Шихта порошковой проволоки

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пыль газоочистки производства феррохрома 52-82 и пыль электрофильтров алюминиевого производства 18-48. Введение в состав шихты порошковой проволоки пыли газоочистки производства феррохрома позволяет проводить восстановление хрома из оксидов, содержащихся в пыли газоочистки производства феррохрома, углеродом, содержащимся в пыли газоочистки производства алюминия. Шихта обеспечивает получение наплавленного хромсодержащего металла высокой износостойкости и позволяет утилизировать отходы с получением востребованного материала. 2 табл.

 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к производству порошковой проволоки, и может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Известно, что для наплавки ответственных изделий, к которым предъявляются высокие требования по твердости и износостойкости, используются сплавы хрома (Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / под ред. Б.Е. Патона. - Москва: Металлургия, 1974. - 768 с.). Процесс получения феррохрома основан на восстановлении оксидов хрома углеродом (Рысс М.А. Производство ферросплавов - М.: Металлургия, 1985. - 344 с.). При этом восстановление углеродом происходит по реакциям:

Или при недостатке восстановителя:

Производство хрома связано с большими материальными затратами, при этом существующая схема производства включает в себя извлечение хрома при плавке ферросплавов с потерями хрома при производстве в шлак и в виде пыли с отходящими газами, а также при помоле и рассеве, кроме того, при последующем использовании при производстве стали происходит окисление легирующих элементов и уменьшение сквозного извлечения хрома. Известны технологии прямого легирования, предполагающие восстановление легирующих элементов непосредственно из оксидного сырья при дуговом разряде (Прямое легирование рельсовой стали ванадийсодержащим шлаком / В.В. Могильный, В.Ф. Царев, Н.А. Козырев и др. // Изв. вузов. Чер. металлургия. - 1997. - №12. - С. 40-42.; Прямое легирование стали марганцем в дуговых электросталеплавильных печах / Н.В. Толстогузов, Л.А. Годик, Н.А. Козырев и др. // Сталь. - 1995. - №1. - С. 24-27.) В связи с чем, возможно введение в шихту порошковой проволоки оксидов хрома и восстановление оксидов хрома при электродуговом разряде по реакциям (1-2).

Известна, выбранная в качестве прототипа (RU №2623981 МПК В23К 35/36, В23К 35/368) шихта порошковой проволоки, содержащая пыль электрофильтров алюминиевого производства, которая дополнительно содержит вольфрамовый концентрат КШ-4 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Вольфрамовый концентрат 19-81
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 19-81,

при этом пыль электрофильтров алюминиевого производства имеет следующий состав, мас. %: Al2O3=21-43,27; F=18-27; Na2O=8-13; K2O=0,4-6%, СаО=0,7-2,1; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=2,1-2,3; Собщ=12,5-26,7, MnO=0,03-0,9, MgO=0,04-0,9, S=0,09-0,46, P=0,1-0,18

Недостатками данной шихты порошковой проволоки являются:

- использование в качестве оксидной составляющей руд, а не техногенных отходов металлургического производства;

- высокие затраты связанные с использованием дефицитного и дорогостоящего материала - вольфрамового концентрата в значительных количествах;

- высокая трудоемкость при изготовлении проволоки в связи с необходимостью использования специального оборудования для извлечения и обогащения вольфрамсодержащих руд, а так же измельчения вольфрамового концентрата до малых размеров;

- пониженная твердость и износостойкость наплавляемого металла.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении качественных показателей наплавляемого металла, в частности твердости и износостойкости, а также утилизации отходов металлургического производства - пыли газоочистки производства феррохрома.

Для решения существующей технической проблемы предложено в шихту для порошковой проволоки, содержащую пыль электрофильтров алюминиевого производства с химическим составом масс. %: Al2O3=21-43,27; F=18-27; Na2O=8-13; K2O=0,4-6%, СаО=0,7-2,1; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=2,1-2,3; Собщ=12,5-26,7, MnO=0,03-0,9, MgO=0,04-0,9, S=0,09-0,46, Р=0,1-0,18, ввести дополнительно пыль газоочистки производства феррохрома с химическим составом масс. %: Cr2O3=18,0-24,3; SiO2=13.8-17.2; СаО=0,2-0,5; MgO=28,6-34,2; Al2O3=4,8-6,1; FeO=3,8-6,7; С=5,8-7,1, а компоненты взять в следующем соотношении, мас. %:

пыль газоочистки производства феррохрома 52-82
пыль электрофильтров алюминиевого производства 18-48.

Техническими результатами при использовании изобретения являются:

- повышение качественных показателей наплавляемого металла, в частности износостойкости и твердости;

- полезное использование отходов металлургического производства.

Введение в состав шихты порошковой проволоки пыли газоочистки производства ферромарганца позволяет:

- проводить восстановление хрома, из оксидов пыли газоочистки производства феррохрома, углеродом, содержащимся в пыли газоочистки производства алюминия, за счет чего получить наплавленный хромсодержащий металл повышенной износостойкости;

- утилизировать отходы с получением востребованного материала.

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем, исходя из качества, получаемого при наплавке металла, стабильности процесса наплавки, предотвращения образования холодных трещин и получения требуемых эксплуатационных свойств.

Для изготовления шихты порошковой проволоки использовали:

- в качестве восстанавливаемого материала - пыль газоочистки феррохрома, мас. %: Cr2O3=18,0-24,3; SiO2=13.8-17.2; СаО=0,2-0,5; MgO=28,6-34,2; Al2O3=4,8-6,1; FeO=3,8-6,7; С=5,8-7,1;

- в качестве углеродистого восстановителя - пыль электрофильтров алюминиевого производства - углеродфторсодержащие пылевидные отходы с химическим составом масс. %: Al2O3=21-43,27; F=18-27; Na2O=8-13; K2O=0,4-6%, СаО=0,7-2,1; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=2,1-2,3; Собщ=12,5-26,7, MnO=0,03-0,9, MgO=0,04-0,9, S=0,09-0,46, P=0,1-0,18;

Соотношение пыли газоочистки феррохрома и пыли электрофильтров алюминиевого производства в составе заявляемой шихты производилось с учетом получения высококачественного наплавленного металла (стабильное горение дуги, хорошее формирование, плотный наплавленный металл без трещин, пор и неметаллических включений). Порошковая проволока изготавливалась из стальной холоднокатаной ленты 08 кп (оболочка) размером 15×0,8 мм. Шихта перемешивалась в смесителе для получения однородной массы. Порошковая проволока прокаливалась для удаления влаги при температуре 250-350°С. Диаметр готовой проволоки - 3,8 мм. Порошковой проволокой с предложенной шихтой производилась наплавка под флюсом. Наплавку производили под флюсом на пластины из стали марки 60Г с использованием трактора ASAW 1250.

Химический состав наплавленного металла определяли рентгенофлюоресцентным методом на спектрометре XRF-1800 и атомно-эмиссионным методом на спектрометре ДФС-71. Металлографическое исследование микрошлифов проводилось с помощью оптического микроскопа OLYMPUS GX-51 в светлом поле при различных увеличениях после травления в спиртовом растворе азотной кислоты, а также в растворе плавиковой кислоты. Замеры твердости проводили ультразвуковым твердомером - УЗИТ -3. Наличие трещин в процессе наплавки оценивали визуально, после наплавки наличие трещин, пор и неметаллических включений оценивали ультразвуковым и магнитопорошковым методами, а также на металлографических шлифах. Испытания на износ по схеме «ДИСК - КОЛОДКА» проводили на машине 2070 СМТ-1.

Исследовались 6 различных составов шихты (таблица 1) порошковой проволоки, мас. %: 1 - нижний заграничный состав; 2 - нижний граничный состав, 3, 4 - среднее содержание состава заявляемой шихты; 5 - верхний предел заявляемой шихты; 6 - верхний заграничный состав. Взаимосвязь некоторых исследуемых параметров в зависимости от состава шихты приведена в таблице 2.

Использование заявляемого состава шихты порошковой проволоки по сравнению с базовым составом (прототип) позволяет:

- повысить качество наплавленного металла за счет снижения его загрязненности неметаллическими включениями, снижения вероятности порообразования и предотвращения образования холодных трещин, улучшить формирование шва при сварке за счет стабилизации горения дуги, при этом повышена твердость наплавленного металла до НВ 152-178 за счет полученных карбидов типа Cr3C2, Cr7C3 а износ нетермообработанных образцов уменьшен до 0,0008-0,00013 г/об.;

- использовать пыль металлургических отходов (пыли газоочистки производства феррохрома и пыль электрофильтров алюминиевого производства) в заявляемой шихте.

Шихта порошковой проволоки, содержащая пыль электрофильтров алюминиевого производства с химическим составом, мас. %: Al2O3=21-43,27; F=18-27; Na2O=8-13; K2O=0,4-6; СаО=0,7-2,1; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=2,1-2,3; Собщ=12,5-26,7; MnO=0,03-0,9; MgO=0,04-0,9; S=0,09-0,46; P=0,1-0,18, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пыль газоочистки производства феррохрома, имеющую химический состав, мас.%: Cr2O3=18,0-24,3; SiO2=13,8-17,2; СаО=0,2-0,5; MgO=28,6-34,2; Al2O3=4,8-6,1; FeO=3,8-6,7; С=5,8-7,1, при следующем соотношении компонентов шихты, мас.%:

пыль газоочистки производства феррохрома 52-82
пыль электрофильтров алюминиевого производства 18-48



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при производстве конструкций из низкоуглеродистых низколегированных сталей с применением сварки под флюсом.

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при производстве конструкций из низкоуглеродистых низколегированных сталей с применением сварки под флюсом.

Изобретение может быть использовано для восстановления и упрочнения деталей, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой, например уплотнительных поверхностей запорной и дросселирующей арматуры, торцевых уплотнений контактных пар.

Изобретение может быть использовано для электродуговой наплавки износостойких сплавов на детали, работающие в условиях интенсивного износа при температуре до 800°С с ударными нагрузками, например детали кузнечно-прессового инструмента, валки горячей прокатки.

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей горно-металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Изобретение может быть использовано при электродуговой наплавке износостойких сплавов на детали, работающие в условиях интенсивного износа при повышенных температурах с ударными нагрузками, например деталей кузнечно-прессового инструмента горячего деформирования, валков горячей прокатки.

Изобретение может быть использовано для восстановления и упрочнения деталей ходовой части гусеничных машин, крановых колес, сцепок вагонов. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты и содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: марганец металлический 3-5, марганец азотированный 2-4, феррованадий 1,5-3, молибден 2-3, ферротитан 3-5, ферросилиций 1,5-3, ферроалюминий 1-2, карбид бора 1,0-2,0, нитрид бора 1,0-2,0, кремнефтористый натрий 0,5-1,0, железный порошок 6,0-22,8, стальная оболочка - остальное.

Изобретение может быть использовано при нанесении наплавкой покрытий на деталях, работающих на истирание в условиях воздействия абразивного потока с большими контактными нагрузками, в частности для восстановления и упрочнения транспортирующих шнеков экструдеров.

Изобретение может быть использовано при восстановлении и упрочнении деталей, работающих в условиях трения и ударных нагрузок, в частности шнеков, скребков, лопастей, плунжеров Проволока состоит из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%: хром 1,0-11,0, карбид бора 1,5-3,5, феррохром 15,0-35,0, диборид титана 1,5-3,5, диборид циркония 1,5-3,5, алюминий 0,8-1,2, кремнефтористый натрий 0,8-1,0, стальная оболочка - остальное.

Изобретение относится к области производства керамического сварочного флюса и может быть использовано для сварки и наплавки лентой нержавеющих сталей при изготовлении, в частности, оборудования для нефтегазопереработки, систем транспортировки углеводородов.

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при производстве конструкций из низкоуглеродистых низколегированных сталей с применением сварки под флюсом.

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при производстве конструкций из низкоуглеродистых низколегированных сталей с применением сварки под флюсом.

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке сталей под флюсом. Флюс содержит шлак производства силикомарганца, включающий диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид марганца, оксид железа, и флюс-добавку, состоящую из стронций-бариевого карбонатита 70-80 мас.% и жидкого стекла 20-30 мас.%.

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке сталей под флюсом. Флюс содержит пыль газоочистки производства силикомарганца 59-67 мас.

Изобретение может быть использовано для восстановления и упрочнения деталей, работающих в условиях трения металла о металл в контакте с коррозионной средой, например уплотнительных поверхностей запорной и дросселирующей арматуры, торцевых уплотнений контактных пар.

Изобретение может быть использовано для электродуговой наплавки износостойких сплавов на детали, работающие в условиях интенсивного износа при температуре до 800°С с ударными нагрузками, например детали кузнечно-прессового инструмента, валки горячей прокатки.

Изобретение может быть использовано для электродуговой механизированной сварки под флюсом. Флюс содержит шлак производства силикомарганца, включающий диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид марганца, оксид железа, и флюс-добавку при следующем соотношении компонентов, мас.

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке под флюсом. Флюс включает шлак производства силикомарганца, содержащий диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид марганца, оксид железа, и флюс-добавку, состоящую из пылевидного ковшевого шлака производства рельсовой стали в количестве 60,0-64,0 мас.% и жидкого стекла в количестве 36,0-40,0 мас.%.

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.: пыль газоочистки производства феррохрома 52-82 и пыль электрофильтров алюминиевого производства 18-48. Введение в состав шихты порошковой проволоки пыли газоочистки производства феррохрома позволяет проводить восстановление хрома из оксидов, содержащихся в пыли газоочистки производства феррохрома, углеродом, содержащимся в пыли газоочистки производства алюминия. Шихта обеспечивает получение наплавленного хромсодержащего металла высокой износостойкости и позволяет утилизировать отходы с получением востребованного материала. 2 табл.

Наверх