Состав шихты порошковой проволоки

 

Использование: сварка низколегированных атмосферокоррозионных сталей. Сущность изобретения: шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: плавленный флю2 оритовый концентрат 45-60; феррохром 2,5-3,0; медный порошок 0,8-1,0; алюминиевый порошок 1,5-1,8; окись никеля 2,0-2,5; ферросилиций 0,1-0,5; ферротитан 3,0-3,7; ферромарганец 1,0-1,6; карбонаты 12,0- 15,0; железный порошок - остальное. Плавленный флюоритовый концентрат включает следующие компоненты, мас.%: фторид кальция 87,10-90,900; окись кальция 4,2Q- 6,00; окись алюминия 2,79-3,677; двуокись кремния 1,60-2,553; закись железа 0,40- 0,500; сера 0,01-0,30; фосфор 0,01-0,020; углерод 0,08-0,100; цветные примеси 0,01- 0,020. Соотношение фторида кальция к сумме окислов кальция и алюминия составляет 9-13. 1 з.п, ф-лы, 4 табл.

СОЮЗ COBETCKNX "

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l)s В 23 К 35/368

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4914684/08 (22) 13.12.90 (46) 15,05.93. Бюл. N. 18 (71) Днепропетровский металлургический и н ститут (72) И.Б.Паримончик, В,П.Кандыбка, В.Г.Ло- зовой и A,С.Петров (56) Авторское свидетельство СССР

М 956204, кл. В 23 К 35/36. 19.01.81. (54) СОСТАВ ШИХТЫ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ (57) Использование: сварка низколегированных атмосферокоррозионных сталей.

Сущность изобретения: шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас,%: плавленный флюИзобретение относится к материалам для сварки низколегированных атмосферокоррозионностойких сталей.

Целью изобретения является повышение полноты использования фторсодержащего материала и улучшение качества порошковой проволоки, Поставленная цель достигается тем, что в шихту, содержащую феррохром, медный и алюминиевый порошки, окись никеля, ферросилиций, ферротитан, ферромарганец, карбонаты, железный порошок введен плавленный флюоритовый концентрат с отношением фтористого кальция к сумме окислов кальция и алюминия равным 9 — 13, при сле- дующем соотношении компонентов. мас,%: плавленый флюоритовый концентрат 45,0-60,0 феррохром 2.5-3,0,„, ЯЛ,„, 1815088 А1 оритовый концентрат 45-60; феррохром

2,5 — 3,0; медный порошок 0,8-1,0; алюминиевый порошок 1,5 — 1,8; окись никеля 2,0-2,5; ферросилиций 0,1 — 0,5; ферротитан 3,0-3,7; ферромарганец 1,0-1,6; карбонаты 12,015,0; железный порошок — остальное. Плавленный флюоритовый концентрат включает следующие компоненты, мас.%: фторид кальция 87,10-90,900, окись кальция 4,20—

6,00; окись алюминия 2,79-3,677; двуокись кремния 1,60-2,553; закись железа 0,40—

0,500; сера 0,01 — 0,30; фосфор 0,01-0,020, углерод 0,08 — 0,100; цветные примеси 0,010,020, Соотношение фторида кальция к сумме окислов кальция и алюминия составляет

9 — 13. 1 з.п. ф-лы, 4 табл. медный порошок 0,8 — 1,0 алюминиевый порошок 1,5-1,8 окись никеля 2,0-2,5 ферросилиций 0,1 — 0,5 ферротитан 3,0-3.7 ферромарганец 1,0-1,6 © карбонаты 12,0 — 15,0

"железный порошок остальное 0 1 при этом плавленый флюоритовый концент- С) рат включает компоненты при следующем (ф их соотношении, мас.%: ОО фтористый кальций 87,1 — 90,9 окись кальция 4,2-6,0 окись алюминия 2,79-3,677 двуокись кремния 1,6-2,553 закись железа 0,4-0,5 сера 0,01 — 0,03 фосфор 0,01 — 0,02 углерод 0,08-0,10 цветные примеси 0,01-0,02

1815088

Плавл,ный флюоритовый концентрат выплавленный в дуговых электрических печах имеет повышенное качество. Это обусловлено тем, что в течение плавки в эп.печи можно достичь снижения содержания серы и фосфора в расплаве (менее 0,03 и 0,02% соответственно), Наличие в плавленом флюоритовом концентрате окиси кальция и алюминия соответственно 4,2-6,0 и 2,5 — 4,1 позволило вывести из состава шихты порошковой проволоки калиево-натриевую глыбу и силикобарий-не снизив при этом устойчивость горения дуги, особенно на режимах, необходимых для сварки протяженными швами тонколистового металла, при этом не было необходимости этими составляющими шихты обеспечивать дополнительное снижение содержания серы в шве.

Плавленый флюоритовый концентрат с отношением СаРг/СаО + А!20з, равным более 13 (т.е. содержание окиси кальция и алюминия менее 4,2 и 2,5 %-ñooòâåòñòâåííî) не способствует комплексному воздействию блокирования выделения фторсодержащих газов, Отношение Са2Р/СаО + А!20з, равным менее 9 (т.е. содержание окиси кальция и алюминйя более 6,0 и 4,1о соответственно) препятствует рафинировочным процессам составляющих шихты.

БлагОдаря улучшению физико-химических свойств плавленого флюоритового концентрата, с отношением CaF/СаО + А!20з равным 9 — 13, позволило снизить нижний предел его содержания в шихте порошковой проволоки до 45%, Содержание его менее 45% не способствует в наплавленном металле снижению неметаллических включений, более 60% снижает устойчивость горения дуги и ухудшает санитарно-гигиенические условия труда за счет большого выделения фторсодержащих газов, Уменьшение содержания в шихте феррохрома и медного порошка до количеств, меньших нижнего предела, приводит к недопустимому уменьшению перехода в металл шва хрома и меди, а повышение — к снижению ударной вязкости металла шва до значений меньших 0,40 МДж/м при -40 С.

Надежность защиты зоны сварки обеспечивается введением в состав шихты как алюминиевого порошка и ферротитана, так и ферросилиция, которые находятся в небольшом количестве в шихте, оказывает комплексное воздействиена азот и кислород. Проникшие в жидкий металл алюминий, титан и кремний соединяются с азотом и кислородом свариваемого металла и в подавляющем большинстве удаляются в шлак, что обеспечивает высокие сварочно-технологические свойства проволоки Введение

50 Железный порошок, являющийся обязательным компонентом порошковых проволок, участвует в,образовании сварного шва, повышая производительность процес.са.

В идентичных лабораторных условиях изготовлена на серийной технологии опытно-промышленная партия порошковой проволоки марка ППВ-5К ТУ 36-2528-83 с предлагаемой шихтой и шихтой прототипа.

Оболочка проволоки профилировалась из

45 их в шихту до количеств, меньших нижнего предела. не улучшает механические свойства металла шва, а повышение вводимых эле-. ментов выше верхних пределов ухудшает механические свойства металла шва эа счет наличия нитридов железа, Содержание окиси никеля выбрано таким образом, чтобы образовавшийся при их плавлении шлак, как можно более полно способствовал извлечению иэ жидкого металла оксидных и нитридных соединений, в которые связан азот и кислород воздуха, Уменьшение содержания в шихте окиси никеля до количеств меньших нижнего предела. не приводит к стабилизации никеля в металле шва, а пОвышение — к снижению механических свойств металла шва, Ферромарганец относится к стабилизирующим и раскисляющим материалам.

Уменьшение в шихте ферромарганца меньше нижнего предела не способствует стабилизации марганца в металле шва и уменьшению пористости шва, Повышение ферромарганца выше верхнего предела приводит к недопустимому повышению марганца в металле шва.

Карбонаты в шихте присутствуют в качестве шлакообразующего, а также газообразующего материала для создания защитной газовой среды в зоне плавления. Защитное действие проявляется в снижении парциального давления вредных, с металлургической точки зрения, газов (азот; водород) путем их стеснения от поверхности расплавленного металла или связывания в нерастворимые в металле соединения (например, фтор, водород). Образование сварочного шлака при сварке порошковой проволоки имеет кроме обычных металлургических функций и технологический характер, так как шлак участвует в образовании сварного шва. Содержание карбоната да количеств меньше нижнего предела не обеспечивает покрытие жидкого металла капель и ванны образовавшимся шлаком, что снижает качество сварных соединений, а содержание карбоната в шихте выше верхнего предела способствует образованию пористости металла шва, 1815088 ленты размером 0,3х12 мм, конструкция оболочки однозагибная, коэффициент заполнения (28 + 2 Я, Состав шихты приведен в табл. 1 и 2. Выбор состава шихты обусловлен технологией сварки низколегированных атмосферокоррозионностойких сталей.

Просев плавленого флюоритового концентрата с фракцией 0,007-0,25 мм составил 787, тогда как при использовании

10 плавикового шпата, шихты-прототипа, просев его с указанной фракцией составил всего 25 .

При использовании в качестве фторсодержащего материала — плавленого флюо- 15 ритового концентрата, выясняли влияние

Преимущества предлагаемого плавленого флюоритового концентрата в составе шихты перед плавиковым шпатом заключаются в том, что проведение рафинировочных процессов в период переплава в

50 дуговой печи позволяет повысить окись алюминия от 2,5 до 4,1 и при этом возрастает окись кальция от 4,2 до 6,0 за счет

55 имеющей место реакции 2CaF2 + SION =

2СаО + SIF4, При выпуске из печи флюоритовый концентрат продувают потоком воздуха для его грануляции, при атом снижается концентрация углерода и серы на 20 — 40 . азота на 20-30 . атно:иения CaFg/СаО + АЬОэ в нем, на качество сварного шва. С этой целью были проведены испытания плавленого флюоритового концентрата с отношением 20

СаР /СаО + АЬОэ равное 8, 9, 11, 13 и 14, Состав шихты готовили no III варианту.

Установлено, что при использовании в шихте плавленого флюоритового концентрата с отношением CaF2/СаО + А!20э рав- 25 ным 9-13, качество сварного шва более высокое, чем с отношением менее 9 и более

13 (табл. 3).

В идентичных условиях проведены сопоставительные испытания порошковой 30 проволоки марки ППВ-5К с предложенной шихтой, по варианту I-Y и шихтой-прототипом при сварке стали 8ХНД.

Содержание серы и фосфора в стали с предполагаемой шихтой было более низким 35 и составило соответственно 0,008-0,009 u

0,007-0,011, а порог хладноломкости наплавленного металла был ниже (-35) — (-45) С.

Предел допустимых колебаний рабочего напряжения дуги в процессе сварки, для про- 40 волоки с предлагаемой шихтой, был шире, чем у прототипа и составлял не менее 48, что способствует предотвращению пористости в металле шва. Основные показатели испытания приведены в табл. 4. 45

К достоинству следует отнести сравнительно высокую однородность зерен, их значительную прочность обусловливающее высокое сопротивление зерен абразивному износу, Такой переплав выгодно отличается по фракционному составу от механически измельченного плавикового шпата в котором присутствует значительное количество пылевидной фракции. Достижение поставленной цели обеспечено тем, что flnaafleHblA флюоритовый концентрат практически не содержит гигроскопических составляющих, вследствие чего он проявляет низкую склонность-;к поглощению влаги и обеспечивает снижение пористости швов. Кроме того плавленый флюоритовый концентрат обладает узким температурным интервалом размягчения. Имеет минимальную окислительную способность. При плавлении флюоритового концентрата происходит значительное снижение цветных примесей, например для флюоритов Ярославского месторо>кдения снижение свинца происходит с 0,058 до 0,005 ; олова с 0,014 до 0,009 ; цинка с 0,013 до 0,004/, Применение плавленого флюоритового концентрата в шихте порошковой проволоки способствует, в процессе сварки, уменьшению краевого угла смачивания, при этом увеличивается скорость растекания и, следовательно, улучшается кроющая способность шлаковой фазы. Расширяется диапазон сварочного тока, превышающее

4В, несколько улучшается внешний вид валика шва и отделимость шлаковой корки.

При подготовке плавленого флюоритового концентрата для шихты порошковой проволоки осуществляются только операции: помол и просеивание, исключается операция дробление, При помоле плавленого флюоритового концентрата на олтймальном режиме и просеивании обеспечивается

78 / фракций размером 0,07 — 0,25 мкм, тогда как при использований плавикового шпата, шихты-прототипа, просеяв его с указанной фракцией, составил всего 25 .

Формула изобретения

1. Состав шихты порошковой проволоки, включающий фторсодержащий материап, феррохром, медный и алюминиевый порошки, окись никеля, ферросилиций, ферротитан, ферромарганец, карбонаты, железный порошок, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества порошкоsoA проволоки и повышения полноты использования фторсодержащего материала, в качестве последнего шихта включает плавленый флюоритовый концентрат, содержащий фторид кальция и окислы кальция и алюминия, при соотношении фторида каль1815088

2, Состав шихты по и. 1, о тл и ч а юшийся тем, что плавленый флюоритовый кон цент рат вкл ючает компоненты в следующем соотношении, мас. ф,:

5 фторид кальция 87,10-90,900 окись кальция 4,20 — 6,000 окись алюминия . 2,79-3,677 двуокись кремния 1,60-2,553 закись железа 0,40-0,500

10 сера 0,01-0,030 фосфор 0,01 — 0,020 углерод 0,08-0.100 цветные примеси 0,01-0,20.. ция к сумме указанных окислов, равном 913, при следующем соотношении компонентов шихты, мас. : плавленый флюоритовый концентрат феррохром медный порошок алюминиевый порошок окись никеля ферросилиций ферротитан ферромарганец карбонаты железный порошок

45,0 — 60,0

2,5-3,0

0,8-1,0

1,5-1,8

2,0-2,5

0,1-0,5

3,0 — 3,7

1,0-1,6

12,0-15,0 остальное.

Таблица

Состав шихты, мас.

Компоненты шихты

П е лагаемая шихта, ва ианты

Прототип

57,5

45,0

2,5

0,8

52,5

2,75

0,9

60,0

3,0

1,0

44,0

2,4

0,7

61,0

3,1

1,1

2;75

0,9

1,9

2,6

0,51

3,8

1,7

1,4

1,9

0,09

2,9

0,9

11,0

1,5

2,0

0,1

3,0

1,0

12,0

1,65

2,25

0,3

3,35

1,3

13,5

1,8

2,5

0,5

3,7

1.6

15,0

1,65

2,25

0,3

3,35

1.3

:0,5

1.3,5

16,0

1,7 остал. остал. остал. остал. остал. остал.

Таблица 2

Состав, мас.

Основные компоненты флюоритового концентрата

Варианты, соответствующие отношению CaF2/CaO+ AlzOg и их отношения .

87,100

6,000

3,677

2,553

0,500

0,030

0,020

0,100

0,020

Плавиковый шпат

Плавленный флюоритовый концентрат

Феррохром

Медный порошок

Алюминиевый порошок

Окись никеля

Ферросилиций

Ферротитан

Ферромарганец

Силикобарий

Карбонаты

Калиево-натриевая глыба

Железный по ошок

Фтористый кальций . Окись кальция

Окись алюминия

Двуокись кремния

Закись железа

Сера

Фосфор

Углерод

Цветные и имеси

85,400

6,700

3,975 ,2,554

0,501

0,031

0,021

0,110

0,021

89,100

5,000

3,100

2,0765

0,450

0,020

0,015

0,090

0,015

90,90

4,20

2,79

1,60

0,40

0,01

0,01

0,08

0,01

92,000

3,900

2,671

1,590

0,390

0,005

0,005

0,075

0,005

1815088

Таблйца 3

Влияние плавленного флюоритового концентрата с различным отношением

СаР2/СаО+ А!рОз, в составе шихты йорошковой проволоки на показатели сварного шва

Таблица 4 с „

Основные показатели испытаний сварного шва

Составитель И.Паримончик

Техред М.Моргентал Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 1609 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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