一种易脱渣的熔炼焊剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种易脱渣的熔炼焊剂及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种易脱渣的熔炼焊剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及焊接
，具体而言，涉及一种易脱渣的熔炼焊剂及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]近年来，随着海洋科学的研究
、
海洋技术的开发，我国陆续研发了
EH690、EH550、EH420、EH36
等高强韧海洋用钢，但焊缝与基体金属之间力学性能差异较大，缺乏配套焊接方面的统筹发展
。
[0003]现有的焊接技术中，大线能量埋弧焊具备稳定电弧
、
造渣
、
保护熔池
、
调控焊缝金属成分等作用，可显著提高焊缝力学性能，因此大线埋弧焊作为海洋用钢重要的焊接方式之一
。
研究表明，焊剂的成分组成对焊缝中氧元素和夹杂物有显著的调节作用，影响针状铁素体的形核位点，调控焊缝的强韧性
。
然而，现有技术的大线能量钙硅钛型焊剂结晶性强，因此焊接后在焊缝金属上易形成难以脱落的结晶相，焊接脱渣性较差，影响焊接成型性，降低焊接作业效率，而且增加了多道焊接焊缝中非金属夹杂物形成的可能性，影响了焊缝力学性能
。
因此，开发大线能量埋弧焊技术下海工用钢配套用的易脱渣焊剂迫在眉睫
。
[0004]研究已证实，焊剂的理化性质与焊接脱渣性有着密不可分的关系，一方面是因为焊剂与焊缝钢材之间的热膨胀系数差，差值越小脱渣性越差；另一方面是渣壳在冷却过程中在焊缝界面形成外延生长的
CaSiTiO5、CaTiO3、MgTi2O5等析出相，促使渣壳与焊缝金属粘结，使焊接脱渣性能较差
。
现有的技术中，多维度调控焊剂脱渣性能技术有限，仍现存难脱渣情况
。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种易脱渣的熔炼焊剂，通过采用具有特定化学组成的焊剂，使用该熔炼焊剂进行焊接后脱渣性提高；并且使用该熔炼焊剂焊接后所得渣壳在冷却过程中可以避免焊缝界面形成
CaSiTiO5、CaTiO3以及
MgTi2O5等析出相
。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种易脱渣的熔炼焊剂的制备方法，该制备方法制得的焊剂焊后易脱渣
。
[0008]本专利技术的第三目的在于提供一种易脱渣的熔炼焊剂在大线能量焊接海洋船体用钢中的应用，采用上述易脱渣的熔炼焊剂焊接后脱渣性好，焊缝成型性好，可广泛应用于海洋船体用钢的焊接
。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种易脱渣的熔炼焊剂，由按照质量百分比计的如下组分制成：
SiO240%~47%
，
CaF215%~22%
，
MgO 20%~27%
，
TiO215%~19%
和
V2O53%~5%。
[0010]本专利技术通过采用特定的组分以及适量的成分配比，使焊剂一方面具备较低的热膨胀系数，另一方面避免了渣壳在冷却过程形成在渣壳与焊缝界面形成外延生长的
CaSiTiO5、CaTiO3以及
MgTi2O5等析出相，遏制了渣壳与焊缝金属粘结，使焊接脱渣性能较差，多手段调控焊接脱渣性
。
[0011]进一步地，所述易脱渣的熔炼焊剂的脱渣率
≥95%。
[0012]进一步地，所述易脱渣的熔炼焊剂在
900℃
下的热膨胀系数为
8.55
×
10
‑6/℃~9.93
×
10
‑6/℃。
[0013]进一步地，所述易脱渣的熔炼焊剂在
1450℃
下的黏度为
0.17Pa
·
s~0.28Pa
·
s。
[0014]本专利技术又提供了一种上述易脱渣的熔炼焊剂的制备方法，包括以下步骤：将
SiO2、CaF2、MgO、TiO2和
V2O5混合均匀后进行熔炼，得到熔融料；所述熔融料经水淬后，得到水淬料；将所述水淬料进行焙烧，冷却后得到所述易脱渣的熔炼焊剂
。
[0015]进一步地，所述熔炼的温度为
1460℃~1580℃。
[0016]进一步地，所述熔炼的保温时间为
0.5h~2h。
[0017]进一步地，所述焙烧的温度为
600℃~810℃。
[0018]进一步地，所述焙烧的保温时间为
0.5h~2h。
[0019]进一步地，在所述焙烧之后，还包括破碎和筛分的步骤；经过所述破碎和所述筛分后，所述易脱渣的熔炼焊剂的粒度为
10
目
~60
目
。
[0020]本专利技术还提供了上述易脱渣的熔炼焊剂在大线能量焊接海洋船体用钢中的应用，所述大线能量焊接的线能量为
58kJ/cm~80kJ/cm。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术所提供的具有特定组成的易脱渣的熔炼焊剂，使用该焊剂进行焊接后，焊接脱渣性好
。
[0022]（2）本专利技术提供的易脱渣的熔炼焊剂，成本低，并且使用该焊剂进行焊接后所得的焊缝力学性能优异
。
[0023]（3）本专利技术提供的易脱渣的熔炼焊剂，通过采用特定组成
、
特定比例的
SiO2，
CaF2，
MgO
，
TiO2和
V2O5，能获得适当的焊剂与焊缝钢材的热膨胀系数之间的差值，从而提高焊剂的脱渣性能
。
[0024]（4）本专利技术提供的易脱渣的熔炼焊剂，使用该易脱渣的熔炼焊剂在焊接后，渣壳在冷却中不易出现
CaSiTiO5、CaTiO3和
MgTi2O5等外延生长的析出相，从而进一步提高焊剂的脱渣性能
。
[0025]（5）本专利技术提供的易脱渣的熔炼焊剂，还提高了使用其焊接后所得的焊缝金属的力学性能
。
[0026]（6）本专利技术提供的易脱渣的熔炼焊剂具备适中的黏度，可以保证焊接过程的流动性，且焊后所得焊缝成型性好，焊缝无气孔，脱渣性能优异
。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0028]图1为本专利技术提供的实施例1制得的熔炼焊剂焊接后所得焊缝的整体俯视图；图2为本专利技术提供的实施例1制得的熔炼焊剂焊接后所得焊接接头的宏观形貌图；图3为本专利技术提供的实施例1制得的熔炼焊剂焊接后所得焊缝金属的微观组织图；图4为本专利技术提供的实施例2制得的熔炼焊剂焊接后所得焊接接头的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种易脱渣的熔炼焊剂，其特征在于，由按照质量百分比计的如下组分制成：
SiO
2 40%~47%
，
CaF
2 15%~22%
，
MgO 20%~27%
，
TiO
2 15%~19%
和
V2O
5 3%~5%。2.
根据权利要求1所述易脱渣的熔炼焊剂，其特征在于，所述易脱渣的熔炼焊剂的脱渣率
≥95%。3.
根据权利要求1所述易脱渣的熔炼焊剂，其特征在于，所述易脱渣的熔炼焊剂在
900℃
下的热膨胀系数为
8.55
×
10
‑6/℃~9.93
×
10
‑6/℃。4.
根据权利要求1所述易脱渣的熔炼焊剂，其特征在于，所述易脱渣的熔炼焊剂在
1450℃
下的黏度为
0.17Pa
·
s~0.28Pa
·
s。5.
根据权利要求1所述易脱渣的熔炼焊剂，其特征在于，所述易脱渣的熔炼焊剂在
1450℃
下的表面张力为
410mN/M~460mN/M。6.
一种权利要求
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，刘宏宇，王占军，钟明，张燕云，陈昂然，袁航，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：