具有优良焊接性能的用于高张力钢的金属助熔剂填充焊条制造技术

本发明专利技术涉及具有优良焊接性能的用于高张力钢的金属助熔剂填充焊条。本发明专利技术的助熔剂的组成为：换算成ＴｉＯ↓［２］的Ｔｉ及Ｔｉ的氧化物的含量为１．００～５．００％、换算成ＳｉＯ↓［２］的Ｓｉ及Ｓｉ的氧化物的含量为１．００～４．００％、换算成ＭｇＯ的Ｍｇ及Ｍｇ的氧化物的含量为０．１０～１．５０％、换算成Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的Ａｌ及Ａｌ的氧化物的含量为０．２０～１．５０％、换算成ＺｒＯ↓［２］的Ｚｒ及Ｚｒ的氧化物的含量为０．１０～１．００％、Ｍｎ的含量为１．００～３．５０％、Ｎｉ的含量为０．５０～１．５０％；ＭｇＯ、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＺｒＯ↓［２］高熔点氧化物的总含量为１．００～４．００％，其余全部由Ｆｅ和Ｃ、Ｐ、Ｓ、Ｋ↓［２］Ｏ、Ｎａ↓［２］Ｏ、Ｎａ↓［２］Ｏ↓［３］、ＮａＦ等微量元素及不可避免的杂质组成；对于满足上述组成的助熔剂成分，设Ｍｎ及Ｎｉ的和为Ｑ↓［１］，ＴｉＯ↓［２］、ＳｉＯ↓［２］、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＺｒＯ↓［２］及ＭｇＯ的和为Ｑ↓［２］，则Ｑ↓［１］／Ｑ↓［２］的比值在０．２０～１．００的范围内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有优良焊接性能的用于高张力钢的金属助熔剂填充焊条，更详细地说是涉及通过优化组成助熔剂的化学成分及化学成分间配比，不仅使焊条具有更优良的拉伸强度和焊接性能，而且对于向下以及H形填角(フイレツト)焊接，也能提供优良的焊接性能及焊缝形状的用于高张力钢的金属助熔剂填充焊条。
技术介绍
早期主要使用50Kgf/mm2级的金属助熔剂填充焊条，由于各种构筑物强度提高，60Kgf/mm2级钢板的使用越来越多，所以为了提高工作效率，60Kgf/mm2级的金属助熔剂填充焊条开始普及。但现今要求60Kgf/mm2级拉伸强度的助熔剂填充焊条主要使用熔渣(Slag)。但是，由于60Kgf/mm2级熔渣(Slag)助熔剂填充焊条在进行H形填角焊接时，会出现焊缝下垂及重叠现象，所以必须在焊接后进行再处理或修补焊接等工序，为焊接工作带来不便。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述以往技术的缺点，通过调节优化组成助熔剂的化学成分及化学成分间配比，使纯焊接金属的拉伸强度超过60Kgf/mm2，即使铁板母材用于60Kgf/mm2的情况，也能实现与现在的50Kgf/mm2级金属助熔剂填充焊条同等的焊接性能，提供在焊缝形状、熔渣分离性、电弧稳定性等方面具有优良焊接性能的用于高张力钢的金属助熔剂填充焊条。此外，本专利技术的目的还在于提供不仅对于向下以及H形填角焊接能够实现良好的焊接性能，而且可以得到非常好的均匀焊缝，提高焊接工作效率的用于高张力钢的金属助熔剂填充焊条。如表1所示，本专利技术的专利技术人通过调节助熔剂各组成成分及各成分的含量比，找到了在确保纯焊接金属拉伸张力为60Kgf/mm2级的情况下，仍能够对向下以及H形填角焊接具有优良焊接性能的方法，最终提出本专利技术。即、本专利技术中，通过在由软钢或合金钢材料制成的外皮中填充金属助熔剂制成金属助熔剂填充焊条，提供一种具有优良焊接性能的用于高张力钢的金属助熔剂填充焊条，以焊条总重量为基准，上述助熔剂的组成为换算成TiO2的Ti及Ti的氧化物的含量为1.00～5.00％、换算成SiO2的Si及Si的氧化物的含量为1.00～4.00％、换算成MgO的Mg及Mg的氧化物的含量为0.10～1.50％、换算成Al2O3的Al及Al的氧化物的含量为0.20～1.50％、换算成ZrO2的Zr及Zr的氧化物的含量为0.10～1.00％、Mn的含量为1.00～3.50％、Ni的含量为0.50～1.50％；上述MgO、Al2O3、ZrO2高熔点氧化物的总含量为1.00～4.00％，其余全部由Fe和C、P、S、K2O、Na2O、Na2O3、NaF等微量元素及不可避免的杂质组成；此外对于满足上述组成的助熔剂成分，设Mn及Ni的和为Q1，TiO2、SiO2、Al2O3、ZrO2及MgO的和为Q2，则Q1/Q2的比值在0.20～1.00的范围内。下面对本专利技术进行详细说明。具体实施方式本专利技术的用于高张力钢的金属助熔剂填充焊条，由在软钢或合金钢材料制成的外皮中填充助熔剂制成。对构成上述助熔剂填充焊条的助熔剂组成成分及作用进行详细说明如下。本专利技术中，TiO2是对于熔渣的形成、分离性及熔渣粘性调整起重要作用的成分，是作为电弧稳定剂使用的助熔剂，主要以金红石(Rutile)及还原钛铁矿(Ilmenite)为原料。本专利技术中将换算成TiO2的Ti及Ti的氧化物的添加量限制在1.00～5.00重量％范围内为最佳。这是因为如果含量不满1.00重量％，将会导致电弧不稳定、飞溅现象严重、不能确保足够的熔渣量及分离性。相反如果超过5.00重量％，对于H形填角金属焊接，将会造成难于调节熔渣粘性，使熔渣滴落，形成焊缝下垂及重叠现象。本专利技术中SiO2对向下及H形填角焊接时对熔渣被包性和调节熔渣流动性起重要作用，也作为电弧稳定剂使用。本专利技术中将换算成SiO2的Si和Si的氧化物的添加量限制在1.00～4.00重量％为最佳。这是因为如果含量不满1.00重量％，将会导致电弧不稳定、飞溅现象严重、熔渣被包性不均匀、熔渣分离性下降，如果超过4.00重量％，将会使熔渣滴落，焊缝形状变坏，降低熔渣分离性。MgO作为高熔点氧化物，是可以增加熔渣粘性、改善焊缝形状的助熔剂。但是如果含量不足0.10重量％，熔渣分离性以及焊缝形状均匀的效果将会减小。如果超过1.50重量％，将会导致电弧不稳定、飞溅现象严重、焊缝形状变坏。所以换算成MgO的Mg和Mg的氧化物的添加量最好限制在0.10～1.50重量％。Al2O3作为高熔点氧化物，可以调整熔渣凝固点及粘性、熔渣分离性，并且有电弧稳定剂的作用。本专利技术中换算成Al2O3的Al和Al的氧化物的添加量限制在0.20～1.50重量％为最佳。这是因为如果含量不足0.20重量％，将会降低熔渣流动性、使电弧不稳定、飞溅现象严重。如果超过1.50重量％，将会导致熔渣流动性变差、焊缝形状变坏。在本专利技术中ZrO2具有提高熔渣凝固速度，使粘性增加，同时提高熔渣分离性的效果，也具有作为电弧稳定剂的作用。但是如果其含量不足0.10重量％，熔渣分离性会降低，使其效果减弱，如果含量超过1.00重量％，将会恶化熔渣流动性，使焊缝形状变差、电弧变得不稳定，焊接工作效率降低，所以本专利技术中换算成ZrO2的Zr和Zr的氧化物的含量最好限制在0.10～1.00重量％。Mn在本专利技术中是具有增加熔渣粘性，用作脱氧剂，且提高金属强度及低温韧性作用的助熔剂。但是如果含量不足1.00重量％，会因为脱氧不充分出现焊接部缺陷，强度和韧性降低等问题，如果含量超过3.50重量％，将会在焊接金属中形成合金并强化，而使焊接金属的强度增加，容易发生高温断裂，延展率降低，所以在本专利技术中其含量最好限制在1.00～3.50重量％。Ni具有确保焊接金属的强度及低温韧性的效果。但是如果含量不足0.50重量％，将不具备确保拉伸强度及低温韧性的效果，如果含量超过1.50重量％，容易发生高温断裂，所以含量限制在0.50～1.50重量％为佳。上述助熔剂组成成分中，MgO、Al2O3、ZrO2高熔点氧化物的含量总和最好在1.00～4.00重量％的范围内。如果该含量总和不足1.00重量％，会使熔渣分离性变差，焊接焊缝形状失去均匀性，出现下垂现象，如果该含量总和超过4.00重量％，会使焊接中熔渣流动性变差，焊缝因不能充分扩展而出现重叠现象，并且焊缝形状不均匀，使形状变差。此外本专利技术的特征是，设常规合金添加剂Mn和Ni的含量总和为Q1，熔渣形成剂助熔剂TiO2、SiO2、Al2O3、ZrO2及MgO的含量总和为Q2，则将Q1/Q2的比值控制在0.20～1.00的范围内。因为各组成成分含量满足上述条件，不但能提供焊接性能(焊缝形状、电弧稳定性、熔渣分离性、焊接金属的拉伸强度及低温韧性)优良的用于高张力钢的金属助熔剂填充焊条，且可使得对于向下或H形填角焊接使焊缝均匀且确保高强度和优良的低温韧性。如果上述比值不足0.20，焊缝形状将会失去均匀性，虽然焊接效率和电弧稳定性可能良好，但焊接金属的拉伸强度和低温韧性将会变差；如果上述比值超过1.00，焊接金属的拉伸强度和低温韧性虽然良好，但另一面焊接效率和熔渣分离性很差，焊缝形状也不好。本专利技术涉及的焊条含有铁。铁在填充到钢制外皮中的助熔剂中占有最大的比例，可以提高电弧稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有优良焊接性能的、用于高张力钢的、通过在由软钢或合金钢材料制成的外皮中填充金属助熔剂制成的金属助熔剂填充焊条，其特征在于，以焊条总重量为基准，上述助熔剂的组成为：换算成ＴｉＯ↓［２］的Ｔｉ及Ｔｉ的氧化物的含量为１．００～５．０ ０％、换算成ＳｉＯ↓［２］的Ｓｉ及Ｓｉ的氧化物的含量为１．００～４．００％、换算成ＭｇＯ的Ｍｇ及Ｍｇ的氧化物的含量为０．１０～１．５０％、换算成Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的Ａｌ及Ａｌ的氧化物的含量为０．２０～１．５０％、换算成ＺｒＯ↓［２］的Ｚｒ及Ｚｒ的氧化物的含量为０．１０～１．００％、Ｍｎ的含量为１．００～３．５０％、Ｎｉ的含量为０．５０～１．５０％；上述ＭｇＯ、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＺｒＯ↓［２］高熔点氧化物的总含量为１．００～４．００％，其余全部由Ｆｅ和Ｃ、Ｐ、 Ｓ、Ｋ↓［２］Ｏ、Ｎａ↓［２］Ｏ、Ｎａ↓［２］Ｏ↓［３］、ＮａＦ等微量元素及不可避免的杂质组成；此外对于满足上述组成的助熔剂成分，设Ｍｎ及Ｎｉ的和为Ｑ↓［１］，ＴｉＯ↓［２］、ＳｉＯ↓［２］、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＺｒＯ↓［２］及 ＭｇＯ的和为Ｑ↓［２］，则Ｑ↓［１］／Ｑ↓［２］的比值在０．２０～１．００的范围内。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李善一，姜鍊玟，
申请(专利权)人：基斯韦尔株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]