Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей

Изобретение относится к флюсам, предназначенным для электродуговой механизированной сварки и наплавки сталей. Флюс получен из шлака производства силикомарганца, содержащего компоненты в следующем соотношении, мас. %: диоксид кремния 18-47, оксид алюминия 3-27, оксид кальция 9-28, фторид кальция 0,1-1,6, оксид магния 0,3-8,9, оксид марганца 1-13, оксид железа 0,1-1,5, углерод 0,01-0,9, оксид титана 0,01-0,6, оксид хрома 0,01-0,8, оксид натрия 0,01-0,6, оксид калия 0,01-0,5, оксид бария 0,01-3,0, серы не более 0,40, фосфора не более 0,40. Количество во флюсе фракции до 0,45 мм составляет до 5%, количество фракции свыше 0,45 до 2,5 мм составляет до 95%, а количество фракции от 2,51 до 3,00 мм составляет до 1%. Технический результат заключается в снижении загрязненности стали оксидными неметаллическими включениями, снижении угара легирующих элементов при наплавке за счет снижения концентрации оксидов железа и марганца в шлаковой системе, улучшении физико-механических свойств за счет увеличения рафинирующей способности флюса при наличии в нем оксидов бария, а также в улучшении качества поверхности наплавляемого валика и сварного шва за счет стабилизации процесса горения дуги в связи с наличием во флюсе оксидов натрия и калия.

 

Изобретение относится к сварке, конкретно к электродуговой механизированной наплавке под флюсом, в частности, к флюсам, предназначенным для наплавки сталей.

Известен сварочный плавленый флюс, содержащий компоненты в следующем соотношении, масс. %: оксид кремния 16-28, оксид алюминия 14-22, оксид железа 2-6, оксид кальция 2-7, оксид магния 11-16, оксид марганца 10-20, оксид титана 16-21, фторид кальция 2-8, оксиды калия и/или натрия 0,5-4, причем количество частиц флюса размером до 1 мм составляет 40-65%, а размером более 2,5 мм - 3-15% от массы флюса, а отношение суммарного содержания оксидов калия и натрия к содержанию фторида кальция составляет не менее 0,11, (SU 1754377 МПК В23К 35/362 опубл. 15.08.1992 г.).

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;

- низкое качество поверхности сварного шва.

Известен также флюс для сварки низколегированных и среднелегированных сталей, содержащий шлак производства силикомарганца, пылевидные отходы производства алюминия и жидкое стекло, при этом шлак производства силикомарганца включает, масс. %: 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 Ρ ≤ 0,05, а пылевидные отходы производства алюминия содержат, мас. %: Al2O3 21-38,27; F 18-27; Na2O 8-13; K2O 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 Ρ 0,1-0,18, при этом что флюс выполнен в виде гранул размером 0,45-2,5 мм, а шлак производства силикомарганца имеет фракцию менее 0,45 мм, при следующем соотношении компонентов, мас. %: шлак производства силикомарганца 60,0-85,0; пылевидные отходы производства алюминия 4,0-7,0; калиево-натриевое жидкое стекло 15,0-40,0 (RU 2643027 МГЖ В23К 35/362, опубл. 29.01.2018 г.).

Существенными недостатками известного флюса для сварки являются:

- повышенный угар легирующих элементов при наплавке, связанный с неоптимальной фракцией используемого флюса и проникновением атмосферных газов в зону сварки,

- высокий расход электроэнергии в связи с крупной фракцией и низкими «укрывными» свойствами флюса.

Известен, выбранный в качестве прототипа, флюс для механизированной наплавки стали, состоящий из шлака производства силикомарганца при следующем соотношении компонентов, масс. %: диоксид кремния 17-48, оксид алюминия 2-27, оксид кальция 6-29, фторид кальция 0,1-3,8, оксид магния 0,7- 10,8, оксид марганца 2-35, оксид железа 0,1-2,5, углерод 0,02-3,0, сера не более 0,12%, фосфор не более 0,05%. Флюс выполнен в виде гранул, имеющих фракцию до 0,45 мм в количестве до 10%, свыше 0,45 до 2,5 мм в количестве до 90%, 2,51-3,00 мм - до 1%.

Существенными недостатками данного флюса являются:

- высокая загрязненность стали оксидными неметаллическими включениями и повышенный угар легирующих элементов при наплавке за счет высокой концентрации оксидов марганца и железа;

- низкое качество поверхности наплавляемого слоя и сварного шва.

- повышенный расход флюса в связи потерями мелкой фракции при проведении наплавочных работ.

Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в уменьшении уровня загрязненности стали оксидными неметаллическими включениями, снижении угара легирующих элементов, повышении качества поверхности наплавляемого валика и снижении расхода сварочного флюса.

Для решения существующей технической проблемы в известный флюс на основе шлака производства силикомарганца, содержащего диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, фторид кальция, оксид магния, оксид марганца, оксид железа, углерод, оксид титана, оксид хрома, серу и фосфор, при этом флюс выполнен в виде гранул, имеющих фракции до 0,45 мм, свыше 0,45 до 2,5 мм и фракцию от 2,51 до 3,00 мм в количестве до 1%, согласно изобретению, он дополнительно содержит оксиды натрия, калия и бария, при следующем соотношении компонентов, масс. %: диоксид кремния 18-47, оксид алюминия 3-27, оксид кальция 9-28, фторид кальция 0,1-1,6,оксид магния 0,3-8,9, оксид марганца 1-13, оксид железа 0,1-1,5,углерод 0,01-0,9, оксид титана 0,01-0,6, оксид хрома 0,01-0,8, оксид натрия 0,01-0,6, оксид калия 0,01-0,5, оксид бария 0,01-3,0, серы не более 0,40, фосфора не более 0,40, причем количество флюса фракции до 0,45 мм составляет до 5%, а количество фракции свыше 0,45 до 2,5 мм составляет до 95%.

Технические результаты, получаемые в результате использования изобретения, заключаются:

- в снижении загрязненности стали оксидными неметаллическими включениями, снижение угара легирующих элементов при наплавке, за счет снижения концентрации оксидов железа и марганца в шлаковой системе;

- в повышении физико-механических свойств за счет увеличения рафинирующей способности флюса при введении оксидов бария;

- в улучшении качества поверхности наплавляемого валика и сварного шва за счет стабилизации процесса горения дуги в связи с введением оксидов натрия и калия;

- в снижении расхода флюса при наплавке за счет использования более крупного фракционного состава.

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем исходя из качества получаемых при наплавке валиков, стабильности процесса наплавки и требуемых физико-механических свойств.

Содержание FeO и выбрано исходя из обеспечения низкого окисления легирующих элементов.

Концентрации K2O, Na2O выбрано исходя из обеспечения стабилизации горения дуги. Концентрации CaO, SiO2, CaF2, Al2O3, MgO, Cr2O3, TiO2, ВаО выбраны исходя из условий обеспечения хороших укрывных свойств и оптимальной рафинирующей способности образующегося шлака по отношению к неметаллическим включениям, а так же хорошей когезией шлака (отслоением) от наплавляемого слоя металла. Выбранные пределы обеспечивают хорошее формирование шлака и высокие рафинирующие и укрывные свойства формирующихся шлаков.

Оптимизация фракционного состава обеспечивает снижение расхода флюса при сварке и наплавке.

Для изготовления флюса для сварки и наплавки 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 из ковша сливался в формы и подвергался охлаждению. В зависимости от интенсивности охлаждения получался стекловидный или пемзовидный шлак, используемый в дальнейшем при сварке. Шлак содержал, масс. %: диоксид кремния 18-47, оксид алюминия 3-27, оксид кальция 9-28, фторид кальция 0,1-1,6, оксид магния 0,3-8,9, оксид марганца 1-13, оксид железа 0,1-1,5, углерод 0,01-0,9, оксид титана 0,01-0,6, оксид хрома 0,01-0,8, оксид натрия 0,01-0,6, оксид калия 0,01-0,5, оксид бария 0,01-3,0, при этом флюс содержал серы не более 0,40%, фосфора не более 0,40%.

Изготовление заявляемого флюса для механизированной наплавки стали проводили путем дробления, грохочения и просева через сито. Заявляемый флюс для сварки использовали на образцах из стали марок 60-65, 65Г, 09Г2С, наплавку осуществляли проволокой ПП-Нп-35 В9Х3СФ, 60Г, 35ХГСА Св-08ГА. В опытах использовали шлак с граничными и заграничными заявленными пределами. Наплавку и сварку проводили с использованием сварочного трактора ASAW-1250. После проведения сварочных и наплавочных работ изучался химический состав полученных образцов, проводился металлографический анализ, механические испытания сварных стыков по ГОСТ 6996.

Использование заявляемого флюса для сварки и наплавки по сравнению с прототипом позволяет:

1. Снизить длину строчки оксидных включений до 0,3 мм и угар легирующих элементов на 2-3% при наплавке, за счет снижения концентрации оксидов железа и марганца в шлаковой системе.

2. Повысить физико-механические свойства (твердость наплавленного слоя) на 2-6%) за счет увеличения рафинирующей способности флюса при введении оксидов бария.

3. Снизить брак по качеству поверхности на 0,3%) за счет стабилизации процесса горения дуги в связи с введением оксидов натрия и калия.

4. Снизить расход сварочного флюса на 1,2-2%) на 1 кг израсходованной проволоки.

Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей, состоящий из шлака производства силикомарганца, отличающийся тем, что в нем использован шлак, содержащий диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, фторид кальция, оксид магния, оксид марганца, оксид железа, углерод, оксид титана, оксид хрома, оксид натрия, оксид калия, оксид бария, серу и фосфор, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

диоксид кремния 18-47
оксид алюминия 3-27
оксид кальция 9-28
фторид кальция 0,1-1,6
оксид магния 0,3-8,9
оксид марганца 1-13
оксид железа 0,1-1,5
углерод 0,01-0,9
оксид титана 0,01-0,6
оксид хрома 0,01-0,8
оксид натрия 0,01-0,6
оксид калия 0,01-0,5
оксид бария 0,01-3,0
серы не более 0,40
фосфора не более 0,40,

при этом флюс выполнен в виде гранул, имеющих фракцию до 0,45 мм, в количестве до 5%, свыше 0,45 до 2,5 мм - до 95% и фракцию от 2,51 до 3,0 мм в количестве до 1%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к флюсам, предназначенным для электродуговой механизированной наплавки и сварки сталей. Флюс выполнен из шлака производства силикомарганца, содержащего, мас.

Изобретение может быть использовано при подводной механизированной и автоматической мокрой сварке, а также дуговой резке металлических конструкций непосредственно в пресной и морской воде. На поверхности деталей вдоль оси сварки или резки закрепляют водонепроницаемую ленту с активирующим флюсом, по которой осуществляют сварку или резку порошковой проволокой.

Изобретение относится к наплавочным материалам для дуговой наплавки и восстановления изношенных деталей из низколегированных и углеродистых сталей. Плавлено-керамический флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: гранодиорит 5,0-6,0, фторид кальция 3,0-4,0, мрамор 3,5-4,5, титаномагнетит 3,0-4,0, браунит 0,8-1,5, вольфрамат кальция 1,5-2,5, двуокись циркония 1,9-2,5, двуокись кремния 1,5-2,5, ферромарганец 19,0-20,0, графит 5,0-6,0, феррохром 28,0-29,0, флюс АН-22 - остальное.

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной наплавке сталей под флюсом. Флюс состоит из шлака производства силикомарганца, содержащего компоненты в следующем соотношении, мас.%: диоксид кремния 17-48, оксид алюминия 2-27, оксид кальция 6-29, фторид кальция 0,1-3,8, оксид магния 0,7-10,8, оксид марганца 2-35, оксид железа 0,1-2,5, углерод 0,02-3,0, сера не более 0,40, фосфор не более 0,40.
Изобретение относится к электродуговой механизированной наплавке под флюсом, в частности к флюсам, предназначенным для наплавки сталей. Флюс состоит из шлака производства силикомарганца и содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: диоксид кремния 19-48, оксид алюминия 3-28, оксид кальция 10-29, фторид кальция 0,1-1,7, оксид магния 0,7-9,8, оксид марганца 2-19, оксид железа 0,1-2,5, углерод 0,02-0,8, оксид титана 0,15-0,6, оксид хрома 0,01-0,5, сера - не более 0,40, фосфор - не более 0,40.

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано для электродуговой сварки под флюсом сталей аустенитного класса проволоками аустенитно-ферритного класса. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: электрокорунд 24,5-37, волластонит 27,5-35,0, плавиковый шпат 27,5-29,0, марганец металлический 0,5-4,0, ферросилиций 1,0-5,0, хром металлический 1,0-4,0, силикат натрия 7,0-7,5.

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке сталей под флюсом. Флюс содержит пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали в смеси с жидким стеклом и флюс-добавку, состоящую из углеродфторсодержащего материала в смеси с жидким стеклом при следующих их соотношениях, мас.

Изобретение может быть использовано при получении гранулированных плавленых флюсов для сварки и наплавки сталей и сплавов широкого диапазона составов, в частности для сварки углеродистых, легированных сталей и сплавов. В источнике нагрева расплавляют шихту флюса, содержащего оксиды, с размером фракций 0,1-0,5 мм.

Изобретение может быть использовано для автоматической сварки на переменном токе под флюсом теплоустойчивых сталей перлитного класса, применяемых в атомном энергетическом машиностроении. Агломерированный флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: обожженный магнезит 24,4-27,6; электрокорунд 19,8-22,0; синтетический шлак 14,3-17,0; плавиковый шпат 23,0-24,5; титаномагнетитовый концентрат 0,3-0,5; фтористый барий 0,6-1,0; хлористый калий 0,7-1,6; окись циркония 0,8-1,5; марганец металлический 2,0-2,2; ферротитан 0,7-0,9; ферросилиций 0,3-0,5; силикат натрия 7,0-7,5.

Изобретение может быть использовано для лазерного нанесения материала при аддитивном производстве и ремонте металлических компонентов из суперсплавов. Флюс имеет состав компонентов, который обеспечивает образование шлака при охлаждении после процесса лазерного нанесения в количестве не более 5 мас.% и содержит по меньшей мере один компонент, образующий при нагревании во время процесса лазерного нанесения по меньшей мере один газ, который является более тяжелым, чем воздух.
Наверх