Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей

Авторы патента:

Крюков Евгений Николаевич (RU)

Козырева Ольга Евгеньевна (RU)

Крюков Николай Егорович (RU)

Козырев Николай Анатольевич (RU)

Крюков Роман Евгеньевич (RU)

B23K35/362 - выбор составов флюсов (B23K 35/365,B23K 35/368 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2579412:

Открытое акционерное общество "Новокузнецкий завод резервуарных металлоконструкций" им. Н.Е. Крюкова (RU)

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке низколегированных сталей. Флюс состоит из шлака производства силикомарганца, который содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: диоксид кремния 25-49, оксид алюминия 4-28, оксид кальция 15-32, фторид кальция 0,1-1,5, оксид магния 1,7- 9,0 оксид марганца 3-17, оксид железа 0,1-3,5. В качестве примесей флюс может содержать серу не более 0,12 мас.% и фосфора не более 0,02 мас.%. Флюс обеспечивает уменьшение стоимости сварочного процесса за счет утилизации отходов производства и снижение загрязненности стали неметаллическими включениями, а также позволяет снизить угар легирующих элементов при сварке и наплавке, что способствует повышению механических свойств сварного соединения.

Изобретение относится к сварке, конкретно к электродуговой механизированной сварке под флюсом, в частности к флюсам, предназначенным для сварки и наплавки низко- и среднелегированных сталей.

Известен выбранный в качестве прототипа [1] флюс для механизированной сварки сталей, содержащий SiO₂, Al₂O₃, CaO, CaF₂, MgO, MnO, FeO в следующем соотношении, масс. %: SiO₂=15-21; А1₂О₃=14,5-18,5; CaO=13,5-17,5; CaF₂=19-23,; MgO=7-10; MnO=2-5; FeO=12-22.

Существенными недостатками данного флюса для сварки являются

- высокая стоимость в связи с использованием дорогостоящих природных материалов и затрат, связанных с дроблением и измельчением;

- повышенная загрязненность сварного шва и наплавляемого металла неметаллическими включениями в связи с пониженными рафинирующими свойствами образующегося шлака из-за высокой концентрации MgO и повышенных температур плавления и вязкости флюса;

- высокая окисленность флюса (содержание оксидов железа), приводящая к значительному окислению легирующих элементов в свариваемых сталях, а также к снижению механических свойств сварных конструкций в связи с загрязненностью сварного шва оксидными неметаллическими включениями.

Известен [2] плавленый сварочный низкокремнистый флюс для сварки низко- и среднелегированных сталей, содержащий окись кремния, окись алюминия, окись кальция, окись марганца, фтористый кальций, сумму окислов калия и натрия, фтористый натрий, окислы железа, фосфор, отличающийся тем, что флюс содержит компоненты при следующем соотношении, масс. %: окислы железа 2-4, окись кремния 9-12, окись кальция 18-24, окись алюминия 36-48, окись марганца 5-7, окись магния 5-7, фтористый кальций 5-8, сумма окислов калия и натрия 1-2,5, фтористый натрий 1,0-2,5, фосфор 0,007-0,010, при этом массовое соотношение окиси кремния, кальция и алюминия составляет 1:2:4, а отношение фосфора к сумме окислов железа менее 0,004.

Существенными недостатками данного флюса для сварки являются

- высокая стоимость в связи с использованием дорогостоящих природных материалов и затрат, связанных с подготовкой шихты к плавке и выплавкой флюса в специальных плавильных агрегатах;

- высокая окисленность (содержание оксидов железа), приводящая к загрязнению сварного шва оксидными неметаллическими включениями и снижению механических свойств сварной конструкции, а также к значительному окислению легирующих элементов в свариваемых сталях.

Техническими результатами изобретения являются

- уменьшение стоимости сварочного процесса за счет утилизации отходов производства;

- снижение загрязненности стали неметаллическими включениями;

- снижение угара легирующих элементов при сварке и наплавке;

- повышение механических свойств сварного соединения.

Для этого предлагается флюс для механизированной сварки сталей, в котором в качестве составляющего используют шлак производства силикомарганца при следующем соотношении компонентов, масс. %:

диоксид кремния 25-49,

оксид алюминия 4-28,

оксид кальция 15-32,

фторид кальция 0,1-1,5,

оксид магния 1,7-9,0,

оксид марганца 3-17,

оксид железа 0,1-3,5,

при этом в качестве примесей флюс может содержать серы не более 0,12%, фосфора не более 0,02%.

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем исходя из качества получаемых при сварке швов, стабильности процесса сварки и требуемых механических свойств.

Содержание FeO и MnO выбрано исходя из обеспечения, с одной стороны, низкого окисления легирующих элементов, с другой, - хорошей жидкотекучестью шлаковой системы.

Концентрации CaO, SiO₂, CaF₂, Al₂O₃, MgO выбраны исходя из условий обеспечения хороших укрывных свойств и оптимальной рафинирующей способности образующегося шлака по отношению к неметаллическим включениям. Выбранные пределы обеспечивают хорошее формирование шлака и высокие рафинирующие и укрывные свойства формирующихся шлаков.

Концентрация серы и фосфора во флюсе ограничена с целью снижения вредного влияния данных элементов на качество сварного шва (исключение холодных и горячих трещин при сварке, а также снижение значений механических свойств).

Для изготовления флюса для сварки использовали шлак производства силикомарганца, выплавленный в рудотермических печах углетермическим способом непрерывным процессом. Шихта состояла из марганцевой руды, кварцита и коксика. Выпуск ферросплава (силикомарганца) осуществляли вместе со шлаком в ковш. После разливки силикомарганца шлак при сливе из ковша подвергался охлаждению. В зависимости от интенсивности охлаждения получался стекловидный или пемзовидный шлак, используемый в дальнейшем при сварке. Силикомарганец содержал 64,7-71,7% Mn и 14,8-18,2% Si. Шлак содержал, масс. %.: Sio₂=25-49, Al₂O₃=4-28, CaO=15-32, CaF₂=0,1-1,5, MgO=1,7-9,8 MnO=3-17, FeO=0,1-3,5, S≤0,20 P≤0,05.

Изготовление заявляемого флюса для механизированной сварки и наплавки сталей проводили путем дробления, грохочения и просева через сито (ячейка 2×2 мм). Заявляемый флюс для сварки использовали на образцах из стали марок 09Г2С и 09Г2, для наплавки на сталях 60Г, 35ХГСА, сварку и наплавку осуществляли проволокой Св-08ГА. Сварку и наплавку проводили с использованием пластин длиной не менее 500 мм на сварочном тракторе ASAW-1250. Из сваренных пластин осуществляли вырезку образцов для механических испытаний (предела прочности - б_В, Н/мм², предела текучести - б_T, Н/мм², относительного удлинения δ, %, ударной вязкости при температуре минус 40°C KCU^-40C, Дж/см²), а также макро- и микроисследований.

Для сравнения, в качестве прототипа для сравнения [1] использовали плавленый сварочный флюс марки АН-18 с химическим составом, масс. %: SiO₂=18; Al₂O₃=15,5; CaO=16; CaF₂=21,3,; MgO=9,8; MnO=5; FeO=14.

Использование заявляемого флюса для сварки по сравнению с прототипом позволяет:

1. Снизить стоимость флюса в 2,6 раза.

2. Снизить загрязненность стали оксидными неметаллическими включениями экзогенного характера в среднем на 0,04 мм.

3. Уменьшить угар марганца на 1,7% в сварном шве.

4. Повысить общий уровень механических свойств сварного шва, предел текучести б_т и предел прочности б_B на 0,5-1,2 Н/мм², относительное удлинение на 0,7%, ударной вязкости при отрицательных температурах в среднем на 0,9 Дж/см².

Список источников, принятых во внимание

1. Пат. СССР 261149 B23K 35/362.

2. Пат. СССР 1685660 B23K 35/362.

Флюс для механизированной сварки сталей, содержащий диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, фторид кальция, оксид магния, оксид марганца и оксид железа, отличающийся тем, что упомянутые компоненты он содержит в виде шлака производства силикомарганца при следующем их соотношении, мас.%:
диоксид кремния 25-49,
оксид алюминия 4-28,
оксид кальция 15-32,
фторид кальция 0,1-1,5,
оксид магния 1,7-9,8,
оксид марганца 3-17,
оксид железа 0,1-3,5,
при этом в качестве примесей флюс содержит серу не более 0,12 мас.% и фосфор не более 0,02 мас.%.

Похожие патенты:

Флюс для сварки // 2576717

Флюс может быть использован для сварки низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Способ дуговой сварки под флюсом соединений, стойких к электрохимической коррозии // 2571294

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродуговой сваркой под флюсом металлоконструкций из низкоуглеродистых сталей, стойких к электрохимической коррозии, например корпусов морских судов, нефте- и газопроводов.

Флюс для сварки и наплавки // 2566236

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Флюс для сварки и наплавки // 2566235

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0, пылевидные отходы производства алюминия 5,0-30,0, жидкое стекло 40,0-65,0.

Флюс-добавка // 2564801

Изобретение относится к электродуговой сварке сталей под флюсом, в частности к флюсам. Флюс-добавка, предназначенный для примешивания к сварочным флюсам, на основе жидкого стекла содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и натриевого жидкого стекла при соотношении компонентов, мас.%: пыль электрофильтров алюминиевого производства 40-60, натриевое жидкое стекло 60-40.

Агломерированный флюс 48аф-70 // 2535160

Изобретение может быть использовано для сварки низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса, применяемых в нефтехимической промышленности. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: электрокорунд (19,0-25,0), синтетический шлак (14,0-18,0), плавиковый шпат (23,0-25,65), титаномагнетитовый концентрат (0,50-1,0), фтористый барий (0,40-1,5), марганец металлический (1,0-2,50), ферротитан (0,30-0,60), ферросилиций (0,20-0,50), обожженный магнезит (23,0-34,30), силикат натрия (5,0-8,0).

Состав флюса для сварки и наплавки проволокой и лентой из стали аустенитного класса // 2530107

Изобретение может быть использовано для сварки нержавеющих сталей или наплавки антикоррозионного покрытия, например, оборудования атомных энергетических установок.

Флюс для автоматической наплавки ленточным электродом // 2526623

Изобретение может быть использовано для нанесения высоколегированных плакирующих слоев путем автоматической наплавки ленточным электродом под слоем флюса в электрошлаковом режиме рабочих поверхностей современных корпусов атомных реакторов и других сосудов высокого давления.

Керамический флюс для автоматической сварки и наплавки // 2493945

Изобретение может быть использовано при автоматической сварке или наплавке под флюсом изделий из высоколегированных коррозионно-стойких сталей аустенитного класса.

Флюс для сварки // 2492983

Изобретение может быть использовано при сварке изделий, работающих при отрицательных температурах. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидные отходы производства извести 33,9-44,5, пылевидные отходы производства ферросилиция 20,5-31,1, пылевидные отходы производства алюминия 22-27, жидкое стекло 8-13.

Способ получения модификатора для сварочных материалов // 2618041

Изобретение относится к сварочным и наплавочным материалам и может быть использовано для получения наплавленного металла и сварных швов на низко-, средне- и высоколегированных сталях и сплавах. В качестве порошков тугоплавкого химического соединения используют тугоплавкие химические соединения переходных металлов, выбранных из IV, V и VI групп Периодической системы, с углеродом, азотом или бором в виде порошкообразной смеси, содержащей нано-, ультра- и микроразмерные частицы. Сначала смешивают упомянутую смесь порошков со смешивающим агентом в соотношении от 2,3:1 до 4:1, полученную смесь продавливают через сито с образованием гранул размером не менее 500 мкм, просушивают их при температуре 250-300°C с обеспечением сухого остатка смешивающего агента 7-14% от массы полученных гранул, затем гранулы смешивают со шлакообразующим компонентом в виде флюса с образованием гранул с размерами в интервале 0,25-1,6 мм в соотношении от 1:2,3 до 1:0,75, нагревают полученную смесь в течение 5-10 мин при температуре Тх, выбираемой из соотношения Ттк>Тх≥Тш+50°C, где Ттк - температура плавления тугоплавкого химического соединения переходных металлов; Тш - температура плавления шлакообразующего компонента, после чего охлаждают, а закристаллизовавшийся шлак измельчают и разделяют на фракции с размером 50-100 мкм. Изобретение позволяет создать модификатор, обеспечивающий при его плавлении в реакционной зоне сварки высокую степень сохранности нано-, ультра- и микроразмерных частиц тугоплавких химических соединений в микрогранулах модификатора, а также повысить стабильность существования сварочной дуги. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Флюс-добавка // 2623982

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке сталей под флюсом. Флюс-добавка содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: стронций-бариевый карбонатит 60-75, натриевое жидкое стекло 25-40. Флюс-добавка обеспечивает улучшение механических свойств сварного шва, в частности повышение ударной вязкости при отрицательных температурах, за счет снижения уровня его загрязненности неметаллическими включениями. 1 табл.

Флюс для сварки и наплавки // 2625153

Изобретение может быть использовано для электродуговой сварки под флюсом, в частности для сварки и наплавки легированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0, пылевидные отходы производства алюминия 5,0-25,0, жидкое стекло 39,0-65,0, стронций-бариевый карбонатит 1,0-10,0. Используют стронций-бариевый карбонатит, содержащий, мас.%: SrO=1,41-6,25; ВаО=6,29-16,86; TiO2=0,02-0,05; Cr2O3=0,05-0,20; Al2O3=1,6-3,05; Na2O=0,37-3,02; K2O=0,85-2,69, СаО=13,6-18,9; SiO2=12,82-41,22; Feобщ=4,18-14,85; Собщ=1,32-8,45; MnO=0,06-0,33; MgO=0,48-6,24; S=0,20-0,22; Р=0,02-0,04. Изобретение обеспечивает высокое качество наплавляемого слоя и сварного шва за счет исключения в нем пор и раковин, а также низкий уровень загрязненности стали экзогенными неметаллическими включениями. 1 табл.

Флюс-добавка // 2625509

Флюс-добавка предназначен для примешивания к плавленым флюсам и может быть использован при электродуговой сварке сталей под флюсом. Флюс-добавка содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: стронций-бариевый карбонатит 1-15, натриевое жидкое стекло 25-50, пыль электрофильтров алюминиевого производства 35-74. Пыль электрофильтров алюминиевого производства содержит, мас.%: Al2O3 20-46,23; F 16-26,7; Na2O 7,6-15; K2O 0,4-6; СаО 0,6-2,3; SiO2 0,5-2,48; Fe2O3 2,1-3,27; Собщ 12,5-30,2; MnO 0,07-0,9; MgO 0,06-0,9; S 0,08-0,19; Р 0,09-0,18. Изобретение обеспечивает повышение общего уровня механических свойств сварного шва, в частности ударной вязкости при отрицательных температурах, за счет снижения уровня загрязненности неметаллическими включениями. 1 табл.

Порошковая проволока // 2641590

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях горнорудного оборудования, работающего в условиях абразивного износа, например бункеров и труботечек. Порошковая проволока содержит, мас. %: стальная оболочка 67,0-68,0, ферромарганец4,00-8,00, ферросилиций1,90-3,40, феррохром 4,6-25,50, ферромолибден0,50-2,60, феррованадий 0,06-0,5, никель 0,05-1,00, кобальт 0,20-0,95, углеродфторсодержащая пыль фильтров алюминиевого производства 0,70-6,95, железо остальное. Изобретение позволяет повысить механические свойства наплавленного металла, предотвратить образование холодных трещин в процессе наплавки, исключить порообразование и снизить содержание водорода в наплавленном металле за счет введения фторсодержащих компонентов и создания дополнительной газовой защиты, а также снизить стоимость сварочного процесса за счет оптимизации состава шихты и эффективного использования отходов производства. 2 табл.

Флюс для сварки // 2643026

Изобретение может быть использовано для электродуговой сварки под флюсом низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит, мас.%: шлак производства силикомарганца 60,0-85,0, пылевидные отходы производства алюминия 4,0-7,0, калиево-натриевое жидкое стекло 15,0-40,0. Шлак производства силикомарганца включает, мас. %: SiO2 25-49, Al2O3 4-28, СаО 15-32, CaF2 0,1-1,5, MgO 1,7-9,8, MnO 3-17, FeO 0,1-3,5, S≤0,20 и P≤0,05. Пылевидные отходы производства алюминия содержат, мас. %: Al2O3 21-38,27; F 18-27; Na2O 8-13; К2О 0,4-6,6; СаО 0,7-2,1; SiO2 0,5-2,48; Fe2O3 2,1-2,3; Собщ 12,5-27,2; MnO 0,03-0,9; MgO 0,04-0,9; S 0,09-0,46 и P 0,1-0,18. Флюс выполнен в виде гранул размером 0,45-2,5 мм, а шлак производства силикомарганца имеет фракцию менее 0,45 мм. Изобретение обеспечивает повышение уровня механических свойств сварного шва и устойчивости горения дуги при уменьшении стоимости флюса за счет эффективной утилизации получаемой при дроблении его мелкой фракции.

Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей // 2643027

Изобретение относится к электродуговой механизированной сварке и наплавке под флюсом низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит жидкое стекло в качестве связующего и выполнен в виде гранул размером 0,45-2,5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: шлак производства силикомарганца 60-85, жидкое стекло 15-40. Шлак производства силикомарганца имеет фракцию менее 0,45 мм и содержит, мас.%: SiO2 25-49, Al2O3 4-28, CaO 15-32, CaF2 0,1-1,5, MgO 1,7-9,8, MnO 3-17, FeO 0,1-3,5, S≤0,20 и P≤0,05. Изобретение обеспечивает повышение механических свойств сварного шва и снижение уровня отбраковки сварных швов.