[发明专利]1Ni9低温钢焊接用低氢碱性焊条及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种1Ni9低温钢焊接用低氢碱性焊条，本发明还涉及该焊条的制备方法。

背景技术

1Ni9钢是含镍量为9%，含碳量低于0.13%的低碳中合金钢，在-196℃具有优良的强韧性和焊接性。与具有优良性能的不锈钢相比，1Ni9钢具有合金含量少、价格便宜的优点；与低温用铝合金相比，有许用应力大、热膨胀率小的优点。而随着风机行业的迅猛发展，1Ni9钢因其良好的低温性能在风机行业被广泛用作叶轮材料，而现在风机叶轮通常是通过焊接连接轮盘和叶片，叶轮的焊接质量是影响风机使用寿命的关键问题之一，这就需要大量和叶轮材料相匹配并且焊缝具有优良的力学性能、耐腐蚀性能和超低温性能的焊接材料。由于现有与1Ni9钢匹配的焊条主要从国外进口，价格昂贵，因此发展低温马氏体1Ni9钢的专用焊接材料具有广阔的市场前景和经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种1Ni9低温钢焊接用低氢碱性焊条，解决了现有用于焊接1Ni9钢的焊条需从国外进口价格昂贵且性能较差的问题。

本发明的另一个目的是提供上述焊条的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：1Ni9低温钢焊接用低氢碱性焊条，包括焊芯和药皮，焊芯按质量百分比由以下组分组成：碳0.01%-0.03%，锰0.5%-0.9%，硅0.2%-0.4%，铬21%-24%，铁2.5%-3.5%，钼8.5%-9.5%，钛0.02%-0.04%，铌4%-4.5%，氮0.15%-0.20%，硫<0.01%，磷<0.01%，余量为镍，上述各组分质量百分比之和为100%；药皮按质量百分比由以下组分组成：34%-48%的大理石，17%-24%的萤石，2%-6%的锆英砂，1%-4%的硅铁，5%-12%的钛铁，3%-5%的中碳锰铁，2%-5%的钛白粉，2%-5%的金红石，2%-6%的云母，0.7%-1%的碱，1%-3%的混合稀土，上述各组分质重量百分比之和为100%。

本发明所采取的另一个技术方案是，上述焊条的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，

将质量比为65%的工业纯镍、含C、Si、Ti、Nb、N的矿石以及Fe、Mo、Cr、Mn一起放入感应炉中进行冶炼，当工业纯镍全部熔化，合金钢液温度达到1450℃，钢液平静时，停电冷却排气，再送电进行加热精炼，待温度继续下降至出钢温度时出钢，出钢前5min先向炉内充氩气使炉内压强达到33-47KPa，再向钢液中加入Mn搅拌2min后出钢，出钢温度1450℃，浇注时要求钢液表面平静，浇注均匀，冷却至室温得到钢锭，使得钢锭的质量百分比为：碳0.01%-0.03%，锰0.5%-0.9%，硅0.2%-0.4%，铬21%-24%，铁2.5%-3.5%，钼8.5%-9.5%，钛0.02%-0.04%，铌4%-4.5%，氮0.15%-0.20%，硫<0.01%，磷<0.01%，余量为镍，上述各组分的质量百分比之和为100%；

步骤2，

将步骤1得到的钢锭扒皮后用750kg的蒸汽锤锻造成方坯，冷却至室温后去除方坯表面黑皮及裂纹并切去冒头，然后用轧机将方坯轧制成盘条后机械剥壳，再在耐酸混凝土酸洗池中进行酸洗去锈后烘干，用回转式拉丝机进行干法拉丝后卷取，热处理后用回转式拉丝机再次干法拉丝，缠绕成直径为4.0mm的焊丝，即焊芯；

步骤3，

按照质量百分比分别称取34%-48%的大理石，17%-24%的萤石，2%-6%的锆英砂，1%-4%的硅铁，5%-12%的钛铁，3%-5%的中碳锰铁，2%-5%的钛白粉，2%-5%的金红石，2%-6%的云母，0.7%-1%的碱，1%-3%的混合稀土，上述各组分的质量百分比之和为100%；将上述药皮材料和粘结剂一起放入混料机中混合，然后将混合后的药粉放入压团机中压成圆柱形药团；

步骤4，

在焊条压涂机中加入步骤3制得的圆柱形药团，并将圆柱形药团压涂在步骤2制得的焊芯上，然后放入箱式炉中进行逐级升温烘干，即得到焊条。

本发明的特点还在于，

步骤1中冷却排气时间为10-20min，加热精炼时间为15-25min。

步骤2中酸洗采用体积浓度为15%的盐酸，酸洗时间为10-20min。

步骤2中烘干采用链条式烘干炉，烘干温度为145-150℃，烘干速度为1.5-2.5m/s。

步骤2中热处理是将卷取的焊丝加热至670-680℃后自然冷却至室温。