Сварочный флюс

 

Флюс может быть использован при сварке и наплавке. Флюс содержит оксиды марганца, алюминия, кальция, калия, натрия, магния, фторид кальция, оксиды железа и кремния в следующем соотношении, мас.%: MnO 17-21, Al₂O₃ 13-16, СаО 6-9, К₂O, Na₂O 1,0-1,5, MgO 7-9, CaF₂ 9-16, Fe₂О₃ менее 2, SiO₂ остальное. Указанное соотношение компонентов позволяет повысить сварочно-технологические свойства, а также улучшить качество наплавленного металла. 4 табл.

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при сварке и наплавке.

Известен сварочный флюс по патенту SU 1759229, кл. В 23 К 35/362, 1992, содержащий окислы кремния, марганца, кальция, магния, алюминия, железа, фторид кальция, а также оксиды натрия и калия. Однако он не обеспечивает полного удаления шлаковой корки при наплавке при повышенных температурах сопутствующего подогрева изделия.

Наиболее близким по назначению и химическому составу является сварочный флюс АН-348 В (ГОСТ 9087-81) для наплавки низколегированных сталей, содержащий, мас.%: SiO₂ - 40-44 МnО - 30-34 CaF₂ - 4-6 TiО₂ - 2-6 CaO - менее 10 MgO - менее 7 Al₂O₃ - менее 8 Fe₂О₃ - менее 2 Сварочный флюс широко применяется в металлургии для наплавки деталей из углеродистой стали (прокатных валков, роликов машин непрерывного литья, заготовок роликов рольгангов).

Недостатком являются низкие технологические свойства флюса, плохая отделяемость шлаковой корки при повышенной температуре изделия, а также низкое качество наплавленного металла и сварного шва.

Задачей данного изобретения является улучшение технологических свойств флюса и повышение качества наплавленного металла.

Поставленная задача достигается тем, что флюс содержит оксид марганца, алюминия, кальция, калия, натрия, магния, железа, кремния и фторид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
MnO - 17-21
Al₂O₃ - 16-13
CaО - 9-6
K₂O, Na₂O - 1,5-1
MgO - 9-7
CaF₂ - 9-16
Fe₂O₃ - менее 2
SiO₂ - остальное
Известно, что марганцевая руда имеет высокое содержание серы и фосфора. В предложенном флюсе содержание оксида марганца уменьшено, что способствует повышению чистоты флюса по сере и фосфору, поскольку уменьшается содержание марганцевой руды в шихте флюса.

Вредное влияние серы и фосфора на снижение пластичности металлического шва и повышение склонности к образованию горячих трещин общеизвестно.

Однако пониженное содержание оксида марганца в шихте флюса приводит к уменьшению серы и фосфора в наплавленном металле.

Повышенная концентрация CaF₂ наряду с высоким содержанием SiO₂ в составе предложенного флюса делает его невосприимчивым к образованию пор при наплавке. Это связано с тем, что при сварке под указанным флюсом наблюдается значительная концентрация газа SiF₄, предотвращающая растворение в сварочной ванне водорода. Кроме того, CaF₂ способствует удалению серы с образованием летучего соединения SF.

Пониженное содержание оксидов кремния и марганца тормозит окислительно-восстановительные реакции, что благоприятно сказывается на загрязнении наплавленного металла оксидами кремния и марганца.

Добавка во флюс 1-1,5% оксидов калия и натрия улучшает горение дуги, так как способствует ионизации дугового промежутка.

Таким образом, предложенная совокупность компонентов нового флюса позволяет улучшить технологические свойства флюса путем улучшения отделимости шлаковой корки флюса при повышенных температурах, повысить ударную вязкость наплавленного металла и снизить его склонность к образованию горячих трещин.

Пример 1
В условиях ферросплавного цеха производилось изготовление опытных партий флюса по известной технологии в металлургии. Грануляция расплавленного флюса производилась водой.

В таблице 1 представлены химические составы изготовленных флюсов.

Пример 2
В лабораторных условиях производилась многослойная наплавка (7-10 слоев) на пластины из стали 30Л размером 300•150•30 мм проволокой Нп-30ХГСА (диаметром 4 мм) под флюсами, составы которых приведены в таблице 1 и под флюсом-прототипом.

Режимы наплавки: ток 400-450А; напряжение 32-36 В; скорость наплавки 30 м/ч.

После наплавки пластины помещались в печь, где выдерживались в течение 2 часов при температуре 450...470^oС, а затем охлаждались вместе с печью. Из верхних наплавленных слоев вырезались образцы на ударную вязкость по ГОСТ 9454-78. При этом строго соблюдалась ориентация образца в наплавленном металле и учтена ориентация подреза относительно вектора наплавки. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Исследования влияния состава флюса на отделимость шлаковой корки при повышенных температурах производилась при наплавке на указанных выше режимах при температурах предварительного подогрева пластин 300, 350, 400, 450^oС. Результаты приведены в таблице 3.

Исследование влияния состава флюса на склонность к образованию горячих трещин при наплавке производилась с использованием проб Пеллини. Наплавка осуществлялась поперек образцов размером 25•25•120 мм, собранных в кондукторе по 10 штук.

Наплавка на образцы из стали 9ХФ производилась проволокой 30ХГСА на автомате А-384 МК на вышеуказанных режимах при температуре предварительного подогрева образцов 400^oС.

Критерием оценки сложности наплавленного металла к образованию горячих трещин служило отклонение суммарной площади трещин в поперечном сечении швов к суммарной площади швов. Результаты приведены в таблице 4.

Преимущества предложенного флюса состоят в том, что улучшаются технологические свойства флюса при одновременном повышении качества наплавленного металла.

Повышается стойкость восстановленных деталей, улучшаются условия работы и техника безопасности, так как не требуется отбивать шлаковую корку при наплавке с подогревом.

Формула изобретения

Флюс для сварки и наплавки, содержащий оксиды марганца, алюминия, кальция, калия, натрия, магния, фторид кальция, оксиды железа и кремния, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %:
MnO - 17 - 21
Аl₂О₃ - 13 - 16
СаО - 6 - 9
K₂O, Na₂O - 1,0 - 1,5
MgO - 7 - 9
CaF₂ - 9 - 16
Fe₂O₃ - Менее 2
SiO₂ - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2