Способ изготовления покрытия сварочных и наплавочных электродов

 

Область применения: производство сварочных материалов для электродуговой сварки и наплавки. Сущность изобретения: в состав покрытия при его изготовлении вводят в качестве связующего вещества измельченные карбонаты натрия-калия и пылевидную двуокись кремния без предварительного изготовления жидкого стекла. В данном способе используется пылевидная фракция двуокиси кремния с наличием дефектов в кристаллической решетке, т.е. при отсутствии в ней сплошного пространственного каркаса или наличии аморфной модификации. Преимущество способа заключается в исключении необходимости энергоемких процессов по выплавке силикатной глыбы и последующему ее растворению, а также в улучшении санитарно-гигиенических условий производства и экологии.

Изобретение относится к способам производства сварочных и наплавочных толстопокрытых электродов (область сварочной техники), предназначенных для ручной дуговой сварки.

При производстве сварочных и наплавочных электродов основным способом изготовления их покрытия является переработка компонентов покрытия, дозировка, смешивание между собой и добавка связующего вещества.

В настоящее время жидкое стекло является универсальным склеивающим материалом покрытия при изготовлении электродов.

В большинстве случаев жидкое стекло является водным коллоидным раствором приготовленных выплавлением щелочных силикатов натрия, калия или других щелочных металлов.

В электродном производстве находит применение водный раствор силиката калия, натрия и их смеси.

Приготовление жидкого стекла включает в себя операцию выплавки растворимого силиката (силикатной стекольной глыбы) в подовых или других печах при температурах ≈ 1300^o и операцию последующего растворения его в горячей воде или паром под давлением в автоклаве.

Эти операции энергоемки, усложняют технологический процесс изготовления электродов, а также повышают технологические затраты электродного производства. С целью устранения указанных недостатков неоднократно производились поиски заменителей жидкого стекла. В качестве клеящего вещества взамен жидкого стекла применялись в основном органические материалы, как натуральные, так и синтетические, например декстрин, бакелитовый лак и некоторые другие. Однако из-за их дефицитности, высокой стоимости, а также повышенного газообразования при прокалке электродов в печах и при сварке указанные заменители жидкого стекла не нашли применения.

При выплавлении стекольной глыбы как полуфабриката жидкого стекла используют в смеси с кремнеземом (SiO₂) поташ (бикарбонат калия K₂CO₃), при этом получают калиевую глыбу; соду (бикарбонат натрия Na₂CO₃ получают натриевую глыбу. При смешивании с кремнеземом двух карбонатов получают калиево-натриевую или натриево-калиевую глыбу.

Предлагаемый способ исключает необходимость выполнения вышеуказанных энергоемких и трудоемких операций, а также применения каких-либо других веществ взамен жидкого стекла.

В качестве двуокиси кремния кремнезема в существующем и предлагаемом способах используют кварцевые пески, маршаллит, трепел и другие минералы, в качестве карбонатов поташ (К₂СО₃) и соду (Na₂CO₃).

Вместо выплавления, последующего растворения в горячей воде силикатной глыбы и получения при этом жидкого стекла новый способ предусматривает перемешивание сухой смеси шихты покрытия электрода с дозированными порошкообразными составами частями шихты силикатной глыбы при строго дозированном добавлении воды и перемешивания ее с сухой смесью покрытия.

Количество воды в этом случае должно соответствовать заданной плотности жидкого стекла и количеству составных частей, вводимых вместо силикатной глыбы в шихту покрытия. Главной особенностью ускоряющей реакции является наличие вместо кремнезема кристаллического кремнезема аморфного или с разрушениями решетки.

В сущности предлагаемый способ изготовления покрытия сварочных и наплавочных электродов, в котором компоненты покрытия перерабатывают, дозируют, смешивают между собой, добавляют связующее вещество, производят опрессовку электродных стержней и прокаливают полученные электроды, отличается тем, что в качестве связующего вещества используют порошкообразные карбонаты калия, натрия и пылевидную двуокись кремния, а также добавляют в шихту дозированное количество воды.

Как показали экспериментальные исследования, покрытие, изготовленное по предлагаемому способу, нанесенное на стержень путем обычной опрессовки и прокалки в печи при обычных температурах прокалки, обладало достаточной прочностью.

Полученный результат показывает, что при определенных условиях возможно получить жидкое стекло непосредственно при составлении шихты покрытия электрода, минуя операции выплавки силикатной глыбы в печах и ее разварки в воде при высокой температуре.

Механизм физико-химического взаимодействия при получении раствора силиката калиево-натриевого можно упрощенно представить как взаимодействие пылевидной (аморфной) двуокиси кремния с едкими щелочами: KOH NaOH, получаемыми в процессе перемешивания шихты с водой по реакции: SiO₂ + M₂CO₃ + H₂O SiO₂ + 2MOH + CO₂, где М калий, натрий или их смесь. При этом применяют различные разновидности кремнезема.

Способ получения жидкого стекла в автоклаве под давлением при воздействии на кремнезем едких щелочей применяется за рубежом при необходимости особо чистого жидкого стекла.

Дальнейшее взаимодействие кремнезема (SiO₂) со щелочами МОН ведет к образованию коллоидного раствора SiO₂ в щелочах, т.е. к получению жидкого стекла.

В данном случае определенным и главным условием является присутствие двуокиси кремния в виде пылевидной фракции или аморфной модификации, предопределяющей наличие дефектов в кристаллической решетке двуокиси кремния (разрушений каркаса или его распада).

Различие скорости образования и свойств жидкого стекла в этих случаях обусловлено различием состояния кремнезема в растворе.

Как указывалось выше, количество воды должно быть небольшим и дозированным. В этом случае, как и в автоклаве, быстрое нарастание концентрации щелочи в мокрой смеси шихты ускоряет процесс распада силикатного каркаса, а следовательно, и образование жидкого стекла.

Из опробованных разновидностей двуокиси кремния (песок, опока, маршаллит, трепел) наилучшие наиболее стабильные результаты получены при опробовании маршаллита.

Этому способствовала его тонкозернистая рыхлая или аморфная структура, определившая его другие наименования-синонимы: песок мучнистый, горная мука, пылевидный кремнезем и др.

Источники информации 1. Н. А. Тархов, 3. А.Сидлин, А.Д.Рахманов. Производство металлических электродов. М. Высшая школа, 1986.

Формула изобретения

Способ изготовления покрытия сварочных и наплавочных электродов, при котором компоненты покрытия перерабатывают, дозируют, смешивают между собой, добавляют связующее вещество, производят опрессовку электродных стержней и прокаливают полученные электроды, отличающийся тем, что в качестве связующего вещества используют порошкообразные карбонаты калия, натрия и пылевидную двуокись кремния, а также добавляют в шихту дозированное количество воды.