[發明專利]焊接材料用鈦系原料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710865061.8
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107649799A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 葉恩東;韓可喜;劉娟;宋兵
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團研究院有限公司
• 主分類號: B23K35/32
• 分類號: B23K35/32;B23K35/40
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙)51124
• 代理人: 許澤偉

技術領域

本發明涉及冶金工程領域，尤其是一種焊接材料用鈦系原料及其制備方法。

背景技術

焊接材料由焊芯和藥皮組成，焊芯在焊接過程中熔融后與母材結合起到連接作用，藥皮由多種礦物、合金以及化工產品細顆粒混合而成，主要包括穩弧劑、造渣劑、造氣劑、增塑劑和稀釋劑；焊接時藥皮形成焊接熔渣，焊接熔渣會與金屬液體發生一系列的物理化學反應，在很大程度上決定了焊縫的質量和性能，對碳、硫、磷等雜質元素有較高要求。

碳對焊縫是有害元素，碳的含量越高，焊縫出現氣孔和裂縫的傾向越大。碳含量過高可能引起碳的嚴重偏析，并易產生結晶焊縫，使焊縫的沖擊韌性和塑性急劇下降，同時碳氧化后會產生大量一氧化碳，容易引起飛濺或留在焊縫中形成氣孔，因此在一般焊接材料中，碳的含量越低越好。

硫在鋼中一般以MnS和FeS這兩種化合物的形態存在，既能熔解于熔渣，也能熔于鋼液中。FeS的熔點為1193℃，而FeS和Fe形成共晶的熔點只有958℃，Fe、FeS、FeO形成的共晶熔點更低，是促使焊縫產生熱裂縫和熱脆性的主要原因之一。硫化物夾雜易降低焊縫的機械性能，特別是對塑性和韌性不利。硫還會使焊縫產生氣孔，使焊縫的抗腐蝕性能降低。此外，硫極易產生偏析，焊縫中加強硫偏析的元素含量越高，硫對焊縫的危害越大。

磷在鋼中主要以FeP的形式存在，也能與Fe形成共晶。磷的偏析作用很強，會引起焊縫內金屬不均勻，并且碳的含量越高，磷的分布不均勻性就越大。磷的主要危害是產生脆化作用，使鋼的韌性顯著降低，尤其在低溫時更為明顯。因此，低碳鋼焊縫金屬中含磷量應限制在w(P)0.045％以下，合金鋼焊縫金屬中含磷量應限制在w(P)0.035％以下。

在焊接材料中，鈦系原料對提高焊接材料的引弧性能、穩定電弧、造渣和改善焊縫形成等綜合性能有顯著的促進作用，在焊接過程中形成熔渣后可保護熔滴金屬和焊接熔池，改善熔渣的流動性和焊縫的成型性能。因此，合理選擇焊接材料的鈦系原料是提高焊縫金屬的質量、減小焊縫中有害雜質的含量、減小有益合金元素的燒損、使焊縫金屬得到合適的化學成分的關鍵步驟。目前，焊接材料中所使用的鈦系原料主要有天然金紅石、人造金紅石和還原鈦鐵礦三類，而天然金紅石價格高、資源匱乏；人造金紅石生產工藝復雜、價格高、產品質量穩定性差；還原鈦鐵礦中TiO₂含量低、含鈦物相呈銳鈦型，碳、硫、磷等對焊接材料有害的雜質元素含量過高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種利用攀枝花鈦精礦制得的焊接材料用鈦系原料，碳、硫、磷等有害雜質元素含量低、原料來源充足、生產成本低。

為解決上述技術問題本發明所采用的技術方案是：焊接材料用鈦系原料，所述鈦系原料按重量百分比計包括以下組分：TiO₂≥70％、C≤0.03％、S≤0.03％、P≤0.01％；含鈦物相為金紅石型。

進一步的是：所述鈦系原料中各組分的粒度在0.075mm～0.425mm范圍內的比例＞90％。

本發明還提供了制備上述焊接材料用鈦系原料的方法，包括以下步驟：

a、電爐冶煉

將還原劑和TiO₂≥45％的鈦精礦加入冶煉電爐，經過高溫作用得到TiO₂≥74％的酸溶性鈦渣；

b、破碎篩分

將酸溶性鈦渣經過快速冷卻、破碎、篩分，對鈦渣進行粒度優選；

c、高溫焙燒

將經過篩分的酸溶性鈦渣經過高溫焙燒處理，使酸溶性鈦渣中的含鈦物相結構由銳鈦型轉變為金紅石型。

進一步的是：所述步驟a中的還原劑為焦炭或無煙煤。

進一步的是：所述步驟b中優選出粒度為40目～160目的鈦渣。

進一步的是：所述步驟c中高溫焙燒的溫度為850℃～1200℃。

進一步的是：所述步驟c中高溫焙燒的方式為流態化焙燒、微波加熱焙燒、回轉窯加熱焙燒、倒焰窯加熱焙燒、推板窯加熱焙燒或饅頭窯加熱焙燒。