[发明专利]低碳药芯焊丝用盘条及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及低碳药芯焊丝用盘条的化学元素设计及制造技术。 

背景技术

药芯焊丝是20世纪50年代发展起来的高效焊接材料，它继承了焊条的成份可调的优点，又克服了焊条不能连续、自动焊接的缺点，其熔敷效率甚至可以高达手工焊条的4倍，还具有焊缝成形光顺美观、焊接变形小及容易操作、品种多样化等一系列优点，因此，药芯焊丝一走向市场，便受到以造船业为首的制造业的欢迎，并逐渐应用到工业生产的每个行业。 

我国20世纪60年代开始研制药芯焊丝，但直到80年代末在生产中应用还较少，进入90年代后，根据市场需求，特别是造船业大量出口船舶的建造需求，国内一些企业才开始在引进国外技术与设备的基础上生产药芯焊丝，随着我国制造业的快速发展，以造船业为主的有关行业对药芯焊丝的需求量不断扩大，尽管国内药芯焊丝的年产量也随之连年增加，但目前外国产品仍然占据我国药芯焊丝市场不少的份额。 

药芯焊丝的生产工艺共有三种：钢管法、钢带法和盘条法。钢管法是传统的生产工艺，虽然生产工艺简单，但成本较高，国际上只有极少数厂家采用这种方法生产；钢带法成本比钢管法略低，技术难度也不大，是国际上普遍采用的生产方法；盘圆法从根本上解决了药芯焊丝原材料加工成本过高的问题，生产成本低于前二者，但技术难度较大。 

用盘条法制造药芯焊丝的主要工艺为： 

热轧盘条→除氧化铁皮→盘条表面润滑→二道或二道以上冷拉→开坯成V形槽→经多道轧辊逐步轧成U形槽→加入药粉→合缝→减径拉丝→收线。 

盘条经冷轧后钢的硬度和强度明显提高，因此盘条法药芯焊丝合缝的难度要远远大于钢带法药芯焊丝，这就对药芯焊丝用盘条的性能提出了更高要求：1.成分设计必须合理，确保盘条冷轧成U形槽后，钢的硬度和强度能便于合缝；2.成分要均匀，尽可能确保盘条冷轧成U形槽后，钢的硬度和强度通条均匀性；3.夹杂物级别尽可能低。 

虽然使用盘条法有着明显的成本优势，但在使用盘条法生产药芯焊丝过程中，钢的硬度和强度明显提高，合缝的难度要远远大于钢带法药芯焊丝，这是采用盘条法生产药芯焊丝的一大技术难题，因此，目前普遍采用钢带法生产药芯焊丝。 

目前，国内用于生产药芯焊丝用盘条的钢种及化学成份如表1。 

表1：国内用于生产药芯焊丝用盘条及化学成份(熔炼成份和盘条成份，wt％) 

同时，通过国内外有关专利、公开发布的资料检索，未发现与本发明材料相关的有关文献。 

发明内容

本发明所需要解决的技术问题是：通过合理的化学成份设计及高线控轧控冷工艺，生产出一种新的药芯焊丝用盘条，这种盘条虽然在生产过程中钢的硬度和强度提高了，但能确保合缝的顺利进行。 

本专利申请提供的药芯焊丝用盘条由如下化学成分组成：C：0.001-0.050；Si：0.001-0.050；Mn：0.10-0.24；S≤0.012；P≤0.015；N≤0.007；Al≤0.06；Cu≤0.05％；Ni≤0.08％；Cr≤0.07％；V≤0.01％；Hg≤0.0002％；Ca≤0.003％；Sn≤0.01％；余量为Fe。 

在一个实施方案中，本发明的药芯焊丝用盘条所含元素中，S≤0.010；Al：0.03-0.06。 

在另一个实施方案中，本发明的药芯焊丝用盘条所含元素中，当Al≤0.01时，还含有Ti：0.02-0.05；Nb≤0.012。 

钢中的化学元素是确保材料性能的基本保证，是能否确保药芯焊丝合缝顺利进行的基础。 

本发明药芯焊丝用盘条的成份设计中重点考虑盘条经拉拔、开槽后，不应由于钢的硬度和强度提高而不能合缝或合缝难度大，影响生产效率，由于碳、硅、锰在钢中是主要强化元素，也是提高钢材原始强度的关键途径之一，因此以低碳、低硅、低锰为主进行化学成份设计，达到降低钢材原始强度，从而减小因盘条冷加工的加工硬化程度。 

夹杂物是影响钢材加工性能的主要因素之一，本发明的药芯焊丝用盘条中，夹杂物的控制符合GB/T10561标准检验：A≤2.5级、B≤2.0级、C≤2.0级、D≤2.0级。 

本发明药芯焊丝用盘条的力学性能为：抗拉强度Rm≤350MPa；断面收缩率Z≥80％。