[发明专利]一种细晶粒高强度钢筋CO2电弧焊用药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明属于材料加工工程的焊接领域，特别地，涉及一种用于细晶粒高强度钢筋CO₂电弧焊用药芯焊丝及其生产方法。

背景技术

CO₂气体保护药芯焊丝目前已取得了长足的发展，但是面对不断出现的新钢种，特别是以细晶粒钢为特性的21世纪钢铁材料的不断研究发展，对焊接提出了新的要求，迫切需要相应的药芯焊丝匹配焊接。所述细晶粒钢的全称为本质细晶粒钢；本质晶粒度是指钢在一定条件下奥氏体晶粒长大的倾向；在930±10℃保温3～8h后测定奥氏体晶粒，晶粒度为1～4级称为本质粗晶粒钢，晶粒度为5～8级则为本质细晶粒钢。

高强度钢筋不同于常规钢筋的焊接特点是：

（1）强度和冲击韧性大幅度提高；

（2）大规格钢筋的焊接热输入大，超细晶粒钢筋在焊接加热时接头区发生完全相变，导致组织结构明显粗化，失去原有的细晶组织结构，造成接头强度和塑韧性的下降；

（3）适应降低温度下（-5℃）的不预热焊接；

目前还没有配套细晶粒高强度钢筋的药芯焊丝，因而高强度钢筋的焊接成为一个亟待解决问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种细晶粒高强度钢筋CO₂电弧焊用药芯焊丝，用以解决细晶粒高强度钢筋焊接难题：强度高、韧性高、适应低温环境焊接等特点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于低温条件下细晶粒高强度钢筋CO₂电弧焊的药芯焊丝，由包覆药芯的钢带和填充于其内的药芯组成，其中填充药芯包含有造渣剂、稳弧剂、合金剂等，其特征在于，相对于焊丝的总重量，所述填充药芯中包含有以下组分：

3.5～6.0％的金红石；

0.05～0.25%的CaO；

0.05～0.35％的氟化物，该数值为将氟化物换算成等摩尔F的重量计算所得；

0.2～2.5％的Si和/或Si的氧化物，该数值为换算成等摩尔SiO₂的重量计算所得；

0.1～1.5％的Mg和/或Mg的氧化物，该数值为换算成等摩尔MgO的重量计算所得；

1.2～4.5％的Mn和/或Mn的氧化物，该数值为换算成等摩尔MnO的重量计算所得；

0.2～1.5％的Al和/或Al的氧化物，该数值为换算成等摩尔Al₂O₃的重量计算所得；

0.1～0.5％的Zr的氧化物，该数值为换算成等摩尔ZrO₂的重量计算所得；

0.01～0.5％的K的氧化物和/或Na的氧化物，该数值为分别换算成等摩尔K₂O和/或Na₂O后的重量计算所得，当同时含有K的氧化物和Na的氧化物时，为二者之和；

0.01～0.2％的V或钒铁，该数值为换算成等摩尔V的重量计算所得；

0.05～0.8％的Ti或钛铁，该数值为换算成等摩尔Ti的重量计算所得；

0.001～0.1％的B或硼铁，该数值为换算成等摩尔B的重量计算所得；

0.05～0.2％的Mo或钼铁，该数值为换算成等摩尔Mo的重量计算所得；

0.1～0.6％的Ni；

其余为铁粉；

所述药芯各组分满足碱度在0.5～3.5的数值范围内，

所述碱度（缩写为B）的定义为：B=

[m(CaF₂)+m(MgO)+m(MnO)+m(K₂O)]/[m(TiO₂)+m(SiO₂)+m(Al₂O₃)+m(ZrO₂)]

如上所述的药芯焊丝，其中，所述药芯焊丝的填充率为12.8～14.7%，所述填充率即药芯重量与药芯焊丝总重量的比值。

如上所述的药芯焊丝，其在拉拔减径步骤中采用由钾基润滑剂、钠基润滑剂和特氟隆组成的混合润滑剂。

如上所述的药芯焊丝，所述混合润滑剂为75wt%钾基润滑剂+15wt%特氟隆+10wt%钠基润滑剂。

如上所述的药芯焊丝，在配料前，对部分填充粉剂进行不同温度的烘焙：

金红石的烘焙温度为650～850℃，时间为0.5～2.5h；

Si、Mn、Mg和Al的氧化物的烘焙温度为500～550℃，时间为0.5～2.5h。