一种改性钛钙型药皮堆焊电焊条及其制备方法

技术领域

本发明属于堆焊电焊条技术领域，尤其是涉及一种改性钛钙型药皮堆焊电焊条及其制备方法。

背景技术

钛钙型药皮堆焊电焊条因其优越的耐磨性能，常被应用于挖斗、搅拌机叶片、齿轮轴承、矿山机械等设备。钛钙型药皮堆焊电焊条的传统生产工艺为油压机压涂生产，其生产质量缺陷多为焊条表皮粗、烘烤裂纹发泡，钛钙型药皮拌药生产压涂特点成型药团软，生产压涂压力高，拌药工艺选用高模钾钠2:1碱，粉料搅拌不易上劲，续粉推进压力常规可达13-15MPa，造成药皮分子表面张力过大，烘烤过程易应力释放形成局部毛细裂纹，焊接易使药皮脱落无法有效保护熔池，且高压涂压力过程使焊条形成致密外表皮，烘烤气体无法穿透溢出从而引起发泡问题，致使电焊条表观不佳，为改善其一次成型率提产增效，需创新焊条的配方和生产加工工艺，从而提升品牌竞争力。

目前，现有的螺旋式涂粉机为生产螺旋酸性焊条的设备，无法实现堆焊电焊条的压涂，原因是在于螺旋式涂粉机压力小，拌药成型不分散，不易续粉供药，顶药困难，造成破头、表皮粗、擦伤等质量问题，粉料细易造成烘烤裂纹及存在潜在发泡风险。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种改性钛钙型药皮堆焊电焊条及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的第一方面，提供了一种改性钛钙型药皮堆焊电焊条，所述堆焊电焊条包括焊芯以及包覆在焊芯表层的药粉，所述药粉由包括如下质量份数的组分组成：

合金粉料：65-75份；

滑性粉料：3-6份；

塑性粉料：10-15份；

矿石粉料：10-15份；

其中，所述合金粉料包括金红石、高碳铬铁、硅铁合金、中碳锰铁、钼铁；所述滑性粉料包括云母粉；所述塑性粉料包括高岭土、海泡石和淀粉；所述矿石粉料包括长石和大理石。

优选地，所述合金粉料包括如下质量份数的组份：金红石30-40份、高碳铬铁15-20份、硅铁合金5-10份、中碳锰铁5-10份、钼铁1-2份。

优选地，所述塑性粉料包括如下质量份数的组份：高岭土4-8份、海泡石1-4份、淀粉1-4份。

优选地，所述矿石粉料包括如下质量份数的组份：长石6-12份、大理石2-6份。

优选地，所述药粉的颗粒度均在20目-60目之间。

优选地，所述云母粉的颗粒度为40目，大理石的颗粒度为60目。

针对现有技术存在的问题，本发明的药粉配方进行了如下调整：

（1）本发明的药粉配方降低了合金粉料占比，防止合金粉料在螺旋套筒中摩擦发热，影响药粉拌药成型效果。

（2）本发明的药粉配方增加了滑性及塑性粉料占比，保证螺旋式涂粉机压涂稳定性。

（3）本发明的药粉提高了颗粒度，加入水玻璃易上劲，且保证粉料透气性，药粉颗粒度不得低于60目，为保证药皮表观光滑性，最大上限不得高于20目。

本发明在优化药粉的组成和配比的前提下，能够使用螺旋式涂粉机制备上述改性钛钙型药皮堆焊电焊条，具体制备方法包括如下步骤：

S1、分别准备焊芯和药粉，并在药粉中投入粘结剂；

S2、通过螺旋式涂粉机，使所述药粉包覆于焊芯表面得到半成品焊条；

S3、半成品焊条经过烘烤，完成表皮烘干定型后包装待用。

优选地，所述螺旋式涂粉机的工作压力为32-39MPa，工作频率为50-60HZ。

优选地，所述步骤S1中粘结剂的加入量为19%-23%，粘结剂的投入时间为90-120s，与粉料的搅拌时间为10-15min。

优选地，所述粘结剂为模数M为2.40-2.60，浓度Beº在40-42范围内的钾钠水玻璃。

优选地，所述焊芯由送丝机送入螺旋式涂粉机中，送丝机主轴转速为950-1000转/min；送丝频率为55-60HZ，送丝数为800±10根/min。

本发明的改性钛钙型药皮堆焊电焊条具有如下优势：

（1）本发明一方面优化了压涂塑性解决成品焊条表皮粗糙问题，且保证表皮透气性降低发泡率，另一方面使用螺旋式涂粉机压涂减小表面张力，增强烘烤稳定性减少毛细裂纹倾向，保证药皮在焊接过程中对熔敷金属进行有效保护，随着药皮组分调整，烘烤时间及温度降低节省生产成本。

（2）本发明从以上方面调整配方优化为螺旋压涂后能大幅度提升生产效率（以规格为3.2mm的堆焊电焊条为例，连续生产产能由31t/天升至52.2t/天），降低烘烤单耗，改善产品质量，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的钛钙型堆焊焊条生产工艺流程图；

图2为对比例4和实施例1制备得到的钛钙型堆焊焊条的毛细裂纹情况对比照片；

图3为对比例1和实施例1制备得到的钛钙型堆焊焊条的表皮发泡情况对比照片。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种改性钛钙型药皮堆焊电焊条，由焊芯压涂药粉组成，所述药粉包括如下组分：金红石、高碳铬铁、长石、硅铁合金、中碳锰铁、高岭土、白泥、云母粉、大理石、海泡石、细云母粉、淀粉、钼铁。根据药粉的不同配方设置多组实施例和对比例，实施例和对比例的药粉配方如表1所示。实施例中云母粉的颗粒度为40目，大理石的颗粒度为60目，其他粉料的颗粒度为40目，对比例4中大理石粉和云母粉的颗粒度为80目。

上述改性钛钙型药皮堆焊电焊条的制备工艺如图1所示，具体制备方法包括如下步骤：

S1：原料处理：使用H08A盘条机械剥壳除氧化铁皮，保证盘条表面光滑性无杂质；

S2：拔丝：盘条经辊模五连罐线性拉拔至标准线径，过定径模抛光降温；

S3：切丝：使用高速切丝机将刀盘切制需求长度完成半成品焊芯生产；

S4：配粉：将药粉的各个组份混合后，混合均匀得到混合粉料，将混合粉料倒入拌药锅暂存区；

S5：拌药：向拌药锅中加入模数M为2.60，浓度Beº为40的钾钠水玻璃，投入钾钠水玻璃的时间设定为120s，拌药时间为20min；

S6：送丝及螺旋压涂：将半成品焊芯经送丝机输送至螺旋式涂粉机，调整螺旋式涂粉机的压力为39MPa，频率为60HZ，完成螺旋成型得到半成品焊条；送丝机的主轴转速为1000转/min，送丝频率为60HZ，送丝数为800根/min。

S7：烘烤：半成品焊条经链条炉输送至烘烤炉，烘烤温度为140±10℃，共用时30min，完成表皮烘干定型；

S8：包装：焊条出烘烤炉后进自动包装产线，完成成品焊条装箱塑封。

表1 焊条药皮配方

将实施例和对比例制得的焊条进行焊接实验，焊接工艺参数：电流：120-280A；层温：130-150℃；层数：10-12层,焊缝金属的化学成分和硬度性能如表2所示。

表2 熔敷金属化学成分、硬度性能

对比例1为未降低合金粉料添加量，验证螺旋套筒搅拌发热影响粉料成型效果，由成品焊条可以看出合金粉料占比越多，粉料整体成型温度越高，温度超过50℃，表皮风干过快，压涂效果不可控；

对比例2为未增加滑性粉料添加量，由压涂效果可以看出螺旋机压涂药皮随着滑性粉料的减少，螺旋机输料稳定性降低，降至2份及以下时，压涂顶药不连续，最佳占比为3-4份；

对比例3为未增加塑性粉料添加量，在生产过程中可以看出随塑性粉料增加，表皮擦伤掉药皮减少，塑性粉料添加范围10-15份；

对比例4为未提高药粉颗粒度，由成品焊条烘烤后表皮质量可以看出粉料颗粒度越细，烘烤后越易产生毛细裂纹，颗粒度越粗易造成整体表皮不密实，最佳粉料颗粒度范围20目-60目；

对比例5为塑性粉料中白泥及细云母粉替换高岭土、海泡石，粉料成型状态可以看出前者分子间吸附力强，易成团聚集，绞刀拌药均匀性不佳，高岭土和海泡石粉料吃碱量小，混合粉松散易输送。

本发明通过合理调整焊条压涂性能，使其满足螺旋式涂粉机生产，由表2的数据可知：

（1）使用螺旋式涂粉机生产的钛钙型堆焊焊条，实施例1-5成品焊条压涂性能及外观较佳，且此类焊条烘烤毛细裂纹、发泡质量问题得到较大改善。

（2）在保证堆焊焊条化学成分的前提下，配制标准范围内的占比，实施例1-5成品焊条工艺性能硬度较佳（标准硬度≥50）。

（3）本发明螺旋式电焊条涂粉机生产的钛钙型堆焊焊条，可实现连续生产产能翻倍，降低人工成本，且螺旋链条炉低温烘烤，节省烘烤能耗近50%。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。