[发明专利]制造管状焊丝用的合金粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属焊接技术领域，具体涉及一种制造管状焊丝用的合金粉及其制备方法。

背景技术

传统的埋弧焊合金管丝是采用常规混合型合金管丝，制备合金管丝用的合金粉料是按管丝成分配方配制各种合金粉料，采用混料桶进行机械混合而得到。这种方法很难消除由于配方合金料的比重差异而造成的焊层成分不均匀。

而预制合金粉制造管丝的工艺，首先对管丝合金配方采用非真空感应炉熔炼，熔炼过程中，尤其精炼期感应炉产生的电磁搅拌力对预制合金的金属熔池进行搅拌，从而保证预制合金粉的合金成分均匀性。根据管状焊丝用于埋弧堆焊工艺的用途，本发明设计了Cr5系列的珠光体耐热不锈钢的合金配方，在研制过程中遇到了预制合金成分在批量生产过程中难以稳定不易重现，感应炉炉衬使用寿命短，预制合金熔液在浇注水雾化过程中容易堵塞钢包石墨坩埚通道等问题，为了克服上述弊端，申请人详细分析Cr5合金系中，C,Mn,Si,Cr,Mo,V,W等合金元素中，尤其是C,Mn,Si三种元素对合金铁碳相变中的S点（共析点碳份点），E点（奥氏体最高碳份点），C点（共晶点）及A1（共析温度），A3（共晶温度）的影响为最大，为了今后预制合金生产过程中能稳定且重现合金成分，首先重点确定C,Mn,Si的配入量及合理确定,Cr,Mo,V,W的配入量（最佳配方设计）解决预制合金成分稳定性和重现性，其次改造传统的高压水雾化生产合金粉末的熔炼、浇注等工艺，采用块状合金料，确定块状合金料的采购技术标准（主要确定合金成分的允可范围），通过对比熔炼试验，选择碱性炉衬，可延长炉衬使用寿命：采用控制精炼期出钢温度（至1580℃）和捞尽浮渣及钢包浇注口预热600℃的技术措施，确保预制合金液顺利浇注，不堵塞坩埚。

申请人为了验证预制合金管丝工艺的优越性，对预制合金粉制造的管状焊丝（称中间合金管丝）的堆焊层的成分和性能进行检测，结果发现中间合金管丝堆焊层合金成分均匀，并且具有优良的抗裂纹性能。

申请人炼制Cr5合金系列的预制合金粉分别用来轧制硬度为HRC48-50 的324M管丝和焊层硬度为HRC41-43的324L管丝，成功堆焊轧辊直径从Φ500mm至Φ1400mm的多支辊径不同的夹送辊和支撑辊，中间合金管丝堆焊工艺性能及焊层力学性能良好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能使焊层成分充分均匀，因而能提高合金管状焊丝质量的合金粉及其制备方法。

本发明提出的合金粉的制备方法，综合了传统的高压水雾化工艺生产金属粉末合金成分均匀的技术特点和常规管丝轧制工艺生产的管丝产品椭圆度小，合金成分致密和生产效率高的技术优势，采用取长补短的方法，将高压水雾化工艺生产合金成分均匀的预制合金粉取代常规混合型管丝的混料桶机械混合的合金粉，供应给管丝生产线，经过轧制和拉拔工艺最终制成焊层成分均匀的和堆焊层抗裂性能优良的中间合金管丝。

本发明在合金钢相变理论指导下，经过几十炉配方冶炼工艺试验，不断优化预制合金粉配方设计，对C,Mn,Si,Cr,Mo,V,W七元素配入量确定，总结出强化C、Mn、Si三元素合理配入（适当低C、Si及适当高Mn ）及采用块状合金料，按技术标准采购合金原材料；选择碱性炉衬，延长炉子使用寿命；提高精炼期出钢温度（至1580℃）和捞尽浮渣及钢包浇注口预热600℃等的技术措施，保证预制合金粉生产过程的顺利进行及确保预制合金成分和质量基本良好。

本发明提出的预制合金粉的制备方法，采用非真空感应炉炉衬；C，Mn，Si，Cr，Mo，V，W七元素的组分配方按重量百分比计为：

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%

其余为铁。总量为100%。

熔炼工艺参数如下：

交流电压：415~420V；

直流电压：400~415V；

直流电流：120~200A；

中频电压：600~620V；

中频频率(Hz)：750~800(Hz)；

熔炼流程为：

开炉前加入全部铁（具体可用废钢铁）、钨铁、碳粉和钒铁，以及一半低碳铬铁；

通交流电：

通电25~30分钟时，加入另一半低碳铬铁；

通电30~35分钟时，加入单晶硅；