Компонент покрытий сварочных электродов

 

Изобретение состоит в использовании в качестве пластификатора и газообразующего компонента, взамен целлюлозы, лигнина рисовой лузги. Этот компонент позволяет расширить диапазон сварочных токов, уменьшить электродный огарок и улучшить сварочно-технологические свойства рутиловых, фтористо-кальциевых и органических электродных покрытий. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 23 К 35/365

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПА1 ЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

:% - . .":2 Р У1ЪСПта гЮВ ЗВа.Ю сЪ С РЮ: (ГОСПАТЕНТ СССР) . . : - .. . : .Г " ".;,", Я,.,Р „ М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4863116/08 (22) 29.08,90 (46) 15.12.92. Бюл. М 46 (71) Краснодарский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по монтажным и специальным строительным работам . . (72) В.Г,Лозовой, В.Г.Хохлов, Н.Г.Осипов, А.Г.Афанасьев, M.È.Oëüøàéñêàÿ, Л.С.Петрова, В.А.Прикипелов, А.Л. Богаевский и В.Н.Волков (73) В.Г.Лозовой, В.Г.Хохлов, Н.Г.Осипов, А.Г,Афанасьев, М.И.Ольшанская, Л.С.Петрова, В.А.Прикипелов, А,Л.Богаевский и В,Н;Волков (56) Тархов Н.А, и др. Производство метал-. лических электродов, M.: Высшая школа, 1986, с. 86-93.

Авторское свидетельство СССР

%404593, кл, В 23 К35/365, 1972.

Благовещенская В.В. Технология изготовления электродов для дуговой сварки, Л.:

1966, с, 22,30.

Изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано как пластифицирующая и газообразующая добавка в покрытии электро- дов для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

В качестве добавок, обладающих как пластифицирующими; так и газообразующими свойствами в электродных покрытиях обычно используют целлюлозу, крахмал, декстрин, древесную муку, карбоксиметилцеллюлозу и некоторые другие вещества.—

Широкое применение в мировой практике в качестве компонента электродных по-. крытий получала целлюлоза. (ЯЦ,, 1782198 АЗ

2 г (54) КОМПОНЕНТ ПОКРЫТИЙ СВАРОЧ-.

НЫХ ЭЛЕКТРОДОВ (57) Изобретение состоит в использовании в качестве пластификатора и газообразующего компонента. взамен целлюлозы, лигнина. рисовой лузги. Этот компонент позволяет расширить диапазон сварочных токов, уменьшить электродный огарок и улучшить сварочно-технологические свойства рутиловых, фтористо-кальциевых и органических электродных покрытий. 1 табл.

Однако, из-за использования лесных ресурсов для получения электродной целлюлозы и экологйческой вредности ее производства возрастает стоимость и дефицитность этого компонента.

Целью изобретения является ресурсосбережение природной древесины и снижение стоимости электродов за счет использования промышленных отходов.

Эта цель достигается тем, что в качестве йлайтифицирующего и газообразующего компонента электродным покрытий исйользуется вместо целлюлозы отход гидролизной обработки пищевых сельхозрастений— лигнин рисовой лузги.

1782198

10

25

50 до значений 70-80А

Лигнин рисовой лузги отличается наиболее высоким содержанием золы (зольный остаток составляет 30-37%). Отличительной особенностью этого остатка является наличие в нем большого количества кремнезема (SiOz), чем обусловлена более высокая, чем у целлюлозы и других лигнинов температурная устойчивость: 195 — 220OC, Обладая более высокой температурой возгорания лигнин рисовой лузги обеспечивает возМожность: — улучшения сварочно-технологических свойств рутиловых электродов (содержание целлюлозы 1,7-2,0%) и электродов с органической защитой (содержание целлюлозы 49%); — расширение диапазона рабочих токов за счет повышения на 25 — 35% максимально допустимого рабочего сварочного тока; — уменьшение максимально допустимой длины огарка электродов (без учета зачищенной части), обусловленной требованиями предотвращения пористости в шве, до

20-40 мм, в зависимости от величины сварочного тока. Для этих же электродов на целлюлозе характерная длина таких огарков составляет у рутиловых электродов — HG менее 40-50 мм, у электродов с органической защитой — не менее 70-80 мм.

Укаэанные преимущества способствуют йовышению качества сварных соединений, увеличению производительности труда, экономии сварочных электродов.

С использованием лигнина рисовой лузги были изготовлены составы следующих марок электродов: УОНИ вЂ” 13/55ФК/ паси о рт N 36 — 19--85П С /Д С К вЂ” 55 Ф К/ТУ36.

44.15.01 — 032-89/MP — 3/ паспорт ¹ 36-02—

86 /ВМ-12 /ТУ36,44,15,-90 / Табл./.

Модуль жидкого стекла 2,6 — 3,0, плотность 1,43 — 1,47 г/см, вязкость 500-1000 с

3.

Па.

В процессе изготовления опытных партий электродов было установлено, что замена целлюлозы на такое <е количество лигнина рисовой лузги не ухудшает опрессовочные свойства покрытий. Более того, отмечалось улучшение этих свойств покрытий электродов, что выразилось в меньшей шероховатости их поверхностей и в возмо>кности качественной опрессовки электродов, в т.ч. основного вида, при меньших, чем для целлюлозы содержаниях заявляемых компонентов (см. табл. 1). Это вероятно, объясняется наличием в компоненте остатков органических кислот. Молекулы этого реагента взаимодействуют с ионами и атомами, расположенными на углах и ребрах частиц компонентов шихты, силы сцепления частиц друг с другом ослабевают и соответственно снижается пластическая вязкость электрообмазочной массы.

Следует так же отметить, что введение вместо целлюлозы лигнина рисовой лузги приводило к потемнению покрытий непрокаленных электродов МР— 3, АН0-3, ДСК55 и УОНИ-13/55ФК, После прокалки цвет резко светлел, приближаясь к характерному для электродов с целлюлозой, являясь таким образом как бы индикатором температуры прокалки, что может быть использовано для визуального контроля этого важного параметра технологического процесса изготовления электродов. Электроды BM-12, Содержавшие 3 и 4% лигнина рисовой лузги, прокаливаемые по техпроцессу при температуре, меньшей 180" С. имели после прокалки более темный цвет, чем целлюлозные, что обьясняется большим зольным остатком лигнинов, определившим изменение цвета покрытия.

Испытания показали, что сварочно-технологические свойства (устойчивость дуги, кроющая способность и отделимость шлака, формирование швов в различных положениях, разбрызгивание) электродов с предлагаемым компонентом не ухудшались. Для электродов же ВМ-12 с лигнином рисовой лузги в покрытии наблюдалось улучшение сварочно-технологических свойств, которое выражалось в повышении верхнего предела рабочего сварочного тока и снижении нижнего предела рабочего сварочного тока. Так, для электродов ВМ-12 диаметром 3 мм с 4% целлюлозы в покрытии максимальный рабочий ток должен быть не более — 110-120А.

Увеличение тока до 130-140А приводило к увеличению длины огарка электродов до

120-130 мм из-за покраснения обмазки в этой его части под действием нагрева и появлению пористости в наплавленном металле при дальнейшем ведении процесса сварки. Для электродов же с лигнином рисовой лузги такого явления, приводящего к повышению расхода электродов, при сварке на токах 130 — 140А не наблюдалось. В отличие от верхнего предела рабочих токов. для нижнего наблюдалось его снижение при замене целлюлозы, на лигнин рисовой лузги

Применение же вместо целлюлозы других лигнинов(стержней початков кукурузы и древесины) не обеспечивает указанных преимуществ. При этом, их использование вместо целлюлозы требует значительного увеличения объемов жидкого стекла для производства мокрых замесов необходимой для электродов консистенции, в то время, как для лигнина рисовой лузги этого не требуется.

1782198

Производства опытной партии электродов (60т) показало также, что при использовании лигнина рисовой лузги достигается большая стабильность концентричности покрытия, что определялось регулярными эа- 5 мерами ее величины..

Следует т акже отметить, что при:изготовлении электродов возможна как полная ". замена в покрытии целлюлозы на лйгнин 10 рисовой лузги, так и частичная, что указывает на полную их совместимость.

Для оценки газозащитных свойстй лйг- нина рисовой лузги электродами ВМ-12 с лигнином рисовой лузги и с целлюлозой в 15 покрытии (см. табл. 1) сваривали на "короткой" и "длинной" дуге односторонние тавровые пробы иэ стали В Ст.3 по толщине 12 мм. В изломах этих проб визуально и при увеличении Х10 не было обнаружено пор, 20

Поскольку отсутствие пор отмечалось и для электродов с меньшим, чем для целлюлозы, содержанием лигнина рисовой лузги это указывало на равнозначность их газозащитных свойств. Это подтверждалось и резуль- 25 татами газового анализа вакуум-йлавкой проб металла, наплавленного электродами

ВМ-12 с целлюлозой и с 3% лигнина рисо,: вой лузги в покрытии. Он показал содержание азота в 3 пробах наплавленного металла 30 для тех и других электродов в пределах

0,007-0,008%, что характерно для типичных рутиловых электродов MP-3 и свидетельствует в пользу равнозначности газозащитных свойств целлюлозы и лигнина рисовой 35 лузги.

Проверка механических свойств соединений, выполненных электродами, указанными в табл. 1 проводились по ГОСТ

6996 — 77. Испытания показали, что замена в 40 покрытиях электродов MP — 3, УОНИ—

13/55ФК, ДСК вЂ” 55, BM — 12 целлюлозы на лигнин рисовой лузги не ухудшает механические свойства сварных соединений и химсоставов наплавленного металла..Так для 45 электродов MP-3 (тип Э46) с 1,5% и 1% содержанием лигнина рисовой лузги соответственно были; сг = 489-533 МПа, Os =

21,7-23,6%, ан п ри +20 С = 135 — 173 Дж/см и 0 = 510-545 МПа, дь = 21,6-23,6%, ан при- 50

+200С = 169 — 197 Дж/см, а для электродов

ВМ-12 (тип Э46) с 4% и 3% содержанием лигнина соответственно 0, = 515 — 545 МПа, д5 = 22,1 — 24,7% а при +20 С = 117-149

Дж/см, и 0 = 531 — 545 М Па, д5 = 22,6-24,3, 55 ан при+20 С = 153 — 167. Содержание серы и фосфора в наплавленном металле для всех электродов не превышало соответственно 0,035 и 0,030%.

Аналогичные результаты получены и для фтористо-кальциевых электродов типа

Э50А с гарантированной температурой хрупкого перехода-наплавленного металла — 20 С марок УОНИ вЂ” 13/55ФК и ДСК-55, являющихся типичными представителями электродов этого типа. Например, для электродов УОНИ вЂ” 13/55ФК с 1%, содержанием лигнина рисовой луэги данные механических испытанйй были:

540 — 531 — 537

536 д 22,2 - 21,6 — 23,3 о

22,4 а при+200С 200 — 217 — 209 Д н при+ 208 " ж см о 78 — 93 — 84 2 ан4ц при -30 С Дж!см, а для ДСК-55 с тем же содержанием лигнйна рисовой лузги:

587 — 554 — 579

573 д 25,0 — 21,9 — 24,3

23,7

20оС 23,3-23 8 22 1 и /

23,0 о 93 — 94 — 81 2 а 45 при -30 С 80 Дж/см, Содержание диффузионного водорода в наплавленном металле по данным "карандашной" пробы для этих электродов УОНИ13/55ФК и ДСК вЂ” 55, прокаленных перед сваркой при +280 С в течение 1 часа соответственно составляло 4,1-5,6 мл/100 r u

5,8 — 6,6 мл/100 г. Определенное для этих марок электродов-с целлюлозой в покрытии содержание диффузионного водорода в наплавленном металле лежало в аналогичных пределах.

Равнозначность свойств электродов

ÂÌ-12 с целлюлозой и лигнином рисовой лузги в покрытии, в которых они (4 и 3%) выполняют не только пластифицирующие, но и газообразующие функции указывает на возможность их применения и для электродов с газозащитными покрытиями.

Таким образом, в покрытиях электродов как рутилового, так фтористо-кальциевого типа целлюлоза и лигнин рисовой лузги обеспечивает равнозначное действие на опрессовочные свойства электродов, их сварочно-технологические свойства, свойства выполненных ими соединений.

Использование лигнина рисовой лузги в качестве компонента в покрытии сварочных электродов обеспечивает не только сбережение лесных ресурсов но и значительный экономическйй эффект. При цене за целлю1782198

7 .. .. .. 8 лозу 2000-2200 руб. за 1т, лигнина рисовой Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я лузги 150-200 руб этот эффек г для электродной промышленности составит (2000- Применение лигнина рисовой лузги s

200)x5000 - 9,0 млн.руб, в год. где 5000 — качестве йластйфицирующего и газообра- ориентировочная годовая потребность 5. зуйицего компонента покрытий сварочных электродного производства в целлюлозе; электродов, ВЮ

Х,5

4,0

Редактор Н. Коляда

Заказ 4286 Тираж . . Подписное

ВНЙЙПЙ Государственного комйтета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбйнат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагаринв, 1М

УОНИ-I3/5ИК

ДСК-5ЯК

ВМ-I2

I,7

Х,8

I,5

4,0

Составитель В. Лозовой

Техред М.Моргентал Корректор М. Керецман

I,0

I,5,.:

Х,О .

3,0