不预热、不镀铜船舶用低合金高强高韧钢自动焊丝的生产工艺

摘要

本发明涉及一种不预热、不镀铜船舶用低合金高强高韧钢自动焊丝的生产工艺，其特征在于:该焊丝的化学成份包括：C 0.02-0.1%,Mn 2-4%,Ni 2-4%，Mo 0.5-1%，Si 0.5-0.8%，Cu 0-0.5%，Cr 0-1.2%，V 0-0.12%，Ti 0-0.05%；生产工艺包括：真空熔炼，锻造，轧钢，热轧盘条，机械除锈，盐酸酸洗，中性水洗，高压水清洗，碱中和，硼化处理，皂液皂化，烘干，第一次冷拔，再结晶退火，盐酸酸洗，中性水洗，高压水清洗，碱中和，硼化处理，皂液皂化，烘干，第二次冷拔，盐酸酸洗，中性水洗，高压水清洗，碱中和，皂液皂化，光亮抛光拉拔，涂防锈水。

说明书

本申请是分案申请，原申请的申请号：2012104987530，发明名称：一种不预热、不镀铜船舶用低合金钢自动焊丝及生产工艺，申请日：2012-11-30。

技术领域

本发明涉及自动焊丝的制备领域，特别涉及一种不预热、不镀铜船舶用低合金钢自动焊丝及其生产工艺。

背景技术

低合金高强钢具有良好的焊接性、优良的可成形性及较低的制造成本，因此被广泛用于压力容器、车辆、桥梁、建筑、工程机械、矿山机械、纺织机械、海洋结构、船舶、电力、石油化工、军工产品及航空航天等领域。随着钢材合金元素含量、强度级别和焊接结构拘束度的提高，其淬硬倾向明显增大，焊接冷裂纹已成为低合金高强钢焊接所面临的主要问题之一。

生产中通常采用焊前预热、焊后热处理的方法来避免焊接裂纹产生，在带来生产工艺复杂、生产成本增加、生产效率降低和工作环境恶化等一系列问题的同时，也会增大焊接热影响区软化倾向。

现代舰船结构大量采用高强度高韧性船体结构钢，传统的船用高强度钢均属于调质钢，这类钢在焊接时一般都需要预热来防止冷裂纹的产生。提供一种不预热、不镀铜船舶用低合金自动焊丝及生产工艺是本领域的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不预热、不镀铜船舶用低合金高强高韧钢自动焊丝及其生产工艺。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种不预热、不镀铜船舶用低合金钢自动焊丝，其化学成份包括：C 0.02-0.1%,Mn 2-4%,Ni 2-4%，Mo 0.5-1%，Si 0.5-0.8%，Cu 0-0.5%，Cr 0-1.2%，V 0-0.12%，Ti 0-0.05%；该焊丝直径拉拔为Ф4.0mm至Ф1.0mm。

上述不预热、不镀铜船舶用低合金钢自动焊丝的生产工艺，依次包括如下步骤：

真空熔炼，锻造，轧钢，热轧盘条，机械除锈，盐酸酸洗，中性水洗，高压水清洗，碱中和，硼化处理，皂液皂化，烘干，第一次冷拔，再结晶退火，盐酸酸洗，中性水洗，高压水清洗，碱中和，硼化处理，皂液皂化，烘干，第二次冷拔，盐酸酸洗，中性水洗，高压水清洗-，碱中和，皂液皂化，光亮抛光拉拔，涂防锈水。

所述两次盐酸酸洗步骤中，将钢丝放入50%的盐酸溶液中，常温下浸泡20-30分钟后取出，取出时，钢丝表面不得有嘛坑，浸泡过程中控制FeCl2含量≤100 g/l。

所述两次碱中和步骤中，碱性溶液为NaOH、NaCO3、NaHCO3的混合溶液，其中，NaOH含量为20-30 g/l，NaCO3含量为30-40 g/l，NaHCO3含量为25-35 g/l，碱中和过程中，控制溶液的PH值为8-11，中和时间2-5分钟。

所述两次硼化处理步骤中，硼化溶液中硼砂的含量为150-250 g/l，钢丝硼化处理时，控制温度75-90℃，处理5-10分钟后取出，取出时，钢丝表面为均匀黑灰色。

所述三次皂液皂化步骤中，皂液中皂片的含量为200-300 g/l，皂化时，控制PH值大于8，温度80-90℃。

所述第一次冷拔步骤为粗拉拔，将钢丝直径拉拔为Ф5.4mm，粗拉拔过程中选择使用DYH-G4、DYH-G72干粉润滑剂，该润滑剂具有良好的耐热性、不结焦，能在第一次拉拔的钢丝表面上形成很好的润滑膜，保证钢丝的表面质量优良，且退火后钢丝表面干净、光洁、不形成集碳，方便清洗。

所述再结晶退火步骤中，将钢丝加热至690±10℃，保持1.5小时后缓慢冷却至150℃以下，冷却时间为16-23小时。

所述第二次冷拔步骤为中间拉拔，将Ф5.4mm的钢丝拉拔为Ф4.15mm、Ф3.35mm、Ф2.6mm、Ф2.2mm、Ф1.8mm、Ф1.4mm、Ф1.2mm，此七种直径钢丝分别对应制备Ф4.0mm、Ф3.2mm、Ф2.5mm、Ф2.0mm、Ф1.6mm、Ф1.2mm、Ф1.0mm的成品，中间拉拔过程中选择DYH-G10、DYH-G82干粉润滑剂，该润滑剂具有良好的润滑性能，拉拔后钢丝表面光滑，钢丝表面润滑膜易溶于水，便于光亮丝的生产。

所述光亮抛光拉拔中，将Ф4.15mm、Ф3.35mm、Ф2.6mm、Ф2.2mm、Ф1.8mm、Ф1.4mm、Ф1.2mm的钢丝分别拉拔至Ф4.0mm、Ф3.2mm、Ф2.5mm、Ф2.0mm、Ф1.6mm、Ф1.2mm、Ф1.0mm的成品，拉拔中选择DYH-2、DYH-5型润滑剂，该润滑剂具有附着力强，润滑效果好，抗挤压，抗氧化，使用后表面均匀、光滑、光洁度高等特点。

所述涂防锈水步骤中，防锈溶液为亚硝酸钠、甘油和水的混合溶液，其中，亚硝酸钠为5-12 g/l，甘油10-12 g/l，余量为水，防锈水涂完后即可包装入库。

本发明的技术效果：（1）本发明的不预热、不镀铜船舶用低合金自动焊丝在高强高韧钢焊接时能够不预热就可焊接，见实施例5，该焊丝在不预热情况下几种高强高韧钢的焊接性能数据说明该焊丝能够不预热进行焊接，且焊接效果好，不预热焊接在现代舰船结构的焊接中可避免冷裂纹的产生，且在焊接过程中能够简化生产工艺、减小生产成本、加快生产效率，且该自动焊丝储存时只需涂防锈水，不用通过镀铜来保存，同样减小了生产成本，并且不会混入含铜杂质而影响焊接效果；（2）焊接材料在配料、冶炼过程中严格控制焊接材料的化学成份，通过工艺优化，采用炉外精炼技术，有效降低S、P、O、N等杂质元素含量，确保焊接材料的洁净度。

具体实施方式

实施例1

本实施例的不预热、不镀铜船舶用低合金钢自动焊丝，其化学成份包括：C 0.02%,Mn 2%,Ni 4%，Mo 0.5%，Si 0.5%，Cu 0.2%，Cr 0.5%，V 0.1%，Ti 0.01%；该焊丝直径拉拔为Ф4.0mm至Ф1.0mm。

实施例2

本实施例的不预热、不镀铜船舶用低合金钢自动焊丝，其化学成份包括：C 0.05%,Mn 3%,Ni 3%，Mo 0.7%，Si 0.6%，Cu 0.3%，Cr 0.6%，V 0.06%，Ti 0.03%；该焊丝直径拉拔为Ф4.0mm至Ф1.0mm

实施例3

本实施例的不预热、不镀铜船舶用低合金钢自动焊丝，其化学成份包括：C 0.1%,Mn 4%,Ni 2%，Mo 1%，Si 0.8%，Cu 0.5%，Cr 1.2%，V 0.12%，Ti 0.05%；该焊丝直径拉拔为Ф4.0mm至Ф1.0mm。

实施例4

上述实施例1-3所述的不预热、不镀铜船舶用低合金钢自动焊丝的生产工艺，依次包括如下步骤：

真空熔炼，锻造，轧钢，热轧盘条，机械除锈，盐酸酸洗，中性水洗，高压水清洗，碱中和，硼化处理，皂液皂化，烘干，第一次冷拔，再结晶退火，盐酸酸洗，中性水洗，高压水清洗，碱中和，硼化处理，皂液皂化，烘干，第二次冷拔，盐酸酸洗，中性水洗，高压水清洗-，碱中和，皂液皂化，光亮抛光拉拔，涂防锈水。

1、盐酸酸洗：将钢丝放入50%的盐酸溶液中，常温下浸泡20-30分钟后取出，取出时，钢丝表面不得有嘛坑，浸泡过程中控制FeCl2含量≤100 g/l。见表1。

表1：

                                                 

2、碱中和：碱性溶液为NaOH、NaCO3、NaHCO3的混合溶液，其中，NaOH含量为20-30 g/l，NaCO3含量为30-40 g/l，NaHCO3含量为25-35 g/l，碱中和过程中，控制溶液的PH值为8-11，中和时间2-5分钟。见表2。

表2

 

3、硼化处理：硼化溶液中硼砂的含量为150-250 g/l，钢丝硼化处理时，控制温度75-90℃，处理5-10分钟后取出，取出时，钢丝表面为均匀黑灰色。见表3。

表3

硼砂温度时间表面150-250 g/l75-90℃5-10分黑灰色均匀

4、皂液皂化：皂液中皂片的含量为200-300 g/l，皂化时，控制PH值大于8，温度80-90℃。见表4。

表4

 

5、冷拔工艺：

（1）第一次冷拔：第一次冷拔为粗拉拔，将钢丝直径拉拔为Ф5.4mm，粗拉拔过程中选择使用DYH-G4、DYH-G72干粉润滑剂，该润滑剂具有良好的耐热性、不结焦，能在第一次拉拔的钢丝表面上形成很好的润滑膜，保证钢丝的表面质量优良，且退火后钢丝表面干净、光洁、不形成集碳，方便清洗。

（2）所述再结晶退火步骤中，将钢丝加热至690±10℃，保持1.5小时后缓慢冷却至150℃以下，冷却时间为16-23小时。

（3）第二次冷拔：第二次冷拔为中间拉拔，将Ф5.4mm的钢丝拉拔为Ф4.15mm、Ф3.35mm、Ф2.6mm、Ф2.2mm、Ф1.8mm、Ф1.4mm、Ф1.2mm，此七种直径钢丝分别对应制备Ф4.0mm、Ф3.2mm、Ф2.5mm、Ф2.0mm、Ф1.6mm、Ф1.2mm、Ф1.0mm的成品，中间拉拔过程中选择DYH-G10、DYH-G82干粉润滑剂，该润滑剂具有良好的润滑性能，拉拔后钢丝表面光滑，钢丝表面润滑膜易溶于水，便于光亮丝的生产。

（4）光亮抛光拉拔：将Ф4.15mm、Ф3.35mm、Ф2.6mm、Ф2.2mm、Ф1.8mm、Ф1.4mm、Ф1.2mm的钢丝分别拉拔至Ф4.0mm、Ф3.2mm、Ф2.5mm、Ф2.0mm、Ф1.6mm、Ф1.2mm、Ф1.0mm的成品，拉拔中选择DYH-2、DYH-5型润滑剂，该润滑剂具有附着力强，润滑效果好，抗挤压，抗氧化，使用后表面均匀、光滑、光洁度高等特点。

6、涂防锈水：防锈溶液为亚硝酸钠、甘油和水的混合溶液，其中，亚硝酸钠为5-12 g/l，甘油10-12 g/l，余量为水，防锈水涂完后即可包装入库。

实施例5

上述实施例所述的不焊丝，在不预热焊接屈服强度为790MPa、890MPa、960MPa、1100MPa高强钢时，熔敷金属性能指标如表5。

表5

其中Rm为抗拉强度，R_p0.2为屈服强度，A为断后伸长率，A_kv-50℃为-50℃冲击吸收能量，A_kv-40℃为-40℃冲击吸收能量。