[发明专利]一种Q500qE钢埋弧焊用烧结焊剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁钢埋弧焊技术领域，具体涉及一种Q500qE钢埋弧焊用烧结焊剂及其制备方法。

背景技术

烧结焊剂是一种优质、高效、节能、环保型焊剂。该焊剂在焊接时无烟、无味、无弧、无飞溅。其生产制造过程无环境污染，能耗低，原材料利用充分，符合国家产业发展政策。烧结焊剂的堆积密度小，渣壳较薄，焊剂消耗量少，焊接成本较低。烧结焊剂的碱度值调整范围大，可以适用于可焊性较差材料的焊接，可以满足焊缝超低氢、高强高韧、高洁度的理化性能要求，广泛应用于高强钢、不锈钢等高合金钢结构的焊接。

我国桥梁用钢的发展起步较早，但发展缓慢，20世纪60～80年代开发了16Mnq、15MnVq、15MnVNq等，其中16Mnq应用广泛，但冲击韧性偏低。80年代九江大桥采用了15MnVNq，但由于采用了高强度的V，导致钢板低温冲击韧性和焊接性能差。90年代开发了14MnNbq(Q370q)铁路桥梁用钢，其具有优良的低温冲击韧性，可以满足一般桥梁建设的要求。

目前，我国正在建设的沪通铁路长江大桥为四线铁路六车道公路合建桥梁，主航道桥采用主跨1092m两塔五跨斜拉桥方案，要求采用更高强度的Q500qE桥梁用钢建造关键部位构件。但是现有焊接材料都不能满足这种高强度高韧性的焊接要求。因此研制一种适用Q500qE桥梁钢焊接用的烧结焊剂成为重要课题。

高碱度渣系烧结焊剂容易获得高韧性焊缝，但对于获得高强度高韧性焊缝金属和良好焊接工艺性能仍具有很大技术困难，特别是焊接厚度大于32mm、甚至是60mm的大厚钢板时，由于多层多道焊接，后焊的焊道对前道焊缝起到热处理作用，使焊缝组织发生变化，容易造成焊缝金属低温冲击吸收功下降和大幅度波动。因此，采用原来的焊接材料不能满足Q500qE桥梁钢高强高韧性的焊接要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够同时满足焊缝金属的高强度和高韧性要求的Q500qE钢埋弧焊用烧结焊剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种Q500qE钢埋弧焊用烧结焊剂，其主要化学成分的重量含量为：CaF₂36％～37.5％、Al₂O₃27.5％～29％、MgO13％～15％、SiO₂14％～18％、CaO1％～3％、Na₂O/K₂O1％～2％、SeO₂0.5％～1.0％和FeSi75-A1.0～1.3％。

作为优选，所述FeSi75-A的主要化学成分的重量含量为：Si72％～80％、C≤0.1％、Mn≤0.5％、Cr≤0.5％、S≤0.02％、P≤0.035％，余量为铁。

一种Q500qE钢埋弧焊用烧结焊剂的制备方法，其方法步骤如下：

(1)按照化学成分重量配比称取原材料，将称好的原材料放进干搅拌器中进行干搅拌；

(2)将干搅拌均匀的原材料放入湿搅拌器中，然后加入一定量的水玻璃，进行湿搅拌；

(3)将湿搅拌均匀的物料送入造粒机进行造粒；

(4)将造出的粒状物料经热风干燥后，送入烘干炉中进行烘干；

(5)将烘干后的粒状物料过筛，筛分出标准粒度的物料；

(6)将筛分出的标准粒度物料送入烧结炉中进行烧结，烧结一段时间后，出炉冷却；

(7)将出炉冷却后的物料依次进行检验、过筛、包装、入库，完成烧结焊剂的制备过程。

作为优选，所述步骤(2)中加入的水玻璃重量为原材料总重量的20％。

作为优选，所述步骤(4)中烘干炉内的温度为180℃～230℃。

作为优选，所述步骤(6)中烧结炉内的温度为800℃～850℃。

作为优选，所述步骤(6)中的烧结时间为1小时。

本发明所述Q500qE钢埋弧焊用烧结焊剂的碱度为1.68～1.80，能减少焊接过程中焊丝合金元素烧损，确保焊缝金属的强度，从而提高焊缝金属低温冲击韧性。

增加烧结焊剂中分解压相对较小的碱性氧化物如Al2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O等的含量，由于碱性氧化物稳定性比FeO大很多，一般不表现出氧化性，所以焊缝中氧含量也较低。同时降低分解压相对较大的酸性氧化物如SiO2、TiO2等的含量，设计成“无氧”或低氧焊剂，减少焊剂组分对焊缝金属的氧化，控制焊缝金属中氧含量在162ppm～200ppm范围。