焊條行業(yè)應(yīng)用解決方案

前言

焊條由焊芯及藥皮兩部分構(gòu)成。焊芯是一根具有一定直徑和長度的金屬絲。焊接時焊芯的作用；一是作為電極，產(chǎn)生電弧； 二是熔化后作為填充金屬，與熔化的母材一起形成焊縫。為了保證焊縫的質(zhì)量與性能，對焊芯中各金屬元素的含量都有嚴格的規(guī)定，特別是對有害雜質(zhì)（如硫、磷等）的含量，應(yīng)有嚴格的限制，優(yōu)于母材。焊芯成分直接影響著焊縫金屬的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要盡量少。
涂在焊芯外面的藥皮，是由各種礦物質(zhì)（如大理石、螢石等），鐵合金和粘結(jié)劑等原料按一定比例配制而成。藥皮的主要作用是：使電弧容易引燃并穩(wěn)定電弧燃燒；形成大量氣體和熔渣以保護熔池金屬不被氧化；通過熔池中冶金作用去除有害的雜質(zhì)（如氧、氫、硫、磷等）和添加合金元素以提高焊縫的力學(xué)性能。

一、焊條簡介

1.1、焊條化學(xué)成分分類

焊芯主要為金屬合金
按照焊條藥皮的主要化學(xué)成分來分類

1.11鈦型

藥皮成分范圍（%）
SiO2 15～31 TiO2 24～48 MnO 5～7 FeO 4～22 MgO 5～7 AI2O3 4～6 CaO<10 揮發(fā)成分<12

1.12鈦鈣型

藥皮成分范圍（%）
SiO2 10～30 TiO2 20～35 MnO 6～9 FeO 5～25 MgO 1～5 AI2O3 5～8 CaO 8～12 揮發(fā)成分<10

1.13鈦鐵礦型

藥皮成分范圍（%）
SiO2 23～28 TiO2 10～18 MnO 10～19 FeO 7～25 MgO 1～8 AI2O3 3～9 CaO 2～10 揮發(fā)成分2～10

1.14氧化鐵型

藥皮成分范圍（%）
SiO2 35～40 TiO2 < 10 MnO 16～18 FeO 30～35 MgO<5 AI2O3 <4 CaO<3 揮發(fā)成分<2

1.15纖維塑性

藥皮成分范圍（%）
SiO2 20～26 TiO2 11～15 MnO2 6～8 FeO 2～12 MgO 3～5 AI2O3 9～10 CaO <2 揮發(fā)成分2～10

1.16低氫型

藥皮成分范圍（%）
SiO2 5～25 TiO2 <22 MnO 2～7 FeO 2～20 MgO<5 AI2O3 <12 CaO 8～26 揮發(fā)成分<20

1.2、焊條原材料

一旦焊芯、藥皮類型被選定后，即可依據(jù)焊條藥皮中的成分要求來選取所需要的原材料。

1.21原材料分類與用途

金屬及鐵合金類 金屬及鐵合金在藥皮中主要作用有兩個，即冶金反應(yīng)和合金化。
冶金反應(yīng)類：鋁粉、硅鐵、錳鐵、鈦鐵，作用是脫氧、硫、磷；
合金化類：金屬鉻、鎳、鉬鐵、釩鐵、鈦鐵、錳鐵等，作用是過渡合金元素。

1.22礦物類

如 大理石、白云石、螢石、白泥、長石、云母等，作用是造氣造渣穩(wěn)弧等。

1.23化工產(chǎn)品類

如 碳酸鉀、鈦白粉、碳酸鋇、純堿、水玻璃等，作用穩(wěn)弧粘結(jié)成型。

1.24有機物類

淀粉、木粉、微晶纖維素、竹粉、糊精等，作用是增加電弧保護氣氛，加大電弧吹力作用和改善涂料的壓涂性能。
原材料標準對上述原材料的純度和顆粒度都有具體要求。如金屬錳，過40目為100%，過60目<50%如果金屬及鐵合金的顆粒過細，易在焊接過程燒損，過粗，造成合金元素過渡不均勻。

1.3、焊條主要測量元素

由于焊條由焊芯和藥皮組成，焊芯主要為金屬元素，藥皮主要為礦物質(zhì)。所需測量元素較多，需測量元素為Na、Mg、Al、Si、P、S、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、As、Zr、Nb、Mo、Sn、Sb、Ba、Ta、Re、Pb、Bi等，其中P、S等為有害物質(zhì)，對有害雜質(zhì)的含量，應(yīng)有嚴格的限制，優(yōu)于母材。焊芯成分直接影響著焊縫金屬的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要盡量少。

二、焊條行業(yè)應(yīng)用解決方案

X熒光分析儀系統(tǒng)主要由分析儀、樣品制備設(shè)備（包括振動磨、壓片機）、計算機系統(tǒng)（主要包括主機、監(jiān)視器、打印機、鍵盤、X熒光分析儀數(shù)據(jù)通訊接口、DCS系統(tǒng)通訊接口）等組成，目前我公司針對焊條行業(yè)有EDX3600B、EDX3600、EDX6000B三種型號X熒光光譜儀。

2.1分析儀器的基本參數(shù)

分析儀器基本配置要求：

 

臺式儀器型號：EDX3600B、EDX3600
X光管：Rh靶材；50W；
高壓：50KV；1mA
探測器：SDD（硅飄移探測器）
配置真空裝置，包括真空泵
測試元素：S、P、Mn、Fe、Cr、Ni、Si、Al、Ca

以下的精度指標是EDX3600B的基本參數(shù)。

2.11 EDX 3600B基本參數(shù)

EDX3600B X熒光光譜儀是利用XRF技術(shù)解決國內(nèi)焊條公司對復(fù)雜成份、多類型櫚中元素的快速、準確分析。該技術(shù)的主要特征為：利用低能X光激發(fā)待測元素，對Si、S、AI、Na、Mg等輕元素有良好的激發(fā)效果，并且測試時間短，大大提高了檢測效率和工作效率； 采用UHRD探測器，具有良好的能量線性和能量分辨率，及良好的能譜特性，較高的峰背比； 采用自動穩(wěn)譜裝置，保證了儀器工作的一致性；利用解譜技術(shù)使譜峰分解，使采用UHRD探測器的分析儀對Si、S、AI等輕元素的測試具有和的分析精度；采用相似自動分類技術(shù)使分類更準確，有效地克服基效應(yīng)對測量帶來的影響；采用多參數(shù)的線性回歸方法，使元素間的吸收、增強效應(yīng)得到明顯的消除。
測量元素范圍：從鈉（Na）至鈾（U）
元素含量分析范圍：1ppm—99.99%
同時分析元素：24種元素同時分析
測量鍍層：鍍層厚度測量ZUI薄至0.005微米，可分析5層以上的鍍層
分析精度：0.05%
測量對象狀態(tài)：粉末、固體、液體
測量時間：60s—200s
能量分辨率為：（150±5）eV
管壓：5KV—50KV
管流：50uA—1000uA
2.12EDX 3600基本參數(shù)
產(chǎn)品名稱：Skyray X熒光光譜儀
型號：EDX3600
輸入電壓：AC 110V/220V
消耗功率：200W
環(huán)境溫度：15℃-30℃
環(huán)境濕度：35%-70%
分析精度：0.05% （96%以上）
鍍層厚度測量精確ZUI高至0.01μm
測量時間：60s-200s
管壓：5kV-50kV
管流：50μA-1000μA
能量分辨率為：（150±5）eV
元素含量分析范圍：1ppm-99.99%
同時分析元素：24種元素同時分析
測量對象狀態(tài)：粉末、固體、液體
測量元素范圍：從鈉（Na）至鈾（U）。

2.2 分析儀器標準配置

2.21 EDX 3600B標準配置

單樣品真空腔體
計算機、打印機
電制冷UHRD探測器
信噪比增強器
光路增強系統(tǒng)
內(nèi)置高清晰攝像頭
可自動切換型準直器和濾光片
精準的升降平臺
加強的金屬元素感度分析器
真空泵（可選）
壓片機（可選）

2.22、 EDX 3600標準配置
單樣品真空腔體
計算機、噴墨打印機
真空泵（可選）
壓片機（可選）
半導(dǎo)體探測器
放大電路
X光管及高低壓電源
WINDOEWS版測試分析測試軟件

2.3、儀器測量數(shù)據(jù)

2.31、EDX3600B測量數(shù)據(jù)

焊條是由焊芯和藥皮組成，焊芯為金屬合金主要為鋁粉、硅鐵、錳鐵、鈦鐵，金屬鉻、鎳、鉬鐵、釩鐵、鈦鐵、錳鐵等。藥皮主要是礦物類，如 大理石、白云石、螢石、白泥、長石、云母等。還有一些化工產(chǎn)品，如 碳酸鉀、鈦白粉、碳酸鋇、純堿、水玻璃等，作用穩(wěn)弧粘結(jié)成型。
焊條需要檢測元素較多，其中P、S等為有害物質(zhì)，對有害雜質(zhì)的含量，應(yīng)有嚴格的限制。焊芯成分直接影響著焊縫金屬的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要盡量少。
由于篇幅原因，在這里不再對每一種產(chǎn)品進行測試數(shù)據(jù)對比分析，舉例說明采用儀器對白云石、硅鐵、螢石產(chǎn)品進行數(shù)據(jù)分析。

（一）、白云石

白云石是碳酸鹽礦物，主要成分為CaMg(CO 3 ) 2。它的晶體結(jié)構(gòu)像方解石，
常呈菱面體。遇冷稀鹽酸時會慢慢出泡。有的白云石在陰極射線照射下發(fā)橘紅色光。白云石是組成白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r的主要礦物成分。白云石可用于建材、陶瓷、玻璃和耐火材料、化工以及農(nóng)業(yè)、環(huán)保、節(jié)能等領(lǐng)域。主要用作堿性耐火材料和高爐煉鐵的熔劑；生產(chǎn)鈣鎂磷肥和制取硫酸鎂；以及生產(chǎn)玻璃和陶瓷的配料。白云石含量大概為：CaO 30.4%、 MgO 21.9%、 CO2 47.7%。使用EDX3600B對它們進行測試。
這里以測試國家標樣中的白云石為例。
以下使用EDX 3600B型對白云石國標樣GBW07216A實際測試的所得的譜圖，工作曲線等相關(guān)數(shù)據(jù)：

① .白云石在EDX 3600B上測試的譜圖

② . 白云石國標樣Ca的工作曲線與相關(guān)數(shù)據(jù)

③ ．白云石國標樣Mg的工作曲線與相關(guān)數(shù)據(jù)

④ ．實際測試白云石國標樣GBW07216A的數(shù)據(jù)如下為

（二）、螢石

螢石又稱氟石，是一種常見的鹵化物礦物，它是一種化合物，化學(xué)成分： CaF2 ,Ca:51.1%,F:48.9%，是提取氟的重要礦物。螢石一般呈粒狀或塊狀，具有玻璃光澤，綠色或紫色為多。螢石在紫外線或陰極射線照射下常發(fā)出藍綠色熒光，它的名字也就是根據(jù)這個特點而來。 在人造螢石技術(shù)尚未成熟前，是制造鏡頭所用光學(xué)玻璃的材料之一。
這里以測試國家標樣中的螢石為例。
以下使用EDX 3600B型對螢石國標樣GBW07252實際測試的所得的譜圖，工作曲線等相關(guān)數(shù)據(jù)：

① .螢石在EDX 3600B上測試的譜圖

② ． 螢石國標樣Si的工作曲線與相關(guān)數(shù)據(jù)

③ .螢石國標樣Ca的工作曲線和相關(guān)數(shù)據(jù)

④ ．實際測得螢石國標樣GBW07252實際數(shù)據(jù)如下

（三）、硅錳合金

硅錳合金是由錳、硅、鐵及少量碳和其它元素組成的合金，是一種用途較廣、產(chǎn)量較大的鐵合金。硅錳合金是煉鋼常用的復(fù)合脫氧劑，又是生產(chǎn)中，低碳錳鐵和電硅熱法生產(chǎn)金屬錳的還原劑。硅錳合金可在大、中、小型礦熱爐內(nèi)采取連續(xù)式操作進行冶煉。

這里以測試客戶提供標樣為例。
以下使用EDX 3600B型對客戶送樣1#實際測試的所得的譜圖，工作曲線等相關(guān)數(shù)據(jù)：
① ．硅錳合金在EDX3600B上測得的譜圖
 

④ ．硅錳合金中Fe的工作曲線和相關(guān)數(shù)據(jù)

⑤ ．實際測得硅錳合金客戶送樣1#數(shù)據(jù)如下

2.32、EDX3600B儀器的特點與優(yōu)勢

EDX3600B X熒光光譜儀是利用XRF技術(shù)解決國內(nèi)焊條公司對復(fù)雜成份、多類型中元素的快速、準確分析。
該技術(shù)的主要特征為：
A.利用低能X光激發(fā)待測元素，對Si、S、AI、Mg等輕元素有良好的激發(fā)效果，并且測試時間短，大大提高了檢測效率和工作效率；
B.采用UHRD探測器，具有良好的能量線性和能量分辨率，及良好的能譜特性，較高的峰背比；
C.采用自動穩(wěn)譜裝置，保證了儀器工作的一致性；
D.利用解譜技術(shù)使譜峰分解，使采用UHRD探測器的分析儀對Si、S、AI等輕元素的測試具有和的分析精度；
E.采用相似自動分類技術(shù)使分類更準確，有效地克服基效應(yīng)對測量帶來的影響；
F.采用多參數(shù)的線性回歸方法，使元素間的吸收、增強效應(yīng)得到明顯的消除。
G.采用大樣體腔,可以測試更大的樣品。

2.33、EDX3600測量數(shù)據(jù)

具體數(shù)據(jù)可以見EDX3600B的數(shù)據(jù)表。其工作曲線和采用的標樣為同一套國家標樣。由于篇幅原因在這里不再詳細一一再做說明。

2.34、EDX3600儀器的特點及優(yōu)勢

A.采用半導(dǎo)體制冷的半導(dǎo)體探測器，不用液氮制冷，使用方便，運行成本低。
B.單樣品腔，結(jié)構(gòu)簡單，使用操作方便，預(yù)抽真空時間短。
C.對輕元素測試效果很好。
D.儀器為落地式，體積較小，占地面積小，并帶有移動用滾輪，設(shè)備移動方便。
E.可以測試大樣品及非規(guī)則樣品。
F.屬于下照射設(shè)備，樣品測試定位擺放非常方便。
G.X光管工作聯(lián)動功能，對測試人員做到ZUI佳的射線輻照防護。
H.無需冷卻水系統(tǒng)，設(shè)備安裝簡單方便，接通電源即可使用。

2.4、樣品制備設(shè)備參數(shù)

①．振動磨
－－入磨粒度 ＜5mm
－－全封閉式
－－每臺配二套鉻鋼研磨體。
－－性能：電腦控制，粉碎力度和破碎時間可按試樣特性選用，優(yōu)質(zhì)鉻鋼研具硬度高，粉碎效力高，耐磨
－－制造廠名稱：北京眾合創(chuàng)業(yè)科技發(fā)展有限責(zé)任公司
－－型號規(guī)格：ZHM－1
－－數(shù)量：1套
－－外形尺寸：610mm×550mm×890mm
－－功率：2.3KW
－－重量：280Kg
－－粉磨時間調(diào)節(jié)范圍：0～99s
②． 壓樣機
－－擠壓能力 0～40t
－－在量程內(nèi)，壓力、保壓時間和行程均連續(xù)可調(diào)。加壓、保壓、卸壓和活塞下降均自動進行。
－－壓樣機主要由模具、上、下壓頭等部件組成。
－－制造廠名稱：北京眾合創(chuàng)業(yè)科技發(fā)展有限責(zé)任公司
－－型號規(guī)格：ZHY－401
－－數(shù)量：1臺
－－外形尺寸：600mm×500mm×1150mm
－－重量：350Kg
－－壓力調(diào)節(jié)范圍：0～40噸
－－硼酸磨具一套帶硼酸：25kg

三、分析儀器環(huán)境要求

使用環(huán)境：
1、設(shè)備合理的工作環(huán)境，首先是不要在有電機、振動、電磁、高壓或有高頻率燒電焊器的地方安裝設(shè)備，這樣會干擾我們設(shè)備或造成設(shè)備不能正常工作。
2、溫度：恒溫在250C左右，范圍超過10C以上影響大，所以要在溫度適合的地方做測試。建議采用空調(diào)房。
3、濕度：要在濕度均衡的地方做測試。不能超過90%的濕度。
4、灰塵容易腐蝕電路板，所以設(shè)備要保持干凈，工作室也同樣要保持干凈。
5、雷電天氣應(yīng)關(guān)掉電源，因為閃電會直接影響設(shè)備的正常運作。
 

焊條行業(yè)化學(xué)分析儀器解決方案

前 言

焊條行業(yè)是ZUI重要的基礎(chǔ)工業(yè)，是其他工業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。有了焊條，就使得中國國民經(jīng)濟的技術(shù)改造成為可能。同時，焊條工業(yè)的發(fā)展也有賴于煤炭工業(yè)、采掘工業(yè)、冶金工業(yè)、動力、運輸?shù)裙I(yè)部門的發(fā)展。由于焊條工業(yè)與其他工業(yè)的關(guān)系十分密切，因此許多國家都把發(fā)展焊條工業(yè)放在十分重要的地位，并把這種發(fā)展與國民經(jīng)濟各部門的發(fā)展互相協(xié)調(diào)起來，保持正常的比例關(guān)系。隨著焊條產(chǎn)能的釋放和需求增量的減少，市場競爭會日趨激烈，殘酷的競爭將使弱勢企業(yè)被迫選擇退出市場，被淘汰或者被整合。所以，質(zhì)量就成了焊條企業(yè)賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。天瑞儀器公司生產(chǎn)的各種精密分析儀器，可以滿足焊條行業(yè)的質(zhì)量控制需求，縮短分析時間，而且分析結(jié)果準確可靠，大大加快了我國焊條行業(yè)的發(fā)展。

一、原子吸收焊條行業(yè)解決方案

1、AAS6000型原子吸收分光光度計配置：

AAS6000原子吸收分光光度計主機 一臺
無油空氣壓縮機 一臺
乙炔氣體 一瓶
元素空心陰極燈 兩只
穩(wěn)壓電源 一個
電腦 一臺
打印機 一臺

2、儀器基本參數(shù)

型號：AAS6000
分光計系統(tǒng)：全反射單光束CT型光路
單色器焦長：350mm 無油無水空氣壓縮源
光柵閃耀波長：230nm
光柵線數(shù)：1800g/mm
波長范圍：190nm-900nm
波長準確度：±0.1nm
波長重復(fù)性：±0.1nm
光譜帶寬：0.1/0.2/0.4/0.7/1.4 nm
噪聲： 0.005 Abs(static); 0.006 Abs(Dynamic)
基線漂移： 0.005Abs/0.5h；ZUI佳：
扣背景方式：D2燈+自吸收
燈的數(shù)目：8個
預(yù)熱燈個數(shù)：可軟件控制≤8個
氣路安全保護：有
原子化器：火焰原子化器
自動化程度：燈/狹縫/波長/氣路/點火/燃燒器/保護/ C2H2監(jiān)測

3、實際樣品舉例

焊條中銅量的測定
稱取0.5000g試樣置于100mL燒杯中，加5mL鹽酸、2～3mL硝酸，置于電熱板上加熱溶解，加入5ml高氯酸，加熱至冒煙，取下冷卻，加入20mL水，加熱溶解鹽類。冷卻，移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。試液中如有碳化物、硅酸等沉淀物析出，須干過濾。
標準曲線的繪制：于6個100mL容量瓶中各加入與測定試液相近量的鐵溶液，然后準確移取0mL，0.10mL，0.20mL，0.30mL，0.40mL，0.50mL銅標準溶液，，各加入10mL高氯酸，用水稀釋至刻度，混勻。在與測量試液相同條件下，測量系列標準溶液的吸光度，減去零濃度溶液的吸光度，以銅的濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪制工作曲線。
樣品測試：于原子吸收光譜儀波長324.7nm處，使用空氣-乙炔火焰，以水調(diào)零，測量試液的吸光度，減去隨同試料的空白試驗溶液的吸光度，從工作曲線上查出相應(yīng)的銅濃度。

二、天瑞儀器ICP-AES法測定焊條中金屬元素解決方案

1.儀器 ICP－2000型單道掃描式ICP原子發(fā)射光譜儀(天瑞儀器)

1.1 主要技術(shù)指標： 光柵刻線: 3600條/mm 波長掃描范圍: 190nm～500nm 焦距: 1M
主要工作參數(shù)： 等離子氣流量: 650 L/h 載氣壓力: 0.2MPa 流量: 20L/h 功率: 綜合考慮15個元素將功率調(diào)整為 1.0KW 觀察高度: 用儀器診斷功能將儀器觀察高度上下左右調(diào)到信號ZUI佳 分析軟件測試方式: 高斯擬合法多元素同時測試

2. ICP-AES工作曲線標準溶液的配制

3. 分析線的選擇
根據(jù)ICP軟件譜線庫提供所有元素不同譜線，首先選擇被測元素靈敏度高的譜線，其次考慮不受樣品基體及被測元素相互之間干擾小的譜線的原則，選擇分析線如下。

4． 結(jié)果數(shù)據(jù)
方法通過選擇ZUI佳工作條件，建立了ICP－2000型ICP－AES法測定地礦中金屬元素測定方法, 得出實驗數(shù)據(jù)。實驗證明該儀器大部分技術(shù)指標達到和接近了囯外同類產(chǎn)品技術(shù)指標, 由于儀器操作軟件使用中文系統(tǒng), 是國人使用更方便,整個分析過程快速、簡便、結(jié)果準確、有很好的高信價比等優(yōu)點, 所以該儀器也普及到各個分析領(lǐng)城.

三、AFS200T在焊條行業(yè)應(yīng)用的解決方案

1、AFS200T型原子熒光光譜儀配置：
AFS200T原子熒光光譜儀主機 一臺
氬氣氣體 一瓶
高性能空心陰極燈 兩只
電腦 一臺
打印機 一臺

原子熒光光譜儀實物圖如下：
 

四、高頻紅外碳硫儀在焊條行業(yè)解決方案

1.高頻紅外碳硫儀CS-168型配置
高頻感應(yīng)燃燒爐 一臺
紅外檢測主機 一臺
天平 一臺
電腦 一臺
打印機 一臺

2.儀器技術(shù)指標及參數(shù)

2.1測量范圍：
碳：0.00001%～99.999%
硫：0.00001%～99.999%
2.2測量誤差：
碳符合ISO9556標準
硫符合ISO4935標準
2.3分析時間：
25～60秒可調(diào)，一般在35秒左右
2.4高頻爐：
振蕩頻率：20MHZ
輸出功率：大于2.5KVA
頂氧流量：1.0～2.0L/min
分析氣流量：3.0～4.5L/min
氧氣純度大于99.5%
2.5電子天平：
賽多利斯（梅特勒）稱量范圍：0～120g
讀數(shù)精度：0.001g

3．應(yīng)用解決
焊條屬于強電磁感應(yīng)樣品，所以在測試過程中，不涉及加入純鐵助熔劑的問題，只需要稱取適量的樣品，加入適量的鎢﹑錫助熔劑，控制好氣流量。
一標樣YSB C 11123-95 （C%:0.235,S%0.039）用高頻紅外碳硫儀CS-168型測試，結(jié)果如下：
3.1工作曲線：

3.2數(shù)據(jù)結(jié)果：

試驗數(shù)據(jù)表明：高頻紅外碳硫儀CS-168型測試焊條中的碳硫含量，結(jié)果準確，且重復(fù)性好，簡單，快速。可以廣泛的應(yīng)用在各種各樣的不同種類的焊條樣品中。