电焊条烘干工艺

焊条烘干工艺
烘干质量不仅影响着焊条的质量,而且对焊条的成品率和技术经济指标,也有重要的影响。

在实际生产中,往往由于设备故障、责任事故或烘干工艺不当等,造成大量已近成品的焊条报废,致使前功尽弃,损失严重。

为此,各焊条厂对焊条的烘干都极为重视。

一、焊条的烘干过程及其意义
刚压出的焊条,药皮中含有较多的水分(一般约为4%～5%),称为湿焊条。

未经烘干的湿焊条,不仅药皮强度低、易损伤、粘联、变形、起泡等,而且从焊接冶金上讲,也满足不了焊接质量的要求。

因此,焊条必须进行烘干,烘干后才能保管和使用。

焊条的烘干,就是将湿焊条置于烘干炉中,通过加热,使药皮中的水分逐渐排除,使药皮干固、牢靠地包复在焊芯上,从而使药皮具有较高的强度和耐吸潮性,并保持焊条药皮的成形性(形状和尺寸)和完整性的过程。

在焊条烘干过程中,药皮水分的排除,是蒸发——扩散——蒸发的过程,即先是药皮表面进行水分蒸发,继而内层水分沿药皮组成物、颗粒间的间隙(毛细管),不断向表皮扩散而被蒸发。

伴随药皮内水分排除和减少,药皮组成物颗粒间互相接触而聚集,水玻璃发生缩聚和固化,增加了药皮强度和耐吸潮性,使药皮牢固地包复在焊芯周围。

水分的蒸发速度是与药皮的表面积、温度、环境湿度、气体流动速度等有关。

当温度越高,湿度越小,气体流速越大,则蒸发越快,反之则慢。

毛细管作用越强,越有利于内层水分的扩散。

水分蒸发速度应适宜,过快的蒸发速度,易使药皮表层干固,阻碍内层水分继续向外扩散,当达到一定压强时,会导致药皮开裂;若蒸发速度过慢,药皮内的水分较高,所需干燥的时间增长,有利于药皮中的铁合金与水玻璃发生反应而产生气体,会导致药皮起泡、变质。

为此,焊条药皮水分必须有一个适宜的蒸发速度,才能保证焊条的烘干效果。

焊条烘干过程,包括晾干或低温干燥和高温烘焙。

(一)焊条晾干或低温干燥
将湿焊条在室温条件下,自然干燥的过程,称为晾干。

晾干时,室温一般不低于15℃,相对湿度最好为50%～55%,晾干时间,螺旋式涂粉机生产的焊条为8～18h;可根据具体条件和焊条的品种、规格酌情掌握。

在晾干场地,应适当改善通风条件。

自然晾干虽可以节约能源,但所需时间长、面积大、重复劳动多,劳动条件差,大批量生产时不宜采用。

低温烘干是将湿焊条摆放在具有加热和排潮装置的烘干房或烘干炉中进行干燥,也叫人
工强制晾干。

烘干温度一般为40～60℃,时间为4～8h,这样就缩短了时间,减少了占地面积,能源消耗较少,提高了质量,常为焊条厂所采用。

晾干或低温烘干的目的,在于将湿焊条中的水分部分排除掉,为高温洪焙做好准备。

防止焊条粘联、起泡,提高焊要的烘干质量。

在实际生产中,常用指甲压焊条药皮,以无指甲压痕为低温烘干合格后,方可转入高温烘焙。

(二)焊条的高温烘焙
在高温烘干炉中,以较高的温度,将已晾干(或低温烘干)的焊条进行烘干,使其水分继续排除。

这种使药皮干固的工艺过程,称为高温烘焙。

高温烘焙时,一般经低温、中温、高温并保温一定时间,冷却、出炉(一般为100℃以下)等过程。

由于焊条品种、规格的不同,高温烘焙工艺的最高控制温度、保温时间等,也有很大的差异。

经高温烘焙后的焊条,药皮中的含水量一般要求为：酸性焊条≤1%(纤维素型焊条例外);碱性焊条≤0.4%。

二、焊条的烘干特点及主要工艺要求
不同的焊条,具有不同的烘干特点,其烘干工艺,也有较大的差异。

为此,将几种典型焊条的烘干特点及其工艺要求进行概述。

(一)酸性碳钢焊条
酸性碳钢焊条药皮中,一般含有较多的云母和少量的有机物(木粉,微晶等)等弹性材料,使药皮具有较好的透气性和排水作用,易于烘干。

所以,低温烘干(或晾干)的时间可以缩短;高温烘干时,升温速度可加快,以节约时间和能源,并可达到良好的烘干效果。

其烘干温度为200～250℃。

如E4303焊和要的烘干工艺：当用箱式烘干炉烘干时,一般为随炉升温,于200～220℃,保温1h,随炉降温度至100℃以下出炉。

(三)碱性焊条
碱性焊条药皮中含有较多的大理石、氟石和铁合金,药皮的毛细管作用弱,透气性差,常用钠或钾钠高模数水玻璃作粘结剂,水分扩散速度慢,排出困难,药皮中的铁合金易与水玻璃发生化学反应,使药皮起泡、变质,加之所用水玻璃粘性较大,易产生焊条粘连、药皮变形等。

因此,这类焊条的烘干要求较酸性焊条严格。

焊条在高温烘干前必须进行低温烘干或自然晾干。

若采用自然晾干时,也必须控制室温、湿度、通风条件及晾干时间,待干燥后,才能进行高温烘干。

对周期箱式烘干炉,高温烘干时,在低温阶段(100℃以下)应多次排潮,延长低温时间,严格控制升温速度,不可太快,一般约为50℃/h,升温速度太快易产生药皮开裂或药皮粘
连。

一般烘干温度为370～400℃,保温1.5～2h左右。

在某些特殊条件下,最高烘干温度可高达450℃。

在焊条实际生产中,多采用低温和高温分炉烘干。

碱性焊条的烘干工艺参数如图4-41所示。

(四)不锈钢焊条
不锈钢焊条,一般说来是用不锈钢作焊芯的。

而不锈钢的线膨胀系数远高于碳钢,一般均大于药皮的线膨胀系数,故这类焊条烘干的困难是在于极易产生药皮裂纹。

不锈钢焊条药皮类型有酸性(以金红石为主)和碱性(以大理石、氟石为主)两类,由于大都采用油压式焊条涂粉机进行生产,水玻璃的模数、浓度较高,粘性较大,易发生焊条粘连、裂纹等缺陷,所以这类焊条,高温烘干前应进行低温烘干。

高温烘干时,升温速度应慢,避免急冷、急热。

碱性药皮不锈钢焊条的烘干温度为 300～350℃,保温1.5h;金红石型药皮的不锈钢焊条一般烘干温度为250～300℃,保温1～1.5h;而对含有较多硅铝酸盐的金红石型不锈钢焊条为300～340℃,保温1.5～2h。

对碳钢芯不锈钢焊条,其烘干工艺参数可较同类型药皮的不锈钢芯焊条约高20～40℃。

电焊条药皮材料使用简介
1.1大理石
熔点：2572℃
a 在焊接过程中所起的作用 (1)脱硫
(2)稳弧
(3)分解CO2,保护焊缝不被氧化、氮化
(4)造成短渣,使方向性焊接方便
(5)脱磷(间接)
b.用量过多的现象
(1)增加药粉熔点,减慢焊接速度,使焊缝成型粗糙
(2)熔点高使渣粘度增加,易使焊缝产生内气孔
c.主要化学成分
CaCO3≥95S≤0.03 P≤0.03
d.在焊条药皮中的作用
主要的作用是造渣和造气,其次还有稳弧和提高熔渣的碱度以及脱硫等作用
e.对焊接工艺性能的影响
随着CaCO3含量的增高,脱渣率、飞溅率和耗电量相应增加
1.2萤石
熔点：1375℃
(1)为强稀释剂,使焊缝中气体易于逸出
(2)能脱硫,并与氢结合成HF而挥发,减少氢白点倾向
(3)属高电离元素,破坏电弧稳定,含量大于10%就会使交流焊接困难,必须加入很强的稳弧剂,才有可能用交流电
(4)与氢结合生成的HF易挥发且有毒,在密封容器内使用需加强劳动保护,但萤石本身无毒
a.主要化学成分
CaF2≥96 S≤0.03 P≤0.02
b.在焊条药皮中的作用
萤石是低氢型焊条的一种重要材料,其主要作用是造渣,在碱性渣里,它能降低渣的熔点,粘度和表面张力,增加渣的流动性,可以减少焊缝金属中的气体杂质,有一定的去氢作用。

c.对焊接工艺性能的影响
萤石的颗粒度对焊接工艺性能,如飞溅、脱渣没有明显的影响,CaP2含量越高,脱渣性能越好。

1.3钛铁矿
系混合物,熔点要根据TiO2、FeO、Fe2O3含量确定
(1)促使熔滴以雾状过渡
(2)促使焊缝成型细而光滑
(3)我国资源丰富,可替代进口,立足国内资源
(4)钛铁矿各地成分不一,要定点供应,使用前要通过处理
(5)过量的使用,因含FeO和Fe2O3多,需提高锰铁用量来还原
(6)有助于提高焊速,使焊缝易脱渣,但对方向性焊接和飞溅不利
a.主要化学成分
TiO2≤45 FeO 35～40 Fe2O3≤10 S≤0.03 P≤0.02
b.在焊条药皮中的作用
在药皮中的作用是造渣,钛铁矿中的TiO2一般在50%以上。

我国的钛铁矿资源极为丰富,由于钛铁矿型焊条的熔渣性能稍差于钛钙型焊条。

目前,钛铁矿型焊条在我国应用尚少。

1.4还原钛铁矿
熔点为1200～1250℃
(1)还原性好,含Fe约35%左右
(2)电弧稳定,熔池平静
(3)增加熔敷效率
(4)使金属的细雾状过渡,电弧柔和
(5)焊缝成型美观,溶渣覆盖好
缺点：
(1)过量使用压涂较困难
(2)过量使用焊板温度高,溶渣变稀
a.主要化学成分
TiO2≥52 C≤0.20 FeO≤9 S≤0.035 P≤0.040
b.对焊接工艺性能的影响
随着还原钛铁矿中FeO含量的增多,焊接工艺性能的各项参数都受到影响,其中尤以脱渣最明显。

试验结果表明粗的比细的稍好。

1.5天然金红石
TiO2 熔点1560℃
(1)氧化性弱
(2)热脱渣性好
(3)电弧稳定,熔池平静
(4)使金属以细雾状过渡
(5)方向性焊接性好、
(6)焊缝成型美观,熔渣覆盖好
缺点：
(1)过量使用焊缝易裂
(2)过量使用会使机械性能严重下降
a.主要化学成分
TiO287～96% FeO≤0.5 SiO2≤0.75 S≤0.03
P≤0.05 ZnO≤1.0
b.对焊接工艺性能的影响
天然金红石的颗粒度对飞溅有影响,粗粉的飞溅率低于线粉。

粗粉和细粉对熔化系数和脱渣率没有差异。

1.6云母
系混合物,熔点1400℃
(1)稳弧、造渣
(2)富于弹性,有利于焊条生产
(3)可增加药皮透气性,故对药皮易干裂和发红有防止作用
(4)过多过粗的云母可使药皮疏松,焊条易破头及擦伤,同时使摇皮过粗,使表面质量差。

a.主要化学成分
SiO244~52 AL2O320~35 K2O+Na2O 7~14
S≤0.05 P≤0.05
1.7 白泥
熔点1810℃
(1)主要用作粘结剂,白泥能产生药粉塑性,对焊条压制非常有利
(2)造渣
(3)内含结晶水。

使用过多,会使渣粘度提高,使焊缝含氢量增加
a.主要化学成分
SiO260~75 AL2O315~25 S≤0.05 P≤0.05
b.在焊条药皮中的作用
白泥作用是改善焊条的压涂性能和造渣,也有一定的稳弧作用,由于白泥中含有一定数量的结晶水,可以主要用在酸性焊条药皮中,加入量在3~15%之间,对于要求含氢量较低的碱性焊条则不适用。

c.对焊接工艺性能的影响
在断弧长度,熔化系数和焊条效率性能上,SiO2含量高的要优于SiO2含量低的
d.对焊条药皮开裂的影响
在焊条生产中,特别是酸性焊条,烘干后药皮往往出现微裂纹,成为酸性焊条生产中的一个老大难问题
在一般情况下,白泥中SiO2含量高,则含砂率也高。

含砂率与SiO2含量的关系如表：
白泥的含砂率指标影响焊条药皮开裂的原因是,含砂率高的白泥保证了焊条药皮具有一定的疏松度,提高了透气性,这样在低温烘干时利于潮气的排出,否则潮气不易排出就会造成药皮开裂,当然白泥的含砂率过多也不行,最佳范围为18～22%。

1.8长石
熔点约1400℃
(1)稳弧
(2)造渣
(3)适量有利于脱渣
(4)过多减慢焊速,增加渣的粘度
a.主要化学成分
SiO263～75 Al2O312～21 K2O+Na2O≥12 S≤0.05 P≤0.05
b.在焊条药皮中的作用
在焊条中的主要作用是造渣,还因其含有K、Na等游离的质,可以担高电弧稳定性。

c.对焊接工艺性能的影响
粗粒长石粉(100目)在电弧稳定性、脱渣性和断弧长度比细粒长石(200目)好。

1.9钛白粉
化工产品,熔点1560℃
(1)稳弧,使熔池平静,少飞溅,有导电性,操作方便
(2)形成短渣,对立、仰焊有显著效果
(3)能产生活泼的熔渣,均匀覆盖在焊缝上保护焊缝,TiO2在高温下熔渣粘度很低。

(4)脱渣方便,TiO2结晶速度快。

(5)使焊波细致
(6)能与氧化铁结合成为钛酸盐进入熔渣起脱氧作用。

(7)用量过多在高钛型焊条中焊缝易热裂,机械性能差,特别是冷弯时折断。

a.主要化学成分
TiO2 ≥98% S≤0.05 P≤0.05
b.在焊条中的作用
在焊条中的作用是增强药皮的塑性、粘性使焊条易于压涂生产。

c.在焊接工艺性能上的影响
钛白粉中金红石型结构含量大的焊条尾部温升偏低一些,锐钛矿型含量大的尾部温升偏高。

1.10中碳锰铁
熔点1260℃
a.在焊接过程中的作用
(1)脱氧
(2)脱硫
(3)放热并加快焊接反应速度
(4)补充焊缝中的锰量
b.用量过多的现象
(1)使焊缝产生表面气孔特别是钛型焊条
(2)焊接过程中产生飞溅,特别是高碳锰铁
.在焊缝中的作用
提高强度和硬度,在低碳钢中含量如超过2%则延展性、韧性变差,焊件接头脆硬,在钢加热时会使晶粒粗大。

在一般低碳钢中含Mn量与含S量之比最好为15：1,因为这样可使热裂缝敏感性较少。

d.主要化学成分
Mn＞78 C＜1.0 Si＜1.5 S≤0.03 P＜0.20
1.11有机物(木粉、淀粉、纤维素)
(1)在燃烧过程中产生气体,使焊缝不与空气氧化、氮化。

(2)因产生保护气体,故可相应降低铁含量使用比例。

(3)有机物一般富于弹性,因此对压涂有利。

(4)有机体过高在酸性焊条内会增加焊缝含硅量,影响机械性能的稳定。

1.12钾钠水玻璃
熔点：1150℃
(1)粘结剂
(2)稳弧造渣
(3)过多过浓会造成焊速慢、飞溅大,渣的粘度提高,影响机械性能。

(4)模数过高促使药皮快干性加强,使焊条药皮易偏心,用时经高温烘干后药皮强度亦会降低。