本發明在合金鋼相變理論指導下，經過幾十爐配方冶煉工藝試驗，不斷優化預制合金粉配方設計，對C，Mn, Si, Cr, Mo, V，W七元素配入量確定，總結出強化C、Mn、Si三元素合理配入(適當低C、Si及適當高Mn )及采用塊狀合金料，按技術標準采購合金原材料；選擇堿性爐襯，延長爐子使用壽命；提高精煉期出鋼溫度(至1580°C)和撈盡浮渣及鋼包澆注口預熱600°C等的技術措施，保證預制合金粉生產過程的順利進行及確保預制合金成分和質量基本良好。
本發明提出的預制合金粉的制備方法，采用非真空感應爐爐襯；C，Mn, Si，Cr，Mo, V，W七元素的組分配方按重量百分比計為C 1. 5-2. 0% Mn 8. 5-10. 5% Si 1-1.6% Cr 25-30% Mo 3. 5-4. 5% W 3. 5-4. 5% V 0. 8-1. 6% 其余為鐵。總量為100%。
熔煉工藝參數如下 交流電壓415 420V 直流電壓40(T415V 直流電流12(Γ200Α 中頻電壓60(T620V 中頻頻率(Hz) :750^800 (Hz)； 熔煉流程為開爐前加入全部鐵(具體可用廢鋼鐵)、鎢鐵、碳粉和釩鐵，以及一半低碳鉻鐵； 通交流電通電25 30分鐘時，加入另一半低碳鉻鐵；通電30 35分鐘時，加入單晶硅；通電35 50分鐘時，加入全部鉬鐵；通電5(Γ55分鐘時，加入電解錳；通電55飛0分鐘時，加入硅鈣，脫氧；通電6(Γ65分鐘時，停電，撈渣，4飛分鐘內撈盡浮渣；加大通電功率通直流電18(Γ200Α，加熱8 12分鐘，爐溫升至1550°C 1600°C時，停電，打開高壓水(水壓一般為9(Γ110個大氣壓)，進行高壓水霧化澆注，得到水霧化合金粉。
上述工藝中，所述鎢鐵，釩鐵，鉻鐵，鉬鐵，均為鎢，釩，鉻，鉬的原料合金；這些原料合金的用量，根據原料合金中元素鎢、釩、鉻、鉬的含量，以及元素鎢、釩、鉻、鉬在填充合金粉中的用量，計算得到。
本發明通過堆制各種不同厚度的中間合金管絲堆焊試板，分別檢測各種厚度的堆焊層合金成分，尋找堆焊層合金成分隨其焊層厚度變化規律，以實際產品形式驗證中間合金管絲堆焊層合金成分的均勻性。本發明引進航天部急冷急熱試驗篩選材料的技術經驗，對兩種合金成分相同，但分別采用堿性和酸性爐襯煉制的兩種中間合金管絲和合金成分相同，但按常規混合型工藝軋制的管絲堆焊層進行抗熱烈對比試驗，試驗結果發現中間合金管絲堆焊層具有優良抗裂紋性能。
(1)、中間合金管絲堆焊層具有獨特的合金成分均勻性。
以爐批號08#的中間合金管絲的一塊堆焊七層，其堆焊層厚度為15毫米的大試板，呈臺階式取10毫米，8毫米和6毫米三個厚度層次和每一層次三個不同部位(沒隔75毫米，150毫米，225毫米的距離)取試樣，即三個層面，每個層面3個部位，共9個試驗的實測焊層為例，實測結果如下所示
權利要求
1. 一種制造管狀焊絲用的合金粉的制備方法，其特征在于采用非真空感應爐爐襯；C， Mn, Si，Cr，Mo, V，W七元素的組分配方按重量百分比計為C1. 5-2. 0%Mn8. 5-10. 5%Si1-1.6%Cr25-30%Mo3. 5-4. 5%W ；3. 5-4. 5%V ；0. 8-1. 6%其余為鐵；總量為100% ； 熔煉工藝參數如下 交流電壓415 420V ； 直流電壓40(T415V ； 直流電流12(Γ200Α ； 中頻電壓60(T620V ； 中頻頻率 Hz :750"800Ηζ ； 熔煉流程為開爐前加入全部鐵、鎢鐵、碳粉和釩鐵，以及一半低碳鉻鐵； 通交流電通電25 30分鐘時，加入另一半低碳鉻鐵；通電30 35分鐘時，加入單晶硅；通電35 50分鐘時，加入全部鉬鐵；通電5(Γ55分鐘時，加入電解錳；通電55飛0分鐘時，加入硅鈣，脫氧；通電6(Γ65分鐘時，停電，撈渣，4-5分鐘內撈盡浮渣；加大通電功率通直流電18(Γ200Α，加熱8 12分鐘，爐溫升至1550°C 1600°C時，停電，打開高壓水，水壓為9(Γ110個大氣壓，進行高壓水霧化澆注，得到水霧化合金粉；上述工藝中，所述鎢鐵，釩鐵，鉻鐵，鉬鐵，均為鎢，釩，鉻，鉬的原料合金；這些原料合金的用量，根據原料合金中元素鎢、釩、鉻、鉬的含量，以及元素鎢、釩、鉻、鉬在填充合金粉中的用量，計算得到。
全文摘要
本發明屬焊接技術領域，具體涉及一種制造管狀焊絲用的合金粉及其制備方法。本發明根據合金相變理論，改變對預制合金粉配方，較大提高預制合金粉在批量生產過程中合金成分的重現性和穩定性。本發明采用經改造的高壓水霧化生產金屬粉末的熔煉澆注工藝，保證預制合金粉的合金成分均勻性。本發明用試板堆焊及焊層成分檢測和抗熱裂紋試驗方法，驗證由預制合金粉制造的中間合金管絲堆焊層成分均勻性和優良的抗熱裂性能。采用本發明方法研制出的管絲產品，配套相應焊劑，在冷熱夾送輥和支撐輥及立輥等實物輥堆焊表明堆焊工藝過程煙塵少，脫渣性好，焊道成型好，堆焊層和渣殼無氣孔、裂紋，焊接質量及使用壽命完全符合工程要求。
文檔編號B22F9/08GK102528324SQ20121001470
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者朱亞忠, 王俊明, 郭炎, 黃權 申請人:上海金剛冶金材料有限公司