Керамический флюс для сварки низколегированных сталей

 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к составам флюсов для сварки и наплавки низколегированных сталей. Цель изобретения - повышение ударно-пластических свойств металла шва при отрицательных температурах (-70°С) на низколегированных сталях. В керамический флюс, содержащий, мас.%: глинозем 35 ... 45

рутил 3 ...15

магнезит 2 ...6

ферромарганец 3 ... 8

феррохром 5 ... 11

никель 2 ... 10

флюоритовый концентрат - остальное, дополнительно введено 10 - 34 мас.% фторцирконата калия и 2 - 6 мас.% лигатуры железо-РЗМ-марганец, никель-хром. Состав флюса, особенно наличие фторцирконата калия и лигатуры, обеспечивает рафинирование шва по сере и фосфору, создает дополнительные центры кристаллизации, позволяющие измельчать структуру металла шва, что повышает его ударно-пластические свойства. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Н 4 В 23 К 35/362

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4427872/31-27 (22) 19.05.88 (46) 30.12.89. Бюл. М 48 (71) Ташкентский политехнический институт им. А ° Р.Бируни (72) M ° A.Абралов, Я.А.Панченко, А.P.Áîð, P.Т.Садыков, В.В.Геймур и В.С.Шулепов (53) 621 ° 791.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1088904, кл. В 23 К 35/362, 1983.

Авторское свидетельство СССР

1 1092027, кл. В 23 К 35/362, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1470485, кл. В 23 К 35/362, 1986 ° (54) КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ

НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к сварочному производству, в частности к составам флюсов для сварки и наплавИзобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при автоматической и механизированной сварке и наплавке преимущественно низколегированных конструкционных сталей.

Целью изобретения является создание состава керамического флюса, обеспечивающего высокие ударно-пластические свойства металла шва при отри6 цательных температурах (-70 С).

Экспериментально установлено, что присутствие в составе флюса фторцирконата калия приводит к повышению ударно-пластических свойств металла шва при отрицательных температурах.

„„SUÄÄ 1532252 А1

2 ки низколегированных сталей. Цель изобретения — повышение ударно-пластических свойств металла шва при ото рицательных температурах (-70 С) на низколегированных сталях. Б керамический флюс, содержащий, мас.7.: глинозем 35-45; рутил 3-15; магнезит

2-6; ферромарганец 3-8; феррохром

5-11; никель 2-10; флюоритовый концентрат — остальное, дополнительно введено 10-34 мас.7. фторцирконата калия и 2-6 мас.7. лигатуры железоРЗМ-марганец, никель — хром. Состав флюса, особенно наличие фторцирконата калия и лигатуры, обеспечивает рафинирование шва по сере и фосфору, создает дополнительные центры кристаллизации, позволяющие измельчать структуру металла шва, что повышает его ударно-пластические свойства.

1 табл.

Механизм положительного воздействия заключается в рафинировании металла шва по сере и фосфору, путем связывания их в безвредные соединения (цирконий сернистый, цирконий фосфористый), которые всплывают в расплавленный шлак.

Введение в состав флюса менее 107

К ZrF не повышает значений ударной вязкости металла шва, это связано с тем, что такого количества не достаточно для достижения нужного уровня активности расплавленного флюса, при которой наблюдается его рафинирующее действие. Увеличение содержания фторцирконата калия свыше 347 резко ухуд1532252 шает сварочно-технологические свойства флюса.

Введение лигатуры обусловлено тем, что содержащиеся в ней Р3М (редкоэе5 мельные металлы), дополнительно рафинируют сварочную ванну по вредным примесям элементов внедрения (кислород, углерод и водород). Этого не наблюдалось при обработке сварочной ванны фторцирконатом калия. Снижение содержания в металле шва элементов внедрения повышает его хладостойкость.

Кроме этого, сложные химические соединения Р3М с кислородом, углеродом и водородом обладают высокой температурой плавления и не растворяются в расплавленном металле ° Поэтому в процессе кристаллизации сварочной ванны они являются дополнительными центрами кристаллизации и способствуют получению мелкозернистой структуры, даже в случае перегрева металла шва при сварке больших толщин.

При содержании во флюсе менее 2Å 25 лигатуры повышения хладостойкости металла шва не наблюдалось, Зто объясняется тем, что такого количества Р3М не достаточно для рафинирования сварочной ванны. Увеличение содержания лигатуры во флюсе свыше

6Х приводит к понижению ударной вязкости металла шва при отрицательных температурах. Это связано с тем, что в расплаве находится избыток РЗМ, не связанный в соединения с элементами внедрения. В этом случае Р3М уже сами являются элементами внедрения, искажающими кристаллическую решетку матрицы, что спо обствует рас40 пространению хрупкой трещины, т.е. снижению ударной вязкости при отрицательных температурах.

Шихта из составляющих компонентов 45 перемешивается в смесителе, затем добавляется связуюцее вецество. Полученная масса протирается на грануляторе, который обеспечивает получение гранул размером 1-3 мм. После подвяливания керамический флюс прокаливается при температуре 300-350 С в течение 3 ч.

В шихту керамического флюса добавлялась лигатура следующего сос55 тава, мас.7:

Марганец 12-20

Никель 4-15

Хром 15-25 компонентов в предлагаемом керамическом флюсе, при котором наблюдаются максимальная ударная вязкость металла шва при -70 С, высокое као чество формирования и хорошая отделимость шлаковой корки соответствует составу, мас.X:

Глинозем 37

Рутил 4

Магнезит 3

Фторцирконат калия

Ферромарганец

Феррохром

Никель

7

Р3М 22-35

Железо Остальное

Глинозем, рутил магнезит, фторцирконат калия и флюоритовый концентрат в совокупности составляют шлаковую основу флюса, способствуют хорошему формированию валика шва и стабильному протеканию процесса сварки. Их оптимальное содерл.анке и допустимая область разброса установлены методом математического планирования многофакторного эксперимента с учетом содержания остальных компонентов, указанных в описании. Параметром оптимизации служил комплексный показа- . тель "сварочно-технологические свойства флюса, учитываюций формирование валика шва, отделимость шлаковой корки, наличие внутренних и внешних дефектов в шве.

В результате было установлено что область разброса процентного содержания перечисленных компонентов в составе, при котором сварочно-технологические свойства флюса находятся в допустимых пределах и составляют для глинозема 35-45, рутила 315, магнезита 2-6, фторцирконата калия 10-34, флюоритового концентрата остальное.

На примерах конкретного исполнения (см. табл.) установлено, что при содержании компонентов в указанных в составе пределах сварочно-технологические свойства флюса остаются на высоком уровне. Обеспечивается устойчивое и стабильное протекание процесса сварки. Шлаковая корка легко удаляется.

Ударно-пластические свойства металла швов при отрицательных температурах определяли на образцах.

Наиболее оптимальное соотношение

Остальное

Лигатура железо-PÇM-марганец, никель-хром 7

Дефекты в виде трещин, пор и шлаковых включений не наблюдаются. Состав флюса позволяет получать бездефектные сварные соединения, металл шва которых обладает повышенными ударно-пластическими свойствами, при отрицательных температурах (-70"С) на низколегированных сталях.

Формул а изобретения

Керамический флюс для сварки низколегированных сталей, содержащий глинозем, рутил, магнезит, ферромарганец, феррохром, никель и флюоритовый концентрат, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше32252 6 ния ударно-пластических свойств металла шва при отрицательных температуо

pax (-70 С), флюс дополнительно содержит фторцирконат калия и лигату5 ру железо — РЗМ вЂ” марганец, никель— хром при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Глинозем 35-45

Рутил 3-15

Магнезит 2-6

Фторцирконат калия 10-34

Ферромарганец 3-8

Феррохром 5-11

Никель 2-10

Лигатура железоР3М-марганец, никель-хром 2-6

20 Флюоритовый концентрат

1532252

I о а

Э

8 1 1 1 о а= и о

И 1 I 1

Ж

Э

1»

Ф dI о а

М!

3! счо л- с»4 K с ) сч

H O D (=4

I о а а

О аол о с 4

g » асс о л

Ф

»

О d: н о

1 îî со

С ) ° CV c

f» м х

Г»

Х с4 4) с 1 ас! л 1

1 о о и

Ф о М о

g.

31Е, о о а

g !

»Э о а u х

1ь О 1 о 1

Ь !!! л М 1 вщ1кт!оооа

X Й всоа со

1 о е

9 !» — — —