一种J507焊条及其制备方法技术

本发明专利技术的目的是针对于现有技术中J507焊条焊料存在的问题，提供了一种J507焊条及其制备方法，属于焊接材料技术领域。本发明专利技术的焊条由焊条药皮和焊芯组成；焊条药皮的各个组分的质量百分含量为：大理石40‑45%，萤石20‑25%，锰铁2‑5%，钒钛磁铁矿尾矿14‑25%，纯碱1‑3%，石英5‑8%，低度硅铁2‑5%；再在焊条药皮中额外加入粘合剂，焊条药皮与粘合剂的质量百分比为92‑95%：8‑5%。本发明专利技术的焊条性能优良，利用钒钛磁铁矿的尾矿，不仅原材料来源广泛，而且起到降低成本和环保的作用。

A J507 electrode and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种J507焊条及其制备方法
本专利技术属于焊接材料
，特别涉及一种J507焊条及其制备方法。
技术介绍
J507是低氢钠型焊条，它是一种碱性焊条，可以焊接结构钢材中典型的Q235、Q245R、Q345R等钢材，其抗拉强度相对于普通焊条大得多，所以一般焊接受力较大或受动载荷的钢结构，但是J507焊接后的焊缝成型不美观。焊条药皮是决定焊接质量的重要因素。一般在焊条药皮中含有稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、稀渣剂、粘结剂、粘塑剂等。专利CN106736002A公布了一种J507焊条及其制备方法，主要成分为大理石、萤石、钛白粉、低碳锰铁粉、石英粉、钛铁粉、碳酸钠等组成，该专利中使用了TiO2含量≥91.0wt％的锐钛矿型钛白粉及碳酸钠。钛白粉与碳酸钠在焊接过程中能够形成偏钛酸钠，偏钛酸钠能起到降低电弧电压、稳定电弧、减少飞溅，使电焊条的使用性能优越，焊缝细密。但是，为了保证焊接时产生的偏钛酸钠的纯度，焊料中采用的钛白粉必须是电焊条级，导致成本较高；而且焊接过程中钛白粉与碳酸钠反应产生的二氧化碳气体不易完全放出，导致焊缝二氧化钛含量不稳定，从而影响焊缝的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对于现有技术中J507焊条焊料存在的问题，提供了一种J507焊条及其制备方法。本专利技术的焊条配方不仅原材料来源广泛，而且制备的J507焊条性能优良。本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现：本专利技术的技术方案之一为，一种J507结构钢焊条，由焊条药皮和焊芯组成；所述焊条药皮的各个组分的质量百分含量为：大理石41-45%，萤石20-25%，锰铁2-5%，钒钛磁铁矿尾矿24-31%，低度硅铁2-6%，总量为100%；再在焊条药皮中额外加入粘合剂，焊条药皮与粘合剂的质量百分比为92-95%：8-5%。上述焊条中，粘合剂为钾钠水玻璃。上述焊条中，钒钛磁铁矿尾矿的化学组成为：偏钛酸钠（Na2TiO3）含量70~75%、TFe品位7~9%、SiO2含量7.5~10%、S含量0.15~0.20%、CaO含量2.0~2.1%、MgO含量0.9~1.0%、Al2O3含量1.0~1.2%、P含量小于0.010%、MnO含量0.16~0.20%，以及其他杂质。上述焊条中，偏钛酸钠为晶须结构，晶须直径为70~100nm，长径比为30~10。上述焊条中，萤石纯度为CaF2的含量≥96%，锰铁为中碳锰铁，纯碱纯度为≥95%，石英纯度为氧化硅的含量≥99%，低度硅铁为FeSi75Al0.5。上述焊条中，大理石、萤石、锰铁、纯碱和低度硅铁的平均粒径为80~300目；上述焊条中，焊芯为H08A钢。本专利技术的技术方案之二为，上述J507结构钢焊条的制备方法，步骤如下：1）将焊条药皮的各个组分按质量比混合均匀。2）按比例称取粘合剂，与药皮粉末混合物，形成面团状；3）在焊条挤压机中加入焊芯H08A钢和混合好的焊条药皮，挤压成型，成型后的焊条先自然晾晒18~24h，然后再经过130~150℃和330~350℃各烘干1~2h。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的焊条药皮利用钒钛磁铁矿尾矿为造渣剂，能降低熔化温度，改善熔渣的流动性，促使焊缝金属还原产物聚集，高温时与CaF2作用能形成TiF4，有抗氢气孔的作用。在焊接过程中飞溅较少、再引弧容易、脱渣简单、熔渣优良、焊缝成型美观和无气孔。焊缝金属探伤结果为I级，焊缝中没有缺陷产生，符合国家标准和生产需要。2、本专利技术的焊条药皮利用了矿物选别铁后的尾矿，该尾矿含偏钛酸钠晶须，由于晶须在结晶时原子结构排列高度有序，材料原子间价键强度高，因而用该钒钛磁铁矿尾矿制备的焊条性能好。并且晶须改善熔渣流动性，能够减少焊缝金属的夹杂物，使焊缝表面避免压坑(麻点)等缺陷。3、钒钛磁铁矿是一种多金属元素的复合矿，是以含铁、钒、钛为主的共生的磁铁矿，经过选别后产生大量的尾矿，目前主要是存放于尾矿库中。这不仅造成了大量潜在资源的浪费，还对环境具有一定的危害。本专利技术的焊条药皮利用了改尾矿，降低了焊条的生产成本。具体实施方式以下实施例制得的焊条焊接实验的工艺参数为：焊接电流160A，层间温度160℃。焊接后对焊缝金属进行焊缝探伤（探伤标准：GB11345-2012）的方法为：探伤实验具体参数：焦距：600mm、管电压：170kv、管电流：5mA、试验材料：A3、透照厚度：20mm、胶片牌号：Ⅱ、显影条件：20℃，5min、胶片黑度：2.5、定影条件：20℃，10min、类质指数：10。检测焊条焊接后焊缝金属的夏比冲击试验采用的标准：GB/T229-1994，低温拉伸试验采用的标准：GB/T13239-1991。以下实施例中，钒钛磁铁矿尾矿中偏钛酸钠晶须含量70%、TFe含量17%、SiO2含量7.5%、CaO含量1.1%、Al2O3含量1.2%、S含量0.20%，其它杂质含量3%。晶须直径为70~100nm，长径比为30~10。萤石纯度为CaF2的含量≥96%，锰铁为中碳锰铁，纯碱纯度为≥95%，石英纯度为氧化硅的含量≥99%，低度硅铁为FeSi75Al0.5，锰铁为FeMn82C1.5。实施例11）首先按照各成分的质量比称取各种粉末，焊条药皮粉末成分为：大理石420g，萤石250g，锰铁20g，钒钛磁铁矿尾矿250g，低度硅铁60g；在混粉机中混粉1小时使其混合均匀，粉末研磨后粒径为80~300目。2)再在焊条药皮中额外加入粘合剂钾钠水玻璃87g，焊条药皮与粘合剂的质量百分比为92%：8%；混合后，形成面团状。3)在焊条挤压机中加入直径为4.0mm的H08A钢焊芯和混合好的药皮进行挤压成型。成型后的焊条先自然晾晒1天，然后再经过150℃和350℃各烘干2h。焊缝金属的夏比冲击试验的结果为：-30℃时吸收功为165J。焊缝金属的拉伸试验的结果为：屈服强度为480MPa，抗拉强度为558MPa，延伸率为28.0%。焊缝金属探伤结果为I级。焊条在焊接过程中飞溅较少、再引弧容易、脱渣简单、熔渣优良、焊缝成型美观和无气孔。实施例21）首先按照各成分的质量比称取各种粉末，焊条药皮粉末成分为：大理石420g，萤石210g，锰铁25g，钒钛磁铁矿尾矿305g，低度硅铁40g；在混粉机中混粉1小时使其混合均匀，粉末研磨后粒径为80~300目；2)再在焊条药皮中额外加入粘合剂钾钠水玻璃53g，焊条药皮与粘合剂的质量百分比为95%：5%；混合后，形成面团状；3)在焊条挤压机中加入直径为4.0mm的H08A钢焊芯和混合好的药皮进行挤压成型。成型后的焊条先自然晾晒18h，然后再经过130℃和330℃各烘干1.5h。焊缝金属的夏比冲击试验的结果为：-30℃时吸收功为182J。焊缝金属的拉伸试验的结果为：屈服强度为498MPa，抗拉强度为570MPa，延伸率为26.0%。...

【技术保护点】
1.一种J507焊条，其特征在于，由焊条药皮和焊芯组成；所述焊条药皮的各个组分的质量百分含量为：大理石40-45%，萤石20-25%，锰铁2-5%，钒钛磁铁矿尾矿14-25%，纯碱1-3%，石英5-8%，低度硅铁2-5%；再在焊条药皮中额外加入粘合剂，焊条药皮与粘合剂的质量百分比为92-95%：8-5%。/n

【技术特征摘要】
1.一种J507焊条，其特征在于，由焊条药皮和焊芯组成；所述焊条药皮的各个组分的质量百分含量为：大理石40-45%，萤石20-25%，锰铁2-5%，钒钛磁铁矿尾矿14-25%，纯碱1-3%，石英5-8%，低度硅铁2-5%；再在焊条药皮中额外加入粘合剂，焊条药皮与粘合剂的质量百分比为92-95%：8-5%。


2.根据权利要求1所述的J507焊条，其特征在于，粘合剂为钾钠水玻璃。


3.根据权利要求1所述的J507焊条，其特征在于，钒钛磁铁矿尾矿的化学组成为：偏钛酸钠晶须含量70~75%、TFe品位7~9%、SiO2含量7.5~10%、S含量0.15~0.20%、CaO含量2.0~2.1%、MgO含量0.9~1.0%、Al2O3含量1.0~1.2%、P含量小于0.010%、MnO含量0.16~0.20%，以及其他杂质。


4.根据权利要求2所述的J507焊条，其特征在于，偏钛酸钠晶须直径为7...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋仁峰，罗震，窦国语，蔡养川，戴若丁，刘为东，董海楠，郭客，
申请(专利权)人：鞍钢集团矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21