烧结焊剂生产工艺
焊剂按制造方法的分类
焊剂按制造方法的分类。
按焊剂的制造方法可分为熔炼焊剂、烧结焊剂和粘结焊剂三大类。
⑴熔炼焊剂将一定比例的各种配料放在炉中熔炼，经过水冷粒化、烘干、筛选而制成的一种焊剂称为熔炼焊剂。
熔炼焊剂的主要优点是化学成分均匀，可以获得性能均匀的焊缝。
但由于焊剂在制造过程中有高温熔炼过程，合金元素要被氧化，所以焊剂中不能添加铁合金，只能依靠某些金属氧化物，通过置换反应过渡数量有好的合金元素。
⑵烧结焊剂将一定比例的各种粉状配料加入适量粘
结剂，混合搅拌后经高温（400〜1000 C烧结成块，然后粉碎、筛选而制成的一种焊剂称为烧结焊剂。
⑶粘结焊剂将一定比例的各种粉状配料加入适量粘
结剂，经混合搅拌、粒化和低温（400 C以下）烘干而制成的一种焊剂称为粘结焊剂，旧称为陶质焊剂。
后两种焊剂都属于非熔炼焊剂，由于没有熔炼过程，所以化学成分不均匀，因而造成焊缝性能不均匀，但若在生产中添加铁合金，便可增大焊缝金属的合金化。
目前生产中广为使用的是熔炼焊剂。
FCB法新型烧结焊剂焊接工艺及力学性能研究
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华中科技大学硕士学位论文
1绪 论
1.1 引言
焊接技术是船舶工业的关键工艺技术之一，焊接工时不仅占船体建造工时 30 ％～40％，而且焊接技术约占船体建造成本的 30％～50％，所以船体的焊接技术对 船舶的建造质量、进度及服役寿命均起着举足轻重的作用[1]。虽然埋弧自动焊对相 当厚的板材，也能高效率地从两面进行单层焊接，但这种方法，必须先从一面焊 接，然后反转焊接另一面，反转钢板需要相当长的时间，不但使工作效率高的埋弧 焊方法的电弧利用率降低，而且对厂房的高度及起重设备的数量都有较高的要求。 如果板材能不用反转，而采用单面焊双面成形多丝埋弧焊工艺，则可以大幅度地提 高内场拼板的焊接效率，而且能使工序实现流水作业。为此，近几年来国内各造船 厂相继从国外引进了这种先进的平面分段流水线，并在生产中广泛应用，从而缩短 了平面分段的建造周期，为确保分段的储备量提供保证。
华中科技大学硕士学位论文
摘要
由于 FCB 法（焊剂铜衬垫法单面焊双面成形焊接工艺）焊接线能量达到 100kJ 以上，焊接速度达到 60～90cm/min，普通烧结焊剂难以保证 FCB 法的焊接工艺性 能，也难以保证船用高强度 E 级钢 FCB 法对接接头的力学性能，特别是含低温冲 击韧性。
本文开发出了适用于船用高强度 E36 钢的 FCB 法焊接的新型表面烧结焊剂， 渣系为 MgO-CaO-CaF2-Al2O3-SiO2，碱度 BIIW 为 2.1。研究了渣系中主要成分对焊 接工艺性能的影响，所研制的 FCB 法新型烧结焊剂配合焊丝 H10Mn2、H08A 和衬 垫焊剂 DQ·FCB-1R，在焊接速度为 65cm/min，焊接线能量为 110kJ/cm 条件下进行 FCB 法焊接，焊接过程电弧稳定，焊缝成形性美观，脱渣性能好。
烧结焊剂
烧结焊剂科技名词定义中文名称：烧结焊剂英文名称：agglomerated flux定义：将一定比例的各种粉状配料加入适量黏结剂，混合搅拌并形成颗粒，然后经高温烧结成的焊剂。
应用学科：机械工程（一级学科）；焊接与切割（二级学科）；焊接材料（三级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布烧结焊剂是一种优质、高效、节能、环保型焊剂。
该焊剂在焊接时无烟、无味、无弧、无飞溅。
生产制造过程无环境污染，能耗低，原材料利用充分，符合国家产业发展政策。
烧结焊剂的堆积密度小，渣壳较薄，焊剂消耗量少，焊接生产成本较低。
烧结焊剂的碱度值调整范围大，可以适用于可焊性较差的材料焊接，可以满足焊缝超低氢、高强高韧、高洁度的理化性能要求，广泛地应用于高强钢、不锈钢等高合金钢结构的焊接，如核反应堆耐压壳体、加氢反应器等。
烧结焊剂中可以添加各类脱氧剂和合金剂，易于调整焊缝金属的化学成分，在埋弧堆焊工艺技术中有独到的优势。
烧结焊剂的配制科学灵便，焊接工艺适应性强，可用于薄板、角焊逢、超大规范、高速、多丝、抗气孔、窄间隙、深坡口等各种工况条件下的焊接，脱渣性优良，焊缝成形好。
烧结焊剂产品大多为球形颗粒状，便于焊剂在焊接过程中的输送与回收。
[CN28618-0017-0001] 高焊速高韧性氟碱型烧结焊剂[摘要] 一种高焊速高韧性氟碱型烧结焊剂，由下述重量百分比的成分构成：24 ＜MgO＜26，17＜CaF2＜19，Al2O3 18～22，22＜SiO2＜24，CaO 3～5，MnO ＜7，FeO＜2，K2O+Na2O 2～3，S ＜0.04，P＜0.05。
本发明通过调节焊剂熔渣的熔点、粘度、表面张力、碱度等改善焊接时焊剂的脱渣性、焊缝表面成型性，来获得高的焊接速度；通过添加稳弧剂等改善电弧燃烧的稳定性，向焊剂中添加合金元素，以保证焊缝中获得合理的合金元素及其配比，减少原材料中带来的有害杂质，限制有害杂质S、P及氧化物夹杂渗向焊缝，使焊缝金属具有优良的低温冲击韧性。
合金粉过渡带极堆焊烧结焊剂研制及焊接工艺
表 ２ 合 金 粉 末化 学成 分 （ 量 分 数 ） （ ） 质 ％
表 ３ 特 制 烧 结 焊剂 化 学 成 分 （ 量 分 数 ） （ ） 质 ％
Ａ１０３＋Ｔ Ｏ２ ２ ｉ ３１ ．１ Ｍｇ Ｏ ２ ． ６ ９ Ｓ ｉ １． ５ ４ Ｆ ９ ６ ． Ｃ ０ ａ ９ ３ ． Ｍｎ Ｏ ５ ２ ．
试 验规 范 ：碳 钢焊带 ６ ｒｍ×０ ５ ｍ。 ０ ａ ．ｍ
焊接 参数 ：焊接 电流为 ７ ０ ５ Ａ，电弧 电压 为 ３ Ｖ， ０
焊 接速 度为 １ ｍｍ ｍｉ，送粉 速度 为 １０ ａｉ。堆 焊 ７ ／ ｎ ２ ｒ ｎ
层 数为 两层 。
通过 改变 合 金 粉 牌 号 ，可 以得 到 含 有 不 同合 金
ＭＷ （ ０ １ ２ ２） ２ １０ １
钙 及 Ａ 一Ｍ 合金 等 ，可 以保 证 焊 接 电弧 稳 定 ，在 电 １ ｇ 弧 周 围造成 一 种 还 原 的气 氛 ，防 止 空 气 中 的 水 分 ， 氧 化氮 等有 害气 体 进 入 熔 敷 金 属 ，生 成 的 焊 接 熔 渣
成分 的熔 敷 金 属 ，还 可 以 通过 调 整 送 粉 速 度 及 焊 接
试验 目标 ：堆 焊硬度 ＨＲ ＞５ 。 ＣＩ ５
试 验 结 果 ：堆 焊 焊 缝 硬 度 ５ ＨＲ ９ Ｃ、５ ． ＨＲ ８ ５ Ｃ、
５ ＨＲＣ 和 ５ ． ＨＲＣ ７ ６５
参 数 ，也可 以调 整 含 有 合 金 成 分 的 熔 敷 金 属 成 分 ，
达到所 需硬 度及 耐磨 性能 。
及硫 、磷 等有 害杂 质 。首先 Ａ： Ｍ Ｏ可 与氟化 物 １ 和 ｇ Ｏ
形成 很好 的焊 接熔 渣 ，保 护 焊 缝 金 属 ；其 次 加 入 氟
烧结焊剂的生产工艺流程
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烧结焊剂组成、作用及制备工艺总结
烧结焊剂的组成、作用及制备工艺总结1.烧结焊剂组成及其作用CaF2：在焊剂中以萤石或者冰晶石的形式添加，是低氢型烧结焊剂中的一种重要组分，在碱性渣里，可以促进CaO熔化，降低熔渣的黏度，对熔渣起稀释作用，并与自由的SiO2在高温作用下反应生成SiF4气体，气体能排除电弧区的氢气，防止氢溶解于金属中及液态金属表面的H2O发生化学反应形成不溶于钢液的稳定氢化物HF，减少氢在金属中的溶解度。
含量过高会造成焊接电弧的不稳定，主要是CaF2的电离电位较高，且电离所得的F-离子极易夺取电弧中的电子，使焊接电弧的稳定性降低，从而导致焊缝金属成形变差，因此，萤石的加入量为15~30%；10％～25％；15%-20%。
CaF2的含量和熔化温度区间之间的关系较为复杂。
当CaF2的含量在6%～14%之间增加时，焊剂的熔化温度区间减小；当含量从14%增加到18%时，焊剂的熔化温度区间增大；而含量从18%增加到22%时，熔化温度区间减小；但是当萤石的含量再增加时，焊剂的熔化温度区间基本不变。
偏碱性盐类，熔点较低（1360℃）表面张力小，膨胀系数大，是焊剂中不可缺少的组分，加入一定量时，能有效降低焊剂的熔点表面张力和粘度，改善焊道的摊开性、熔合性和脱渣性。
Al2O3：是一种高温下很稳定的氧化物，属于高熔点物质（2050℃），表面张力大，氧化性小，对堆焊金属成分影响小。
焊剂中含量增加愈多，焊道鱼鳞波纹愈细小，当含量超过40%时，焊道较光亮平滑，但会使熔渣粘度增大，流动性变差，使焊道两侧边缘与母材熔合处较陡，容易造成焊缝金属夹渣和咬边等缺陷。
主要通过氧化铝、铝矾土和焦宝石等的形式加入焊剂，其在焊剂中主要作为造渣剂，在焊接过程中随着其含量增加起着提高熔渣的熔点及黏度的作用。
另外，Al2O3在高温下有利于提高电弧的集中程度，对于保证焊接过程中焊丝电弧的稳定性有较好的效果，但由于其在高温下不易分解，熔点较高，会影响焊道外观形貌，所以在焊剂中含量不宜过高。
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烧结焊剂生产工艺
1、成品：烧结焊剂属国家倡导的《重点行业清洁生产技术导向目录》所列项目（详见国家环保总局网站），其主要功能一是通过隔离空气，以保护焊接过程减少焊缝氧化；二是改善焊缝成型质量；三是合金强化，即在施焊中从焊剂溶入所需合金元素，强化焊缝性能。
2、主要原辅材料：
序
号原材料名称主要成份形态用量（吨/年）备注
1 铝钒土氧化铝细小颗粒1580.00
2 镁砂氧化镁细小颗粒1550.00
3 硅灰石氧化硅/氧化钙粉末75.00
4 萤石氟化钙细小颗粒1500.00
5 硅酸锰硅酸锰细小颗粒105.00
6 耐火粘土氧化铝/氧化硅细小颗粒145.00
7 水玻璃硅酸钠液体1000.00
合计------------ --------- 5955.00
3、执行标准：《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》----GB/T5293-1999
4、能耗：电能
5、生产工艺
5.1生产工艺描述：
烧结焊剂生产工艺的核心，是按照一定的配方用水玻璃将各种原辅材料搅拌均匀后，由造粒机滚动、挤压成大小不等的颗粒；然后进行烘干和筛选分检，符合10-60目大小的颗粒，进行800度左右的高温焙烧，形成较为坚硬的烧结焊剂。
其中，筛选出的不符合规格要求的颗粒，大于10目的需由破碎机破碎后重新筛选，小于60目的颗粒再次回收利用。
整个生产过程主要包括配料、造粒、烘干、焙烧、筛分、包装等工序。
其中，烘干工序主要蒸发掉的是完成造粒后所含水份，焙烧过程去除的是种类矿物中的结晶水，提高焊接颗粒的强度。
同时，因原辅材料均为细小颗粒或粉末，配料、筛分机组运转过程会产生少量扬尘，生产配套有除尘系统，粉尘由旋风除尘机、布袋除尘器除回收并重新利用；相应工位设置吸风罩，通过除尘管道同除尘机相连。
生产所需能源只有电力，全部为清洁能源。
5.2工艺流程示意图：
5.3设备组成：
①配料工序：
机组----料斗（单一矿物原料）、料仓（混合料）、除尘罩、电脑计量控制、皮带机等。
工艺----单一矿物原料人工投入料斗，由电脑计量控制系统按配比由料斗自动投料到料仓，全部原料在料仓混合后通过皮带机输送到造粒机组。
②造粒：
机组----搅拌机、造粒机、料斗、控制系统等。
工艺----工序①调配好的混合粉料由皮带机输送到搅拌机，由电脑计量加入水玻璃后进行搅拌，搅拌均匀后下放到料斗，经料斗收集后投入到造粒机进行造粒（造
粒过程类似于滚元霄），完成造粒由皮带机输送到烘干系统。
③烘干：
机组----回转干燥机、电热风炉、余热输风系统、提升机、控制系统等。
工艺----工序②完成造粒后，由皮带机输送到回转烘干机进行烘干。
初始投产时，烘干机热风由电热风炉供给，待生产正常运行后，烧结炉余热经余热输风管道
供给烘干机，电热风炉则作为热源补充。
烘干机运行温度为200度左右。
烘干后的颗粒，由提升机输送至筛分机。
④焙烧前筛分：
机组----振动式筛分机、破碎机、皮带机、料仓、控制系统等。
工艺----工序③完成烘干后，由皮带机输送到振动式筛分机进行筛选。
10-60目之间
的颗粒输送至焙烧炉进行焙烧，10目以上的颗粒输送至破碎机进行破碎并
重新筛分，60目以下的颗粒返回工序①重新利用。
⑤焙烧：
机组----电热式焙烧炉、冷却机、余热回收系统、提升机、控制系统等。
工艺----工序④分选完成后，符合规格要求的颗粒输送到焙烧炉内进行焙烧，焙烧炉为电热炉，工作温度在800-900度之间。
焙烧过程中为均匀受热，炉内胆
为转筒结构，旋转运行。
完成焙烧后进入冷却机组进行冷却并回收余热。
冷
却后的颗粒进行包装前二次分选。
⑥焙烧后筛分：
机组----振动式筛分机、皮带机、料仓、控制系统等。
工艺----工序⑤完成焙烧后，冷却后的颗粒由提升机输送到振动式筛分机进行筛选。
10-60目之间的颗粒输送至成品料仓，10目以上、60目以下的颗粒分类回
收利用。
⑦包装：
机组----电子称量装置、自动包装机、控制系统等。
工艺----成品仓中的焊剂，经自动称量与包装系统完成包装后入库。
6、其他说明：
①在焊剂生产过程中，配料、筛分和破碎工序会产生少量粉尘。
整条生产线采用两级除尘方式，设置旋风式抽风机、脉冲布袋除尘器、风机、风管、吸风罩组成的除尘系统，工序①至⑦共设置9处吸风罩，由布袋除尘器收集回收，确保车间粉尘达到国家相关标准要求。
②生产过程所消耗的能源以电力为主，包括设备驱动、烘干与高温焙烧均使用电能。
其中，焙烧工序设置余热回系统，将高温空气输送至烘干工序，以利节能。
③焊剂生产过程不产生有害废弃物。