[发明专利]一种用于炼镁还原罐的不锈耐热型自保护药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明属于材料加工工程技术领域，涉及一种不锈耐热型自保护药芯焊丝，主要用于炼镁还原罐的焊接。 

技术背景

镁及镁合金是目前工业应用中最轻的结构材料，具有较高的比强度、比刚度和较好的加工性能，此外，它还具有导热、导电性能好，阻尼减震性、电磁屏蔽性好等特点，镁合金易于加工成型，更重要的是它很容易回收，很容易降解，因此它是非常可贵的绿色结构材料。镁合金的这些特点使其在电子电器、航天航空、国防军工、汽车等领域得到广泛应用。 

目前炼镁的主要方法有电解法和硅热还原法。世界上近40％左右的镁是用电解法制备的。由于电解法耗能大，氯气排放严重，对环境造成不利影响，相比于其它方法，缺乏一定的市场竞争力。皮江法是一种典型的硅热还原法冶炼镁工艺，主要以煅烧白云石和硅铁等为原料进行冶炼，是目前我国主要的炼镁工艺之一。我国的镁储量居世界首位，白云石资源十分丰富。因此，以白云石为原料炼镁的皮江法技术非常适合我国国情，是我国最主要的炼镁方法。 

皮江法炼镁过程中，还原罐大部分被置于用原煤、焦碳等作燃料的反射炉内，煅烧后的白云石和硅铁等原材料预先磨成细粉，并按一定比例混合压成团状，装入罐内密闭，罐内抽真空至10－20Pa的压强下，罐外加热至1150℃-1200℃左右。位于炉内的还原罐主体部分，不但要受到1200℃左右的高温氧化，还要受到炉内高温气体介质的冲刷腐蚀，因此其工况条件十分恶劣。 

皮江法炼镁设备中，还原罐是最主要的部件。还原罐的材质主要为HK-40、HJ、ZG35Cr24Ni7SiN、ZG30Cr24Ni7SiN及ZG30Cr24Ni7SiNRe等材料。制约炼镁还原罐制造的主要问题是还原罐组件之间的焊接。目前炼镁还原罐普遍采用的焊接材料只有电焊条和埋弧焊实芯焊丝。电焊条主要选用奥氏体不锈钢类焊条，如A202、A302、A402、A312和A412等。埋弧焊丝主要有H0Cr26Ni21及H1Cr24Ni13两种不锈钢实芯焊丝。 

采用电焊条焊接炼镁还原罐时，生产效率低，劳动强度大，焊条浪费严重，成本高，更为主要的是产品质量往往达不到使用要求，焊缝纯净度低，主要表现为焊接接头易出现各种焊接缺陷，如热裂纹、气孔等，使得炼镁罐的真空度达不到使用要求。 

厚壁炼镁还原罐采用埋弧焊时，坡口形式通常为窄间隙，要求一次焊透。采用埋弧焊丝时，热输入大，焊后熔渣易形成尖晶石结构，与焊缝粘在一起，不易清除，造成焊接效率低，工人劳动强度大。由于埋弧焊丝使用焊接电流大，只适用于平焊和角焊位置，虽然可以实现还原罐封头与罐体的连接，但却无法完成管径小罐壁厚、管径大罐壁薄等组件的焊接。对于一些立焊位置及横焊位置也无法采用埋弧焊丝，制约了埋弧焊材的应用。 

采用上述传统的奥氏体不锈钢类焊条和埋弧焊丝，由于此类焊材与还原罐体材质不相匹配，焊接接头持久性能和耐硫化腐蚀性能差，使还原罐在使用过程中，母材完好时焊缝就已被腐蚀，从而导致还原罐体报废。此外，由于还原罐焊接接头承受高压、高温氧化及气体冲蚀，易导致焊接接头发生蠕变、热塑变形、开裂及硫化腐蚀脱皮等。尤其是在高温及含硫介质中使用时，还原罐体和封头之间的焊缝很容易从外部率先剥落，形成凹陷或漏气，造成还原罐使用寿命低，甚至达不到三个月，严重影响了镁的罐产量与炼镁效率。 

炼镁还原罐的价格高，更换数量大，而且在生产过程中，往往是多个还原罐同时工作，若单个还原罐出现焊接质量问题，并且不能及时修复或更换，将会导致停产，造成巨大的经济损失。高质量、高效率及自动化的炼镁还原罐焊接材料的缺乏，严重制约了炼镁还原罐的应用。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术问题，提供一种用于炼镁还原罐的不锈耐热型自保护药芯焊丝。