Состав электродного покрытия

 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при изготовлении универсальных электродов для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей во всех пространственных положениях с использованием источнков питания постоянного и переменного тока. Целью изобретения является повышение технологических сварочно-технологических свойств (помол компонента, опрессовка, коэффициент разбрызгивания, легкость возбуждения дуги, глубина втулки покрытия и т. д.) при изготовлении электродов и сварке. Для этого в состав покрытия в качестве раскислителя введен комплексный ферросплав, получаемый из марганцевой руды. В составе покрытия компоненты находятся в следующем соотношении, мас. %: компонент, содержащий оксид титана 30 - 55; карбонат металла 5 - 20; ферросплав 10 - 15; целлюлоза 1 - 3; концентрат флогопитовый 8 - 35; алюмосиликат натрия 2 - 10. Кроме того, состав может содержать железный порошок в количестве 8 - 10 мас.% для повышения коэффициента наплавки и улучшения сварочных свойств. Ферросплав содержит, мас.%: марганец 26 - 32; алюминий 4 - 5,5; кремний 4 - 8; титан 13 - 22. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к сварке, в частности к составам электродных покрытий, и может быть использовано в производстве электродов для ручной электродуговой сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей во всех пространственных положениях с использованием источника питания постоянного и переменного тока.

Известно использование в составах электродных покрытий в качестве раскислителя ферромарганца низко- и среднеуглеродистого марки ФМн-1 и ФМн-1,5 в количествах, не превышающих 14 вес.ч.

Однако ферромарганец дефицитный и дорогой материал, он получается путем многостадийной плавки из природных марганцевых руд. Применяемый ферромарганец имеет ряд недостатков, влияющих на технологические свойства обмазки и сварочно-технологические свойства электродов.

При помоле компонентов наблюдается слабоуправляемый процесс переизмельчения ферромарганца. При попадании в обмазку переизмельченной фракции ферромарганца активность последнего повышается, что снижает пластические свойства обмазки и качество опрессовки электродов. Проведение классификации ферромарганца влечет за собой дополнительные расходы. Кроме указанного недостатка фракция ферромарганца менее 0,05 мм снижает коэффициент перехода марганца в металле шва.

Известен состав электродного покрытия для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащий следующие компоненты, мас.

Титансодержащий концентрат 45-52 Мрамор 8-13 Слюдяной концент- рат мусковитовый 17-21 Ферромарганец 11-13 Алюмосиликат натрия 2-5 Целлюлоза 1-3 В качестве раскислителя в этом покрытии служит ферромарганец марки ФМн-1, ФМн-1,5 [1]
Покрытие обеспечивает получение сварных соединений на уровне ГОСТ 9466-75. Электроды с вышеуказанным покрытием обладают хорошими технологическими и сварочно-технологическими свойствами.

Однако, механические характеристики металла шва могут быть улучшены за счет повышения ударной вязкости и относительного удлинения при сохранении предела прочности на растяжение. Коэффициент разбрызгивания при этом составляет 5% Механические характеристики электродов с покрытием указанного состава могут быть повышены за счет более полного выделения из металла шва металлических и газовых включений.

Это происходит в результате создания оптимального соотношения карбонатов Mg60₃CaCO₃ и раскислителей Al, Ti, Si, Mn, что влечет за собой снижение содержания оксидов кремния в металлической и шлаковой фазе.

Наиболее близким к изобретению является состав электродного покрытия [2] преимущественно для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащий следующие компоненты, мас.

Компонент, содер-
жащий оксид титана 35-55
Карбонат металла 5-20
Ферромарганец 10-15
Целлюлоза 1-3
Концентрат флого-
питовый 8-35
Электроды с покрытием этого состава обеспечивают гарантированные характеристики механических свойств наплавленного металла и технологичны в изготовление, однако пластические свойства обмазки и коэффициент перехода марганца из покрытия в металл шва недостаточно высоки и могут быть увеличены. Особенно требуют улучшения такие характеристики, как стабильность горения дуги и коэффициент разбрызгивания.

Цель изобретения повышение технологических свойств обмазки, сварочно-технологических свойств электродов и снижение себестоимости их изготовления.

Это достигается тем, что в состав электродного покрытия, преимущественно для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащего концентрат оксида титана, карбонал металла, целлюлозу, марганцевый раскислитель и концентрат флогопитовый, в качестве раскислителя вводится комплексный ферросплав, содержащий Fe, Mn, Si, Al, Ti, а также незначительное количество алюмосиликата для сохранения пластических свойств обмазки при следующем соотношении, мас.

Компонент, содер-
жащий оксид титана 30-55
Карбонат металла 5-20
Ферросплав 10-15
Целлюлоза 1-3
Концентрат флого-
питовый 8-35
Алюмосиликат
натрия 2-10
При этом ферросплав содержит следующие элементы, мас.

Mn 26-32
Al 4,0-5,5
Si 4-8
Ti 13-22
Fe Остальное
С ≅ 0,5
S ≅ 0,1
P ≅ 0,22
Незначительное количество примесей других элементов значительного влияния не оказывают и в составе не приводятся. Благодаря тому что в комплексном ферросплаве содержится до 22 мас. титана, являющегося наиболее предпочтительным раскислителем, образуется хорошо раскисленный дегазированный металл шва с высокими пластическими свойствами.

Вместе с тем суммарное содержание кремния в ферросплаве и флогопитовом концентрате ниже, чем суммарное содержание в слюдяном мусковитовом концентрате и ферромарганце марки ФМн-1, ФМн-1,5.

В результате получения оптимального соотношения раскислителей и карбонатов металла образуются короткие, легкоотделимые шлаки. Возбуждение дуги устойчивое, что позволяет улучшить условия сварки при выполнении вертикальных и потолочных швов.

Цена ферросплава ниже цены на ферромарганец марки ФМн-1,0, ФМн-1,5 на 10-30% так как ферросплав является результатом I-й стадии 2-стадийного процесса при выплавке ФМн-1,0 и ФМн-1,5. Кроме перечисленного, при неизменных режимах помола запыленность гранулометрического состава снижается в 1,5-2 раза и достигает нормы.

Для экспериментальной проверки предлагаемого состава была выпущена опытная партия электродов в объеме 25 т. В состав электродного покрытия вошли следующие компоненты в соотношении, мас.

Вариант I
Рутиловый концент-
рат ГОСТ 22938-78 45
Полевой шпат
ПШК ГОСТ 4422-73
(алюмосиликат натрия) 10
Мрамор электрод-
ный М-97Б ГОСТ
4416-73 10
Слюда флогопит-
молотая элект-
родная СФЭ-1
ТУ36.44.1578-90 18
Ферромарганец
с титаном
ТУ14-141-19-92 14
Целлюлоза ЭЦ 3
Вариант II
Рутиловый концент-
рат ГОСТ 22938-78 45
Полевой шпат
ПШК ГОСТ 4422-73 10
Мрамор электрод-
ный М97Б 10
Слюда флогопит
молотая элект-
родная СФЭ-1
ТУ 36.4415-18-90 16
Ферромарганец
с титаном
ТУ14-141-19-22 16
Целлюлоза ЭЦ 3
В качестве раскислителя использовался комплексный ферросплав следующего состава, мас.

Mn 31,6
Ti 17,0
Al 4,9
Si 6,7
S 0,01
P 0,22
В качестве компонента, содержащего оксид титана, вводился рутиловый концентрат, карбоната металла мрамор. Опрессовка производилась на проволоку Св-08А диаметром 4 мм, коэффициент массы покрытия, К_м.п. 28-34%
В качестве связующего использовано жидкое калиево-натриевое стекло со следующими характеристиками:
Модуль 2,87
Плотность 1,46
Вязкость 37 с
при температуре 19^оС.

При опрессовке отмечена высокая пластичность обмазочной массы и хороший внешний вид покрытия.

Оценка качества производилась по ГОСТ 9466-75.

Полученные результаты сведены в таблице.

Отмечается легкость возбуждения дуги и высокая стабильность ее горения во всех пространственных положениях. Наблюдается хорошее формирование шва из-за пониженного по сравнению с базовым, содержания оксида кремния в составе покрытия.

Формула изобретения

1. СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ преимущественно для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащий компонент, включающий оксид титана, карбонат металла, целлюлозу, концентрат флогопитовый и марганцевый раскислитель, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит алюмосиликат натрия, а в качестве раскислителя введен комплексный ферросплав при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Компонент, содержащий оксид титана - 30 - 55
Карбонат металла - 5 - 20
Ферросплав - 10 - 15
Целлюлоза - 1 - 3
Концентрат флогопитовый - 8 - 35
Алюмосиликат натрия - 2 - 10
при этом ферросплав содержит следующие компоненты, мас.%:
Марганец - 26 - 32
Алюминий - 4 - 5,5
Кремний - 4 - 8
Титан - 13 - 22
Углерод - Не более 0,5
Сера - Не более 0,1
Фосфор - Не более 0,22
Железо - Остальное
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит железный порошок в количестве 8 - 10 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1