Состав электродного покрытия

 

Использование: электродные покрытия для ручной электродуговой сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, преимущественно в монтажных условиях. Сущность: электродное покрытие рутилового типа в качестве ферросплава содержит только ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас.%: силикат из группы: нефелин, и/или каолин, и/или мусковит, и/или тальк 20-28, карбонат металла 7-15, целлюлоза 6-11, ферросилиций 6-10, рутил - остальное. Соблюдение отношения содержания кремния в ферросилиции к суммарному количеству оксида кремния в силикате в пределах 0,19-0,24 обеспечит достаточное легирование металла шва и предотвратит пористость. Предлагаемое раскисление металла шва ферросилициет покрытия уменьшает содержание марганца в сварочном аэрозоле в 3,75-4,12 раз. Содержание марганца в ТССА составит 1,43-1,47%. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к сварке, в частности к составам электродных покрытий для ручной электродуговой сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, преимущественно в монтажных условиях. В электродах рутилового типа в качестве раскислителя и легирующего используется ферромарганец. Одним из основных требований к электродам с рутиловым покрытием для сварки в монтажных условиях является высокая стойкость против порообразований, вызванных активным выделением водорода при раскислении металла шва активными Ti, Al, Si. Поэтому для получения определенного уровня окисленности сварочной ванны используется исключительно ферромарганец. Из-за высокой окислительной способности шлаков, образующихся при плавлении электродов с покрытием рутилового типа, и низкого коэффициента перехода марганца в пределах 0,1-0,15 для получения металла шва, равнопрочного основному металлу, в покрытие электрода вводят большое количество ферромарганца. Это делает аэрозоли насыщенными парами марганца и его соединениями, которые в основном определяют биологическую активность аэрозоля. Известен состав электродного покрытия, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. Рутил 40-46 Нефелиновый концентрат 12-16 Тальк 5-10 Ферромарганец 12-14 Мрамор 7-11 Целлюлоза 5-8 Железосодержащий компонент Остальное с ограничением соотношений компонентов. Электроды с указанным покрытием обладают достаточно высокими механическими характеристиками и сварочно-технологическими свойствами при коэффициенте массы покрытия К_Mn 32-33% Но наличие ферромарганца в количестве 12-14% делает сварочный аэрозоль насыщенным соединениями марганца. Химический состав твердой составляющей сварочного аэрозоля (ТССА) следующий: Mn 5,9, Fe₂O₃ 63,24% Si 0,68% и О₂ + примеси остальное. Такое количество содержания марганца в аэрозоле требует наличие или вентиляции, или средств индивидуальной защиты органов дыхания в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.034 85. Известен также состав электродного покрытия, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. Двуокись титана (рутил) 35-45 Слюда 20-24 Магнезит 12-15 Ферромарганец 9-10 Целлюлоза 1-2 Силикокальций 1-4 Железный порошок Остальное Здесь силикокальций связывает частично (до 30%) окись марганца, переводя ее в шлак и снижая выделение двуокиси марганца в сварочный аэрозоль. Однако большая часть соединений марганца попадает в аэрозоль. Цель изобретения снижение количества марганца в аэрозоле за счет полного исключения ферромарганца из состава покрытия. Поставленная цель достигается за счет того, что в составе электродного покрытия для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащем рутил, силикат, карбонат металла, целлюлозу и кремнесодержащий ферросплав, в качестве последнего в покрытие введен ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас. Карбонат металла 7-15 Силикат 20-28 Целлюлоза 6-11 Ферросилиций 6-10 Рутил Остальное при этом отношение содержания кремния к суммарному содержанию оксида кремния в силикате составляет 0,19-0,24. В качестве силиката состав содержит нефелин, и/или каолин, и/или мусковит, и/или тальк. В предлагаемом составе ферросилиций выступает как раскислитель металла, обеспечивающий восстановление закиси железа кремнием с получением SiO₂ и Fe. С другой стороны для обеспечения легирования металла шва требуется, чтобы кремния в металле находилось в количестве 0,20-0,35% Ввиду низкого коэффициента перехода кремния, равного ν < 0,1 (ниже, чем у марганца) необходимо создать условия для минимального окисления кремния из ферросилиция кислородом воздуха. Это достигается благодаря выполнению обязательного условия соотношения содержания кремния в ферросилиции к суммарному количеству оксида кремния в силикатах. Это соотношение Si/SiO₂ должно быть в пределах 0,19-0,24. Увеличение соотношения из-за роста кремния в ферросилиции ведет к образованию пористости, а уменьшение из-за недостатка в металле шва легирующего приводит к снижению ударной вязкости и предела прочности. Для предотвращения пористости при раскислении кремнием вводят целлюлозу в повышенном количестве 6-11% которая компенсирует возникающее неравновесие между содержанием кислорода и водорода и обеспечивает большую основность шлака, чем в прототипе. Увеличение верхнего значения количества целлюлозы приводит к разбрызгиванию металла, а нижний предел выбран из условия отсутствия порообразования. Карбонат металла выступает в данном составе как традиционный шлакогазообразующий компонент. Увеличение его верхнего значения ведет к разбрызгиванию металла и ухудшению формирования шва. Нижний предел определяется условием необходимости обеспечения содержания азота в количестве ≅ 0,02% Отсутствие в покрытии традиционного раскислителя ферромарганца приводит к изменению состава сварочного аэрозоля. В нем значительно уменьшено количество (следы из стержня электрода) паров марганца и его окислов, определяющие биологическую активность сварочных аэрозолей у электродов с рутиловым покрытием. П р и м е р. В лабораторных условиях по обычной технологии методом опрессовки изготовлены экспериментальные партии составов, приведенных в табл.1. Силикат вносили в шихту состава в виде одного двух компонентов из группы: нефелин, каолин, мусковит, тальк. Покрытие наносили на стержни из низкоуглеродистой проволоки диаметром 4 мм марки Св 08. Коэффициент массы покрытия составлял К_Mn 30-35% Изготовленными электродами сваривались технологические пробы для определения сварочно-технологических свойств и образцы для определения механических характеристик по ГОСТ 9466-75 и 9467-75. Определялось содержание кремния в металле шва и химический состав твердой составляющей сварочного аэрозоля (ТССА). В партиях состава 1,2,11,12 исследовались свойства покрытий с содержанием силиката и ферросилиция при их крайних значениях, обеспечивающих требуемый комплекс сварочно-технологических свойств и механических характеристик металла шва. Партия 4 представляет собой типичный состав покрытия электродов с условным обозначением ВРМ-20. В партии 5 из-за малого содержания ферросилиция и уменьшенного соотношения Si/SiO₂ легирование кремнием происходит в недостаточной мере, что и вызывает уменьшение предела прочности. В партии 6 наоборот соотношение Si/SiO₂ больше оптимального значения по максимуму. Это привело к увеличению перехода кремния в шов, возрастанию его концентрации и образованию пористости, в связи с чем механические свойства даже не определялись. В партиях 9, 11, 12, 13 исследовались крайние значения других компонентов покрытия: карбоната кальция и целлюлозы. В партии 10 большое содержание ферросилиция и отношение Si/SiO₂, превышающее указанное допустимое, аналогично партии 6, вызвало перенасыщенность металла шва кремнием и его пористость. Сварочно-технологические и механические характеристики партий 1-4, 7-9 и 11-13 отвечают требованиям, предъявляемым к электродам с рутиловым покрытием и они могут применяться для сварки на монтаже. Химический состав ТССА, образующийся при плавлении электродов с разным содержанием ферросилиция в заявленном пределе, дан в табл. 2. Полученные данные свидетельствуют, что предлагаемое раскисление металла шва ферросилицием значительно уменьшает содержание марганца в сварочном аэрозоле, что делает электрод практически безопасным по марганцу.

Формула изобретения

1. СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащий рутил, силикат, карбонат металла, целлюлозу и кремнийсодержащий ферросплав, отличающийся тем, что, с целью снижения количества марганца в аэрозоле за счет полного исключения ферромарганца из состава покрытия, в качестве кремнийсодержащего ферросплава в покрытие введен ферросилиций при следующем соотношении компонентов, мас. Карбонат металла 7 15 Силикат 20 28 Целлюлоза 6 11 Ферросилиций 6 10 Рутил Остальное при этом отношение содержания кремния к суммарному содержанию оксида кремния в силикате составляет 0,19 0,24. 2. Состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве силиката состав содержит нефелин и/или каолин, и/или мусковит, и/или тальк.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

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: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---