Флюс для автоматической электродуговой наплавки

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при восстановлении деталей методом наплавки. Цель изобретения - повышение технологических свойств флюса и повышение качества наплавки. Флюс для автоматической электродуговой наплавки, содержащий глинозем, оксиды магния, алюминия и кремния, феррохром, хром металлический, феррованадий, ферромолибден, фторид кальция, силикат натрия, дополнительно содержит оксид марганца, оксид кальция, оксид калия или натрия и карбонат цезия при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид магния 13-17, оксид алюминия 28-31, оксид кремния 11-16, феррохром 2,4-3,6, хром металлический 4-6, феррованадий 1-2, ферромолибден 0,8-1,8, силикат натрия 0,08-0,012, оксид марганца 0,02-0,03, оксид кальция 1,2-5,4, оксид калия или натрия 0,8-1,8, карбонат цезия 0,1-0,2, фторид кальция - остальное, причем 40-60% оксидов магния, алюминия, кальция, калия или натрия, фторид кальция находятся в спеченном состоянии, а остальная часть оксидов в плавленном; флюс обеспечивает более полное использование легирующей части флюса за счет наличия плавленной составляющей. 8 табл.

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано при восстановлении методом наплавки изделий, работающих в условиях износа и значительных контактных нагрузок, в частности при восстановлении валков прокатных станов и роликов машин непрерывного литья. Цель изобретения - улучшение технологических свойств флюса и повышение качества наплавки с увеличением сроков эксплуатации реставрированных изделий. Содержание оксида алюминия в пределах 28-31% позволяет снизить содержание серы в наплавленном металле, т.е. оксид алюминия (глинозем) препятствует переходу серы из шлака. Понижение содержания хрома металлического не приводит к уменьшению легирования наплавленного металла, так как снижение температуры плавления, повышение жидкотекучести и снижение вязкости флюса увеличивают коэффициент перехода легирующей присадки в металл шва. Содержание молибдена в наплавленном металле в пределах 0,35-0,6% способствует увеличению как прочности наплавленного металла, так и его вязкости при одновременном снижении величины зерна и ликвационных прослоек. Флюс обеспечивает содержание молибдена в указанных пределах. Повышение содержания плавикового шпата позволяет снизить склонность к образованию пор и эффективно связать водород. Введение оксида марганца способствует более равномерному распределению легирующих элементов, препятствует их окислению и повышает стойкость против образования кристаллизационных трещин. Кроме того, повышенное содержание оксида марганца препятствует переходу серы в шов. Присутствие оксида кальция замедляет переход кремния в металл при наплавке, что способствует уменьшению склонности к кристаллизационным трещинам, уменьшает переход серы, фосфора и азота в металл шва. Микродобавки оксидов щелочных металлов и карбоната цезия способствуют улучшению свариваемости высокоуглеродистых сталей, снижают температуру плавления флюса, а также его вязкость, что способствует повышению жидкотекучести флюса при хорошем отделении шлаковой корки и улучшает формирование наплавленного металла. Наличие плавленной составляющей значительно снижает сепарацию отдельных фракций флюса, что улучшает его технологические свойства. Плавленная составляющая также позволяет полнее использовать легирующую часть флюса, поскольку плавление ее начинается значительно раньше керамической составляющей, и в расплаве создается тяжелая металлическая присадка, которая затем растворяется в металле шва. Этим самым снижаются потери легирующих элементов с шлаковой коркой. Содержание плавленной составляющей (40-60%) найдено статистически, в процессе проведения многих экспериментов. Флюс при наплавке сохраняет постоянную однородность при его использовании, отсутствует выделение пылевидной фракции. Найденное экспериментальным путем содержание во флюсе оксидов магния, легкоплавких оксидов щелочных металлов и фторида кальция способствует снижению температуры плавления флюса, а оксиды калия, натрия и карбонат цезия, кроме того, уменьшают вязкость его расплава. Уменьшение вязкости расплава флюса обуславливает осаждение в нем легирующих элементов и более полный переход в металл шва, без попадания их в шлаковую корку. Применение предлагаемого флюса в сочетании с проволоками Сb08А; CB-18ХГС, Нп-30ХГСПА позволяет получить наплавленный металл с твердостью 35-40 ед. НRC_э и составом, близким к составу основного металла изделия. Способы приготовления флюса и его применения для наплавки рассматриваются в следующих примерах, а результаты экспериментов приведены в табл. 1-6. П р и м е р 1. Приготовление флюса. Порядок приготовления флюса следующий. До 60% необходимых по составу количеств оксидов магния, алюминия, кальция и фторида кальция спекаются с легирующими компонентами в электрической печи с защитной атмосферой аргона. Спеченная масса дробится. Остальная часть оксидов расплавляется в печи, полученный плав дробится. Обе приготовленные фракции тщательно перемешиваются до однородного состояния, смесь гранулируется влажным методом до крупности 2-4 мм и после высушивания флюс готов к употреблению. Описанным способом приготовлен ряд составов с различным содержанием компонентов, из которых после предварительных экспериментов для дальнейшей проработки отобраны четыре состава, приведенные в табл. 1. П р и м е р 2. В лабораторных условиях производили многослойную (8-10 слоев) наплавку на пластины из стали Ст. 3) размером 250 х 150 х 30 мм проволоками Нn-30ХГСА св-08А и св-18ХГС под флюсами, составы которых приведены в табл. 1, при следующих режимах: Сварочный ток, А 400-500 Напряжение на дуге, В 30-35 Скорость наплавки, м/ч 30 Температура сопутствующего подогрева, ^оС 400 После наплавки пластину помещали в печь, где выдерживали в течение 1 ч при 400^оС, после чего она охлаждалась естественным путем вместе с печью. В каждом опыте изучали химический состав, ударную вязкость, твердость и макротвердость наплавленного металла, а также содержание легирующих компонентов в шлаковой корке. Результаты исследований приведены в табл. 2-6. Кроме того, проводились исследования влияния состава флюса на склонность наплавленного металла к образованию горячих трещин. Исследование влияния состава флюса на склонность наплавленного металла к образованию горячих трещин производили с использованием пробы Пеллини. Наплавку осуществляли на образцы из стали 9ХФ проволокой Нп-30Х ГСА на автомате А-384 МК под флюсами, составы которых приведены в табл. 1. Наплавку производили на следующих режимах: сварочный ток 450-500 А; напряжение на дуге 30-35 В; скорость наплавки 30 м/ч; без предварительного подогрева. Критерием оценки склонности наплавленного металла к образованию горячих трещин служило отношение суммарной площади трещин в поперечном сечении шва к суммарной площади шва (см. табл. 7). Исследования влияния состава флюса на отделимость шлаковой корки производили с использованием ленты из стали 08КП шириной 40 мм и толщиной 0,5 мм. Наплавку осуществляли на следующих режимах: сварочный ток 800 А; скорость наплавки 30 м/ч. Отделение шлаковой корки производили при температуре пластин 300, 350, 400, 450^оС. Результаты приведены в табл. 8. Использование предлагаемого флюса обеспечивает следующие преимущества: - технические свойства, в частности ударная вязкость наплавленного металла, значительно повышаются; - показатели твердости и микротвердости при наплавке под новым флюсом имеют меньший разброс значений, т.е. наплавленный металл более однороден; - содержание основных компонентов - углерода, хрома, молибдена - в наплавленном металле снижено, что снижает излишнюю твердость наплавленного металла и его склонность к трещинообразованию;
- флюс обеспечивает больший коэффициент использования легирующих элементов (0,7-0,8);
- металл, наплавленный под флюсом, имеет значительно меньшую склонность к образованию горячих трещин;
- флюс обеспечивает хорошую отделимость шлаковой корки;
- флюс дает возможность более полно использовать легирующую часть флюса за счет наличия наплавленной составляющей в составе флюса. Совокупность всех преимуществ предлагаемого флюса обеспечивает его более высокие технологические свойства, значительно повышает качество наплавки, увеличивая тем самым эксплуатационный ресурс наплавленных изделий.

Формула изобретения

ФЛЮС ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ НАПЛАВКИ, содержащий оксид магния, оксид алюминия, оксид кремния, феррохром, хром металлический, феррованадий, ферромолибден, фторид кальция, силикат натрия, отличающийся тем, что, с целью улучшения технологических свойств флюса и повышения качества наплавленного металла, флюс дополнительно содержит оксид марганца, оксид кальция, оксид калия или натрия и карбонат цезия при следующем соотношении компонентов, мас.%.:
Оксид магния - 13 - 17
Оксид алюминия - 28 - 31
Оксид кремния - 11 - 16
Феррохром - 2,4 - 3,6
Хром металлический - 4 - 6
Феррованадий - 1 - 2
Ферромолибден - 0,8 - 1,8
Силикат натрия - 0,008 - 0,01
Оксид марганца - 0,02 - 0,03
Оксид кальция - 1,2 - 5,4
Оксид калия или натрия - 0,8 - 1,8
Карбонат цезия - 0,1 - 0,2
Фторид кальция - Остальное
при этом 40 - 60% оксидов магния, алюминия, кальция, калия или натрия и фторид кальция находятся в спеченном с ферросплавами состоянии, а остальная часть оксидов - в плавленном состоянии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---