一种低尘多用途高锰钢药芯焊丝及其制备工艺
阅读说明：本技术 一种低尘多用途高锰钢药芯焊丝及其制备工艺 (Low-dust multipurpose high-manganese steel flux-cored wire and preparation process thereof ) 是由 吴郁均 于 2021-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低尘多用途高锰钢药芯焊丝及其制备工艺,该药芯焊丝包括以下组分及含量：钛白粉17-22％、钒铁粉1－3％、金属铬粉3-5％、金属锰粉60-70％、萤石粉5-8％和钼铁2-4％,并将上述原料通过各组分的粉料分别过筛、将过筛后的粉料根据不同特性分高低温进行分开烘焙、将烘干后的各组分按照相应质量百分比配料混合和U型钢带由成型机轧制成型得到成品高锰钢药芯焊丝,该低尘多用途高锰钢药芯焊丝及其制备工艺,不仅能焊补铁道道岔还可用于多种高强钢的对接,且大大地降低了焊接烟尘、焊缝金属强度高、焊缝金属韧性好和高锰钢材料所具备的变形后硬化耐磨性能没变等特点,增加了整体的强度、成型效果和实用性。(The invention discloses a low-dust multipurpose high manganese steel flux-cored wire and a preparation process thereof, wherein the flux-cored wire comprises the following components in percentage by weight: titanium dioxide of 17-22 percent, ferrovanadium powder of 1-3 percent, chromium powder of 3-5 percent, manganese powder of 60-70 percent, fluorite powder of 5-8 percent and ferromolybdenum of 2-4 percent, respectively sieving the raw materials by powder of each component, separately baking the sieved powder at high and low temperatures according to different characteristics, mixing the dried components according to corresponding mass percent, and rolling and molding the U-shaped steel belt by a molding machine to obtain the finished product of the high manganese steel flux-cored wire, the low-dust multipurpose high-manganese steel flux-cored wire and the preparation process thereof can not only weld and repair railway turnouts, but also be used for butt joint of various high-strength steels, the method has the advantages of greatly reducing welding smoke dust, along with high weld metal strength, good weld metal toughness, unchanged hardening and wear resistance after deformation and the like of the high manganese steel material, and increasing the overall strength, forming effect and practicability.)
技术领域
本发明涉及镁板
技术领域
，具体为一种低尘多用途高锰钢药芯焊丝及其制备工艺。背景技术
高锰钢又叫高锰奥氏体钢，无磁性且韧性较好，它受到较大冲击或挤压表面迅速发生硬化现象，从而具有优异的耐磨性。用高锰钢制成的零部件如推土机的履带、齿轮、破碎机的锤头、颚板、滚筒工作环境都十分恶劣，损坏量很大，一般都用D256、D276、D266这些高锰钢焊条进行修复，采用这些焊条进行修复时焊层及热影响区易产生裂纹、耐磨程度满足不了更高的要求。
然而，大多数高锰钢药芯焊丝，焊缝金属满足不了铁道道岔的焊补需求，同时施焊时会产生浓烈的黄烟,其它焊接材料产生的焊接烟尘一般为白色、灰色。黄烟中的主要毒物是锰，长期吸入超过允许浓度的锰及其化合物的微粒和蒸气，会使操作者造成锰中毒，针对这些问题，后来研制出的D286焊条在耐磨程度上有了很大提高，满足了铁道道岔的焊补需求，但因受焊条的制作方式限制，如焊条的涂压性能需要有粘性、弹性、塑性、滑性等，不可避免的要加入粘结剂，所以D286焊条施焊时产生黄烟的缺陷仍然存在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低尘多用途高锰钢药芯焊丝及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出大多数高锰钢药芯焊丝，焊缝金属满足不了铁道道岔的焊补需求，同时施焊时会产生浓烈的黄烟,其它焊接材料产生的焊接烟尘一般为白色、灰色，黄烟中的主要毒物是锰，长期吸入超过允许浓度的锰及其化合物的微粒和蒸气，会使操作者造成锰中毒。针对这些问题，后来研制出的D286焊条在耐磨程度上有了很大提高，满足了铁道道岔的焊补需求，但因受焊条的制作方式限制，如焊条的涂压性能需要有粘性、弹性、塑性、滑性等，不可避免的要加入粘结剂，所以D286焊条施焊时产生黄烟缺陷仍然存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低尘多用途高锰钢药芯焊丝及其制备工艺，该药芯焊丝包括以下组分及含量：钛白粉17-22%、钒铁粉1－3%、金属铬粉3-5%、金属锰粉60-70%、萤石粉5-8%和钼铁2-4%。
优选的，所述钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁各组分总和为100%。
优选的，所述钛白粉的化学成分及质量百分比为TiO2≥98%，S≤0.05%，P≤0.05%。
优选的，所述金属锰粉的化学成分及质量百分比为Mn≥97.0%,S≤0.04%，P≤0.04%，C≤0.08%。
优选的，该高锰药芯焊丝制备工艺如下：
步骤一：各组分的粉料分别过筛，将钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁放入振动筛内部进行筛选，保证筛选后的原料组分为钛白粉17-22%、钒铁粉1－3%、金属铬粉3-5%、金属锰粉60-70%、萤石粉5-8%和钼铁2-4%；
步骤二：将过筛后的粉料根据不同特性分高低温进行分开烘焙，将钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁放入烘干机内部进行烘干，保证整体内部不含有水分，并防止整体内部产生结块的情况，且保证烘干过后钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁总含量相加为100%；
步骤三：将烘干后的各组分按照相应质量百分比配料混合，将钛白粉17-22%、钒铁粉1－3%、金属铬粉3-5%、金属锰粉60-70%、萤石粉5-8%和钼铁2-4%放入搅拌罐内部进行搅拌混合，保证整体充分的混合，使用100-150rpm的搅拌速度搅拌搅拌10-15分钟，直至整体内部的粉末完全混合，将混合后的粉末经过振动筛进行二次筛选，并将筛选后的粉末放入保温桶内部进行保温储存，保持保温桶内部20度的温度进行保存；
步骤四：往混合后的物料放入U型钢带由成型机轧制成型，并对成型后的物料进行拉拔，保证成型后的物料达到尺寸要求，并将尺寸达到要求的物料进行清洗烘干，方便整体进行后续操作，并对尺寸达到要求的工件进行层绕，从而得到成型的高锰钢药芯焊丝。
本发明的有益效果是：该低尘多用途高锰钢药芯焊丝及其制备工艺，钛白粉的粒径非常小，平均粒径小于0.30μm，钛白粉的熔点是1855℃，沸点2900℃，本来钛白粉在药粉中的作用是造渣，但在本发明中钛白粉除了造渣外，还有更重要的作用是抑制烟尘，焊接时，熔滴从产生、过渡再到被焊件上只是一瞬间，但也有一个完整的过程，在这个过程中，因钛白粉的粒度比金属锰粉的小很多，熔点高很多，沸点高了1000℃左右，可以覆着在熔融的金属锰颗粒上，有效地抑制金属锰颗粒产生烟尘，在D256、D276、D266这些高锰钢焊条药粉中一般不加钛白粉，D286焊条中钛白粉加入量因受生产条件限制，没有本发明制出的高锰钢药芯焊丝低尘多用途高锰钢药芯焊丝的钛白粉加入量那么多，且该高锰钢药芯焊丝为了使该药芯焊丝达到低尘的效果，在配方中加入了17-22%的钛白粉，从而有效地抑制了因金属锰的挥发、氧化，大大降低了黄烟的产生，1－3%的钒铁的加入及2-4%钼铁的加入，使焊缝在结晶和冷却过程中，析出金属间化合物，提高了焊缝金属的强度，同时该高锰钢药芯焊丝在施焊时产生的烟尘与普通的药芯焊丝如ZE711差不多，与D256、D276、D266这些高锰钢焊条施焊时产生的浓烟形成强烈的反差，也比D286焊条施焊时产生的浓烟少很多，同时在物理性能上比D286焊条更具优越性，不仅能焊补铁道道岔还可用于多种高强钢的对接，且该高锰钢药芯焊丝具有大大地降低了焊接烟尘、焊缝金属强度高、焊缝金属韧性好和高锰钢材料所具备的变形后硬化耐磨性能没变等特点，增加了整体的强度、成型效果和实用性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种低尘多用途高锰钢药芯焊丝及其制备工艺，该药芯焊丝包括以下组分及含量：钛白粉17-22%、钒铁粉1－3%、金属铬粉3-5%、金属锰粉60-70%、萤石粉5-8%和钼铁2-4%。
进一步的，所述钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁各组分总和为100%，100%组分的钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁方便整体进行充分的混合，增加了整体的成型效果。
进一步的，所述钛白粉的化学成分及质量百分比为TiO2≥98%，S≤0.05%，P≤0.05%，钛白粉除了造渣外，还有更重要的作用是抑制烟尘，焊接时，熔滴从产生、过渡再到被焊件上只是一瞬间，但也有一个完整的过程，在这个过程中，因钛白粉的粒度比金属锰粉的小很多，熔点高很多，沸点高了1000℃左右，可以覆着在熔融的金属锰颗粒上，有效地抑制金属锰颗粒产生烟尘。
进一步的，所述金属锰粉的化学成分及质量百分比为Mn≥97.0%,S≤0.04%，P≤0.04%，C≤0.08%，保证整体正常的成型，从而增加了整体的实用性。
实施例一
步骤一：各组分的粉料分别过筛，将钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁放入振动筛内部进行筛选，保证筛选后的原料组分为钛白粉19%、钒铁粉1.5%、金属铬粉3.5%、金属锰粉67%、萤石粉6%和钼铁3%；
步骤二：将过筛后的粉料根据不同特性分高低温进行分开烘焙，将钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁放入烘干机内部进行烘干，保证整体内部不含有水分，并防止整体内部产生结块的情况，且保证烘干过后钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁总含量相加为100%；
步骤三：将烘干后的各组分按照相应质量百分比配料混合，将钛白粉19%、钒铁粉1.5%、金属铬粉3.5%、金属锰粉67%、萤石粉6%和钼铁3%放入搅拌罐内部进行搅拌混合，保证整体充分的混合，使用100-150rpm的搅拌速度搅拌搅拌10-15分钟，直至整体内部的粉末完全混合，将混合后的粉末经过振动筛进行二次筛选，并将筛选后的粉末放入保温桶内部进行保温储存，保持保温桶内部20度的温度进行保存；
步骤四：往混合后的物料放入U型钢带由成型机轧制成型，并对成型后的物料进行拉拔，保证成型后的物料达到尺寸要求，并将尺寸达到要求的物料进行清洗烘干，方便整体进行后续操作，并对尺寸达到要求的工件进行层绕，从而得到成型的高锰钢药芯焊丝；
采用本实施例制备得到的低尘多用途高锰钢药芯焊丝焊接，并测得焊缝组织的物理性能列于表1中；
实施例二
步骤一：各组分的粉料分别过筛，将钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁放入振动筛内部进行筛选，保证筛选后的原料组分为钛白粉20%、钒铁粉2%、金属铬粉4%、金属锰粉65%、萤石粉6%和钼铁3%；
步骤二：将过筛后的粉料根据不同特性分高低温进行分开烘焙，将钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁放入烘干机内部进行烘干，保证整体内部不含有水分，并防止整体内部产生结块的情况，且保证烘干过后钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁总含量相加为100%；
步骤三：将烘干后的各组分按照相应质量百分比配料混合，将钛白粉20%、钒铁粉2%、金属铬粉4%、金属锰粉65%、萤石粉6%和钼铁3%放入搅拌罐内部进行搅拌混合，保证整体充分的混合，使用100-150rpm的搅拌速度搅拌搅拌10-15分钟，直至整体内部的粉末完全混合，将混合后的粉末经过振动筛进行二次筛选，并将筛选后的粉末放入保温桶内部进行保温储存，保持保温桶内部20度的温度进行保存；
步骤四：往混合后的物料放入U型钢带由成型机轧制成型，并对成型后的物料进行拉拔，保证成型后的物料达到尺寸要求，并将尺寸达到要求的物料进行清洗烘干，方便整体进行后续操作，并对尺寸达到要求的工件进行层绕，从而得到成型的高锰钢药芯焊丝；
采用本实施例制备得到的低尘多用途高锰钢药芯焊丝焊接，并测得焊缝组织的物理性能列于表1中；
对比例一
步骤一：各组分的粉料分别过筛，将大理石粉、金红石粉、硅铁粉、金属锰粉和萤石粉放入振动筛内部进行筛选，保证筛选后的原料组分为大理石粉25%、金红石粉12%、硅铁粉5%、金属锰粉50%和萤石粉8%；
步骤二：将过筛后的粉料根据不同特性分高低温进行分开烘焙，将大理石粉、金红石粉、硅铁粉、金属锰粉和萤石粉放入烘干机内部进行烘干，保证整体内部不含有水分，并防止整体内部产生结块的情况，且保证烘干过后钛白粉、钒铁粉、金属铬粉、金属锰粉、萤石粉和钼铁总含量相加为100%；
步骤三：将烘干后的各组分按照相应质量百分比配料混合，将大理石粉25%、金红石粉12%、硅铁粉5%、金属锰粉50%和萤石粉8%放入搅拌罐内部进行搅拌混合，保证整体充分的混合，使用100-150rpm的搅拌速度搅拌搅拌10-15分钟，直至整体内部的粉末完全混合，将混合后的粉末经过振动筛进行二次筛选，并将筛选后的粉末放入保温桶内部进行保温储存，保持保温桶内部20度的温度进行保存；
步骤四：往混合后的物料放入U型钢带由成型机轧制成型，并对成型后的物料进行拉拔，保证成型后的物料达到尺寸要求，并将尺寸达到要求的物料进行清洗烘干，方便整体进行后续操作，并对尺寸达到要求的工件进行层绕，从而得到成型的高锰钢药芯焊丝；
采用本实施例制备得到的低尘多用途高锰钢药芯焊丝焊接，并测得焊缝组织的物理性能列于表1中。
表1
抗拉强度 Rm(MPa)
伸长率A(％)
焊接黄烟
实施例一
780
29
少
实施例二
760
28
少
对比例一
560
21
浓
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。