Состав электродного покрытия

 

Изобретение относится к сварке, в частности к составам электродных покрытий, и может быть использовано при ручной электродуговой сварке малоуглеродистых и низколегированных сталей. В основу изобретения положена задача разработать электродное покрытие с повышенными технологическими характеристиками - пониженным током сварки, повышенными коэффициентами наплавки и расплавления и позволяющие получать высокие механические характеристики сварочного шва. Задача решается тем, что предлагаемый состав покрытия содержит плавиковый шпат, ферросилиций, ферромарганец и жидкое стекло, а также конечный шлак производства фосфора электротермическим способом при следующем соотношении компонентов, мас.%: плавиковый шпат 11,0 - 15,0; ферромарганец 8,0 - 13,0; ферросилиций 7,0 - 9,0; жидкое стекло 12,0 - 15,0; фосфорный шлак 54,0 - 56,0. 1 табл.

Изобретение относится к сварке, в частности к составам электродных покрытий, и может быть использовано при ручной электродуговой сварке малоуглеродистых и низколегированных сталей.

Известен состав электродного покрытия, содержащий мрамор, плавиковый шпат, кварц, ферротитан, ферромарганец, ферросилиций и оксалат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%: Мрамор 50,0-54,0 Плавиковый шпат 12,0-18,0 Кварц 7,0-9,75 Ферротитан 10,0-12,0 Ферромарганец 4,0-6,0 Ферросилиций 3,0-8,0 Оксалат кальция 0,25-5,0 Недостатками известного состава электродного покрытия являются низкие коэффициенты наплавки и расплавления за счет высокого содержания в покрытии углекислого газа и органического соединения и, как следствие, сильного разбрызгивания металла [1].

Известен состав [2] электродного покрытия, содержащий мрамор, плавиковый шпат, кварцевый песок, ферросилиций, ферромарганец и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас. %: Мрамор 54-56 Плавиковый шпат 18-20 Кварцевый песок 9 Ферросилиций 7 Ферромарганец 8-12 Жидкое стекло 30 Недостатком известного состава электродного покрытия являются низкие показатели коэффициентов наплавки α_н = 8-9 г/А² и расплавления К = 10-12 г/А².

Известен также состав электродного покрытия, содержащий, мас.%: 25-35 мрамора; 15-25 плавикового шпата; 2-6 ферромарганца; 1-3 ферросилиция; 2-8 ферротитана; 3-10 отвального шлака никелевого производства, а также пластификаторы, лигатуру и железный порошок [3].

Задача изобретения - разработать электродное покрытие с повышенными технологическими характеристикам - пониженным током сварки, повышенными коэффициентами наплавки и расплавления и позволяющее получать высокие механические характеристики сварочного шва.

Это достигается тем, что предлагаемый состав электродного покрытия, содержащий плавиковый шпат, ферросилиций, ферромарганец и жидкое стекло, дополнительно содержит конечный шлак фосфорного производства электротермическим способом при следующем соотношении компонентов, мас.%: Плавиковый шпат 11,0-15,0 Ферромарганец 8,0-13,0 Ферросилиций 7,0-9,0 Жидкое стекло 12,0-15,0 Конечный шлак производства фосфора электротермическим способом 54,0-56,0 Предлагаемый состав позволяет получить электродное покрытие, обеспечивающее: сварочный ток 100-120 А; коэффициент наплавки 11-14 г/А ч; коэффициент расплавления 14-17 г/А ч; предел прочности 580-630 МПа; предел текучести 480-510 МПа.

Конечный шлак фосфорного производства, являющийся отходом производства, вводят в качестве основного шлакообразующего компонента. Его введение в состав электродного покрытия определяется его дешевизной и химическим составом, мас. % : 46,0-50,0 CаО; 38,0-42,0 SiO₂; 1,5-1,7 Р₂O₅; 2,5-3,0 Al₂O₃; 0,1-0,13 ТiO₂; 4-3,5 Fe₂O₃; 2,5-3,0 CaF₂; 1,7-4,0 MgO; 0,1-0,5 MnO.

При таком качественном и количественном соотношении химических элементов шлака и других компонентов покрытия достигается максимальный переход металлов из электрода в сварочный шов, т.е. происходит его легирование, вследствие этого повышаются прочностные характеристики шва и возрастают коэффициенты расплавления и наплавки.

При введении указанного шлака в предлагаемое покрытие не возникает явления разбрызгивания металла вследствие отсутствия в нем СО₂, что также повышает коэффициент наплавки.

Введение в состав электродного покрытия указанного шлака с жидким стеклом в указанном соотношении позволяет снизить сварочный ток для инициирования процесса сварки вследствие того, что в составе электродного покрытия соблюдается соотношение основных компонентов системы Na₂O:CаO:SiO₂ как 1: 3: 6, позволяющее снизить температуру плавления шлаковой составляющей до 1040^oC.

Присутствие фтористых соединений в шлаке способствует улучшению литейных качеств наплавки и вызывает связывание и удаление водорода из металла.

Ферромарганец является хорошим раскислителем и легирующим элементом, введение его в предлагаемый состав электродного покрытия улучшает механические свойства наплавки.

При увеличении содержания ферромарганца более 13 мас.% ухудшается отделимость шлаковой корки и ее жидкотекучесть, при содержании ферромарганца менее 8 мас.% ухудшаются механические свойства шва.

Жидкое стекло за счет содержания в нем оксидов щелочных металлов участвует в формировании защитной стеклофазы с низкой температурой плавления и является связующим в формировании опрессовочной массы для электродного покрытия.

При содержании жидкого стекла менее 12 мас.% повышается температура формирования стеклопокрытия, что влечет за собой необходимость повышения сварочного тока. Увеличение содержания жидкого стекла более 15 мас.% ухудшает опрессовочные свойства сырья при получении электродов.

Плавиковый шпат является флюсующим компонентом, связывает водород, отшлаковывают тугоплавкие оксиды алюминия, снижает присутствие неметаллических включений в металле шва. При содержании плавикового шпата менее 11 мас.% в наплавленном металле появляются поры, при увеличении его количества более 15 мас.% ухудшается стабильность дуги.

Ферросилиций вводят в состав электродного покрытия в качестве раскислителя и легирующей добавки. Предлагаемое количественное соотношение ферросилиция повышает характеристики электрода и механические свойства наплавленного металла. Введение ферросилиция менее 7 мас.% ухудшает механические характеристики наплавки, более 9 мас.% - ухудшает жидкотекучесть шлака и его отделимость.

П р и м е р 1. Исходные компоненты 15 г. плавикового шпата, 5 г ферромарганца, 9 г. ферросилиция и 56 г. конечного шлака фосфорного производства электротермическим способом измельчают до мелкодисперсных порошков, тщательно перемешивают и добавляют 12 мас.% жидкого стекла в пересчете на сухой остаток. Полученную массу наносят на сварочную проволоку марки СВ-08А. В результате на поверхности проволоки формируется плотное качественное покрытие без видимых дефектов с хорошей адгезией к основе.

Сварку электродами диаметром 4 мм с предлагаемым покрытием проводят на постоянном токе при обратной полярности равным 100 А.

Оценку механических свойств сварного шва осуществляют в соответствии с требованием ГОСТ 6996-66 (таблица) состав 2-5 выполняются аналогично примеру 1 (см.таблицу).

В примерах 4, 5 даны запредельные значения количественного содержания компонентов.

Формула изобретения

СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащий плавиковый шпат, ферромарганец, ферросилиций, конечный шлак металлургического производства, содержащий оксиды кальция и кремния, и жидкое стекло, отличающийся тем, что в качестве шлака он содержит конечный шлак производства фосфора электротермическим способом при следующем соотношении компонентов состава покрытия, мас.%: Плавиковый шпат - 11 - 15 Ферромарганец - 8 - 13
Ферросилиций - 7 - 9
Жидкое стекло - 12 - 15
Конечный шлак производства фосфора электротермическим способом - 54 - 56

РИСУНКИ

Рисунок 1