[发明专利]不锈钢焊接用的药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种适用于特殊不锈钢焊接用的药芯焊丝，特别是一种适用于炼镁行业用还原罐专用的不锈钢的焊接材料。

背景技术

镁是所有结构用金属及合金材料中密度最低的。与其他金属结构材料相比，镁及镁合金具有比强度高、比刚度好、减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，导热性、好易切削加工、易回收等一系列优点，在汽车工业、电子电器、交通运输、航空航天和国防军事领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，并被称为21世纪的绿色工程材料。

从白云石等含镁的矿石中提炼金属镁——硅热还原法炼镁，即是将煅烧白云石和硅铁等磨成细粉，按一定比例混合压成团状，装入用耐热合金制成的还原罐内，在1150～1200℃的高温及10～20Pa的压强下进行还原得出镁蒸汽，冷凝后成为结晶镁，再融化制成镁锭。硅热还原法以其投资省、建厂快、产品质量好的特点与优势至今仍是最重要的炼镁方法。

硅热法炼镁中，多是采用加拿大的皮江设计的从外部加热的横罐真空还原炉，还原炉用耐火砖砌筑，许多个还原罐排成一列，平放在还原炉的支座上，外部燃料加热，所以，硅热还原法炼镁又称皮江法炼镁。还原罐是热法炼镁的发生器，它是由高铬镍耐热钢，经电炉冶炼、离心浇注制成，重量在500kg左右，形状呈试管状。

作为皮江法(真空还原法)炼镁过程中还原工序的重要装备是还原罐。它属于消耗材料，就其品质、生产工艺、所处工作环境而言，是集新材料，冶炼工艺，特种铸造，焊接工艺综合成一体的高技产品。还原罐寿命低、价格高是国内外炼镁业的一大难题，提高还原罐的使用寿命、降低还原罐的制造成本已成为镁业的重要课题。

还原罐的一般结构及服役条件：常用还原罐的典型结构是由半球型封头、直通罐体和冷却水套三部分组成。还原罐尺寸通常为：外径300～400mm，壁厚30～40mm，长2500～4000mm。1个大气压下，镁的沸点1107℃，正常服役时，在镁蒸汽吸收过程中抽取20Pa左右的真空，还原炉内的还原罐工作温度在1200～3000℃，受到其自重和大气压产生的载负，其工作条件为典型的高温、长时间、带载工作。

还原罐在1150～1200℃的高温及10～20Pa的压强下长期工作，要求具有良好的高温抗氧化、抗腐蚀性能，以及足够的高温强度和综合机械性能。由此看出，炼镁还原罐的工作环境恶劣，炼镁还原罐的材质要求很高。既要能耐1200℃左右的高温，能抵抗一定的烟气腐蚀，又要具有较高的抗高温蠕变能力，以抵抗因抽真空而带来的罐体变形。

目前工业上使用的还原罐多为金属还原罐。金属材料还原罐的材质为耐热不锈钢。耐热刚是使用最广泛、制造技术相对成熟的还原罐制造材料。长期以来，人们对耐热钢还原罐的制造技术进行了大量研究，通过合金化、调整成分、优化配料、控制冶炼、铸造工艺以及改善罐体结构等手段，不同程度地改善和提高了还原罐的质量，延长了其使用寿命。

镁业还原罐是炼镁行业中重要的生产部件，其罐体为耐腐蚀、耐高温的低镍氮（冶炼金属镁还原罐）材质。目前国内冶炼金属镁所用还原罐的所采用的焊接材料主要为埋弧焊焊丝和焊条，但其存在着熔敷效率低、焊接设备要求高和现场施工操作不便的缺点。因此，考虑采用不锈钢药芯焊丝，可以提高焊接质量，便于现场施工，大幅提高焊接效率，降低相应成本，是行业所需。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁业行业特殊不锈钢用的药芯焊丝，特别是该药芯焊丝可用于冶镁行业使用的还原罐。已经出人意料地发现，具有本发明组成的药芯焊丝显示出令人鼓舞的技术优点，例如，该焊丝具有优良的焊接工艺性能，焊接效率高，现场操作和施工便利，其熔敷金属具有耐氧化、耐硫化、耐腐蚀性能强，具有良好的抗裂性。本发明基于此发现而得以完成。

本发明第一方面的提供了一种不锈钢焊接用的药芯焊丝，其由药芯粉和包裹所述药芯粉的不锈钢带构成，其特征在于，所述药芯粉占所述药芯焊丝总重量的15～25%，所述的药芯粉包含如下重量配比组份：金属铬粉30-38重量份、金属镍粉6-15重量份、金属锰粉3-10重量份、金红石20-35重量份、硅铁1-6重量份、钛铁1-7重量份、长石2-10重量份、石英5-10重量份、氟化稀土1-5重量份、氮化金属粉1-5重量份、和任选的铁粉适量加至药芯粉总计为100重量份(即加入平衡量的铁粉使得该药芯粉的总重量为100重量份，在本发明中如有类似表述均表示此含义)。