BR112018072917B1

BR112018072917B1 - Elétrodo revestido, processo para fabricar um elétrodo, montagem de um revestimento interno e um revestimento externo para um elétrodo, e processo para a soldagem a arco

Info

Publication number: BR112018072917B1
Application number: BR112018072917-5A
Authority: BR
Inventors: Sorin Craciun
Original assignee: Ductil Sa
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2022-08-30
Also published as: CN108883507B; WO2018007364A1; US20190308281A1; KR20190024872A; EP3266560B1; JP2019527137A; PL3266560T3; BR112018072917A2; EP3266560A1; KR102407671B1; CN108883507A

Abstract

A invenção refere-se a um elétrodo revestido que compreende um núcleo metálico central que é circundado, pelo menos em parte, por um revestimento externo que contém rútilo e pelo menos um composto à base e lítio e é isento de feldspato de sódio e feldspato de potássio. De acordo com a invenção, o elétrodo compreende pelo menos um revestimento interno disposto entre o revestimento externo e o núcleo metálico central, em que o dito revestimento interno contém pelo menos um composto à base de sódio e/ou pelo menos um composto à base de potássio. Processo associado para soldar aço inoxidável.

Description

[001] A presente invenção refere-se ao campo de elétrodos revestidos ecológicos do tipo rútilo, com fusão suave, baixa emissão de fumaça e baixa emissão de cromo hexavalente (CrVI) e que têm bons desempenhos de resistência de revestimento e operativos, em que os mesmos são concebidos em particular para a soldagem de aço inoxidável.

[002] A fumaça emitida durante as operações de soldagem, que surge a partir de processos complexos, a saber vaporização/condensação/oxidação ou vaporização/oxidação/ condensação, está entre as detrações associadas à soldagem a arco. Consequentemente, a fumaça de soldagem, cuja natureza e a quantidade constituem uma preocupação crescente em instalações de fabricação, exige o uso de sistemas de proteção, tais como extratores de fumaça, de modo a preservar a saúde dos operadores e membros do pessoal que trabalha próximo.

[003] De um ponto de vista geral, um aço inoxidável é definido como uma liga de ferro cujo teor de cromo nominal é pelo menos 11% em peso. Seu uso é justificado quando uma boa resistência à oxidação e resistência à corrosão são exigidas. Entre os aços inoxidáveis, há diversas subcategorias de aço, a saber:

[004] - aço austenítico, provavelmente mais amplamente usado e frequentemente mencionado pelo nome “série 300” devido à sua classificação de acordo com a padronização dos Estado Unidos, cuja composição é baseada no sistema de ferro/cromo/níquel e o teor total dos elementos Cr, Ni, Mn e Si na liga excede 16% em peso;

[005] - aço martensítico;

[006] - aço ferrítico;

[007] - aço duplex;

[008] - ligas de aço de endurecimento por precipitação; e

[009] - superligas de aço.

[010] Consequentemente, o alto teor do elemento cromo em aço inoxidável significa que, quando estão sendo soldadas, as partículas constituintes da fumaça de soldagem contêm um alto teor de compostos contendo o elemento cromo, a saber cromo trivalente (CrIII), a saber a forma menos tóxica do elemento cromo, e/ou cromo hexavalente (CrVI), uma forma conhecida como sendo altamente tóxica para seres humanos visto que é considerada um carcinógeno.

[011] No caso de aços inoxidáveis de soldagem, o elemento cromo hexavalente (CrVI), resultante da fumaça de soldagem e presente do ar respirado, é, portanto, particularmente regulado devido à sua toxicidade potencial.

[012] Assim, sabendo-se que as regulações em vigor na maioria do países indicam que o valor de exposição média tolerada (AEV) é 5 mg/m3 de ar para partículas de fumaça “inócuas” e que aquele do elemento CrVI contido na fumaça é igual a 0,05 mg/m3, conforme relatado por P. J. Cunat em “Le chrome dans les fumées de soudage des aciers inoxydables”, [Cromo em fumaça de soldagem de aço inoxidável], Matériaux et Techniques, no 1-2 2002, a concentração máxima tolerada de CrVI, a fim de que o mesmo não envolva a necessidade de reduzir o teor de fumaça máximo no ar respirado, precisa ser no máximo 1%, isto é, (0,05/5)x100. Abaixo de 1%, CrVI não é, portanto, um fator limitante da quantidade de fumaça permissível no ar respirado.

[013] Em comparação, visto que o AEV de cromo trivalente (CrIII) é 0,5 mg/m3, sua concentração máxima permissível em fumaça, a fim de não envolver a necessidade de reduzir a fumaça permissível no ar respirado, é 10%.

[014] Além desse quadro, em oficinas de soldagem, a fim de limitar a quantidade de fumaça e a proporção de CrVI no ar respirado por operadores abaixo dos valores máximos permissíveis, com o uso de produtos de soldagem convencionais para aço inoxidável, a ventilação da oficina de soldagem precisa ser muito melhor que aquela necessária quando são usados produtos para aços inoxidáveis convencionais.

[015] Ajustando-se a formulação de um elétrodo revestido convencional, é possível reduzir a fumaça de soldagem na fonte. Essas modificações de formulação, assim, constituem a forma mais eficaz de limitar os efeitos nocivos causados no ambiente do soldador, mesmo antes da instalação de equipamentos frequentemente dispendiosos, tais como extratores de fumaça.

[016] Isso é ainda mais relevante visto que o método de soldagem com um elétrodo revestido, devido a sua facilidade de implantação, é amplamente usado para soldas em espaços confinados em certas oficinas de soldagem ou sítios de trabalho em que é algumas vezes difícil instalar extração de fumaça realmente eficaz.

[017] O princípio da geração de CrVI em fumaça é ilustrado pelas equações [1] e [2] abaixo e baseia-se na formação, durante a soldagem, de certos compostos nocivos que contêm o elemento CrVI, tal como, por exemplo, Na2CrVIO4, K2CrVIO4, NaK3(CrVIO4)2 ou K2NaCrVIF6, resultante da reação dos elementos sódio (Na) e potássio (K) presentes na composição de elétrodo com cromo (Cr): 2Na+Cr+2O2 → Na2CrVIO4 [1] 2K+Cr+2O2 → K2CrVIO4 [2]

[018] Para reduzir os teores desses compostos que contêm o elemento CrVI na fumaça, o documento por S. Kimura, M. Kobayashi, T. Godai e S. Mimato, “Investigations on chromium in stainless steel welding fumes”, Welding Journal, páginas 195s a 203s, julho de 1979, propôs a eliminação, em formulações de revestimento de elétrodo, de todos os ingredientes que contêm os elementos Na e K e a substituição por ingredientes “equivalentes” à base de lítio (Li).

[019] Assim, é conhecida a substituição de feldspatos de Na ou K, tais como KAISi3O8 ou NaAISi3O8, presentes em formulações não ecológicas convencionais por revestimentos de elétrodo com compostos de aluminossilicato à base de Li que têm propriedades muito similares, tais como petalita LiAISi4O10, espodumênio LiAI(SiO3)2 ou eucriptita LiAISiO4, ou a substituição dos silicatos de Na e K padrão por silicato de Li.

[020] Entretanto, essa solução sempre foi difícil de implantar e nunca pôde ser realmente estabelecida como uma prática industrial visto que o uso de aglutinante à base de lítio como substituição para aglutinantes à base de sódio e/ou potássio resulta em elétrodos que têm um revestimento frágil, ou ainda altamente friável, tornando os elétrodos assim formulados inutilizáveis e um ambiente industrial em que os elétrodos são com frequência acidentalmente golpeados ou manuseados grosseiramente, levando à sua rápida deterioração quando não são mecanicamente robustos o suficiente.

[021] Além disso, os compostos à base de Na e K, seja na forma de pós e/ou silicatos líquidos, são convencionalmente usados quase automaticamente nos revestimentos de elétrodos revestidos a fim de dar aos produtos suas boas características de arco, especialmente estabilidade de arco e dinâmica. Essa é a razão pela qual os elétrodos formulados à base de silicato de lítio apenas e, portanto, não contendo Na e K, exibem soldabilidade operacional que é muito inferior àquela de elétrodos padrão.

[022] O documento elaborado a partir da experiência do grupo Boehler Thyssen Welding e publicado por V. E. Spiegel-Ciobanu “Entwicklung schadstoffarmer hoch legierter Cr-Ni-Schweisszusatze-Teil 1: Reduktion des CrVI- Gehalts im Schweissrauch [Desenvolvimento de fios de carga de soldagem com baixo teor de poluente para ligas com alto teor de Cr-Ni-Parte 1: redução do teor de CrVI em fumaça de soldagem]”, Schweissen und Schneiden, 55(4), páginas 198 a 200, maio de 2003, descreve a dificuldade de produzir tais elétrodos de aço inoxidável ecológicos que não contêm Na e K, em particular devido à baixa resistibilidade de seu revestimento, e confirma sua soldabilidade operacional significativamente inferior em comparação com aquela de produtos de aço inoxidável padrão.

[023] Finalmente, embora o princípio de substituir ingredientes contendo os elementos Na e K por ingredientes “equivalentes” à base de Li seja conhecido por muito tempo para reduzir o teor de emissão de fumaça e a quantidade de CrVI na fumaça, apenas o documento por T. Griffiths e A. C. Stevenson “Development of stainless steel welding electrodes having a low level of toxic chromium in the fume”, The 5th International Symposium of the Japan Welding Society, Advanced Technology in Welding, Materials Processing and Evaluation, 5JWS-IV-3, Tóquio, abril de 1990 descreve a fabricação de elétrodos de aço inoxidável formulados a partir exclusivamente de silicato e compostos de Li e que têm um revestimento robusto, com baixas emissões de fumaça e CrVI, e que têm propriedades operacionais que são ditas “satisfatórias”.

[024] Entretanto, na prática, o que ocorre é que as propriedades operacionais desses elétrodos mostraram ser inferiores àquelas de elétrodos do tipo rútilo ditos serem elétrodos de “fusão suave” de modo que, desde a publicação desse documento, nenhum elétrodo desse tipo apareceu no mercado de elétrodo de aço inoxidável.

[025] Além disso, os documentos por D. O'Donnell e R. Bishel, “Stable low fume stainless steel welding electrode”, Inco Alloys International Inc., 1991 e a Patente no U.S. 5.124.530 e o documento por Koike Hiroyuki, “Cr-contained coated electrode”, Nippon Steel Corp., 1989 e o documento JP-A-1249297 propõem elétrodos de aço inoxidável com emissão de fumaça reduzida simplesmente pelo uso de silicatos misturados à base de Na, K e Li.

[026] Entretanto, o uso de silicatos misturados à base de Na, K e Li não reduz o teor de CrVI na fumaça suficientemente, devido à presença de elementos Na e K que resulta na formação inevitável de cromo hexavalente de acordo com os mecanismos de fórmulas [1] e [2] mencionados acima.

[027] Além disso, diversas outras publicações trataram de emissões de fumaça durante a soldagem e pode ser feita menção, a título de indicação, aos seguintes documentos:

[028] - G. Carter, “The effects of basic electrode coating formulation on fume emission rate and in manual metal arc welding of steel”, Welding Institute Members Report 319, 1986;

[029] - J. Dennis, M. French, P. Hewitt, S. Mortazavi e A. Redding, “Control and occupational exposure to hexavalent chromium and ozone in tubular wire arc welding processes by replacement of potassium by lithium or by addition of zinc”, Ann. Occup. Hyg., volume 46, no 1, páginas 33 a 42, 2002;

[030] - T. Griffiths, “Development of stainless steel welding electrodes having a low level of toxic chromium in the fume”, Strasbourg seminar on welding fume: effects, control and protection, Paper 6, Abingdon, RU, The Welding Institute, 1991;

[031] - C. Bonnet, P. Rouault, B. Leduey, F. Richard e E. Bauné, “Amélioration de I'environment du soudeur par le biais de la formulation des consommables de soudage [Aprimoramento no ambiente do soldador por formulação de produtos consumíveis de soldagem]”, Conference Proceedings of the 6th National Welding Workshop “Soudage et Prospective Industrielle [Soldagem e Prospectivas Industriais]”, Tours, França, 21 a 25 de outubro de 2002; e

[032] - E. Bauné, B. Leduey, F. Richard and P. Rouault, “Le soudage des aciers inoxydables à travers des exemples de l’évolution des consommables et des gaz [A soldagem de aços inoxidáveis com exemplos de desenvolvimentos em produtos consumíveis e em gases]”, Proceedings of the CIMATS Colloque Industriel, Technical University of Belfort Montbéliard, 13 de dezembro de 2002.

[033] O pedido de patente europeia no EP 1 570 944 A1 também revela meios de formulação que são baseados na solução convencional de eliminar nas formulações todos os ingredientes contendo os elementos metálicos alcalinos Na e K e na substituição os mesmos por ingredientes “equivalentes” à base de lítio (Li).

[034] Em particular, os compostos à base e Na e à base de K (KAISi3O8 e NaAISi3O8) normalmente presentes são substituídos por compostos à base de Li equivalentes ou similares, tais como espodumênio (LiAI(Si2O6)), petalita (LiAISi4O10) ou eucriptita (LiAISiO4), por exemplo.

[035] Esses elétrodos geram excelentes desempenhos em baixas emissões de fumaça e CrVI mas, entretanto, ainda precisam ser aprimorados visto que permanecem menos satisfatórios, em termos de soldabilidade operacional e resistibilidade de revestimento, do que os elétrodos de “fusão suave de rútilo” padrão, ou seja, elétrodos que têm um único revestimento que tradicionalmente contém os elementos Na ou K.

[036] Dado o estado da técnica, o problema que surge é como aprimorar os elétrodos revestidos destinados a soldar aços inoxidáveis de modo que possam reduzir o teor de emissão de fumaça e o teor de CrVI na in fumaça em relação aos elétrodos de aço inoxidável convencionais padrão, embora tenham obtido uma robustez de revestimento e um nível de soldabilidade operacional em conformidade com os requisitos para os elétrodos desse tipo, especialmente em relação a seu arco, em particular iniciação e estabilização de arco, aparência de microesfera e características de desprendimento de escória.

[037] Em outras palavras, o problema que surge é fornecer uma gama de formulações de elétrodo revestido ecológicas, com um revestimento robusto, do tipo rútilo de fusão suave, destinadas a soldar aços inoxidáveis, o que resulta em um metal depositado (após fusão) cuja composição química está em conformidade com os padrões relacionados aos vários graus de aço inoxidável, em particular aos padrões EN 1600 e AWS A5.4.

[038] A solução da invenção é um elétrodo revestido de acordo com a reivindicação 1.

[039] Dentro do contexto da invenção, o termo “isento de” um dado composto é entendido significado que o dito composto não foi intencionalmente incluído no revestimento considerado e, idealmente, que o dito revestimento não contém o mesmo. Entretanto, a possível presença desse composto na forma de resíduo como impurezas inevitáveis não é excluída, embora não seja desejável. Os elétrodos cujo revestimento, portanto, contém tais resíduos de composto poderiam ser considerados como estando incluídos dentro o campo de proteção fornecido pela presente invenção.

[040] Dependendo do caso, o elétrodo da invenção pode incluir um ou mais dos seguintes recursos técnicos:

[041] - o revestimento externo cobre completamente o revestimento interno.

[042] - pelo menos um aluminossilicato, especialmente pelo menos um feldspato de lítio, é escolhido dentre espodumênio, petalita e eucriptita.

[043] - o núcleo metálico central é produzido a partir de aço inoxidável ou de aço macio.

[044] - o diâmetro do núcleo está entre 1,6 e 6 mm, de preferência, entre 2,5 e 5 mm.

[045] - pelo menos um agente de extrusão é escolhido dentre o grupo formado por carboximetilcelulose (CMC), hidroxietilcelulose, substâncias ou resinas orgânicas solúveis em água, alginato de cálcio, polímeros à base de planta, tais como goma guar, ou outra argila (com uma fórmula típica de Al2O3.2SiO2.2H2O).

[046] - o revestimento externo representa pelo menos 60%, de preferência, cerca de 67%, do revestimento geral, portanto, o revestimento interno representa, de preferência, 33% do revestimento geral.

[047] - o revestimento externo compreende pelo menos cerca de 20% em peso do revestimento de um ou mais elementos metálicos na forma de ligas de ferro de elementos individuais escolhidos dentre manganês, níquel, cromo, molibdênio, ferro, silício, alumínio, nióbio, tântalo e cobre, e suas mesclas, o revestimento externo e interno representa entre 35% e 42% do peso total do elétrodo.

[048] - o revestimento externo representa entre 24 e 28% do peso total do elétrodo.

[049] - o revestimento interno representa entre 11 e 14% do peso total do elétrodo.

[050] - o revestimento externo e/ou o revestimento interno são obtidos a partir de uma mescla seca de revestimentos em pó, formados a partir de pelo menos 40% em peso na formulação seca de partículas com um tamanho de partícula maior ou igual a 100 μm e de pelo menos 10% de partículas finas com um tamanho de partícula menor ou igual a 40 μm.

[051] - o revestimento externo e/ou o revestimento interno contêm, expressos em % em peso no revestimento, de 4 a 18% de carbonatos na forma de pó, de preferência, de 8 a 13% de carbonatos.

[052] - os ditos carbonatos são escolhidos dentre CaCO3 e MgCO3 e podem estar presentes em proporções similares.

[053] A invenção refere-se, ainda, a um processo para fabricar um elétrodo que compreende as seguintes etapas:

[054] - fornecer um núcleo metálico,

[055] - executar uma extrusão concêntrica de um revestimento interno em torno de pelo menos uma parte do dito núcleo metálico, em que o dito revestimento interno contém pelo menos um composto à base de sódio e/ou pelo menos um composto à base de potássio,

[056] - executar uma extrusão concêntrica de um revestimento externo em torno de pelo menos uma parte do revestimento interno, em que o dito revestimento externo contém rútilo e pelo menos um composto à base de lítio e é isento de feldspato de sódio e feldspato de potássio e

[057] - cozer o núcleo metálico revestido em um forno.

[058] De preferência, a extrusão concêntrica do revestimento externo é executada de modo que o dito revestimento externo cubra completamente o revestimento interno.

[059] Além disso, a invenção refere-se a uma montagem de um revestimento interno e um revestimento externo para cobrir um elétrodo, em que o revestimento externo cobre pelo menos uma parte do revestimento interno, em que o dito revestimento externo contém rútilo e pelo menos um composto à base de lítio e é isento de feldspato de sódio e feldspato de potássio e o dito revestimento interno contém pelo menos um composto à base de sódio e/ou pelo menos um composto à base de potássio.

[060] Dependendo do caso, o processo e/ou a montagem de acordo com a invenção podem envolver um revestimento interno e/ou um revestimento externo que têm um ou mais recursos técnicos mencionados na presente descrição.

[061] A invenção também se refere a um processo e soldagem a arco de aço inoxidável em que um elétrodo de acordo com a invenção é usado para produzir pelo menos uma junta soldada em uma ou mais peças de trabalho a serem soldadas e ao revestimento de tal elétrodo. A operação de soldagem a arco por elétrodo revestido começa quando o operador inicia o arco de soldagem tocando/esfregando a ponta de seu elétrodo na peça de trabalho, em que o dito elétrodo e a dita peça de trabalho forma uma parte integrante da instalação elétrica, da mesma forma que o gerador de soldagem, em que esses são conectados uns aos outros por meio da combinação de cabos da instalação e da conexão terra. O calor intenso assim produzido faz com que a ponta do elétrodo e o metal base se fundam no ponto de impacto do arco. O metal é, então, transferido através do arco para a peça de trabalho. O metal é assim depositado na peça de trabalho progressivamente conforme o elétrodo é consumido por ser fundido. O operador precisa, então, garantir que o arco seja sustentado mantendo-se a ponta do elétrodo a uma certa altura acima da peça de trabalho e movendo-se a mesma a uma velocidade uniforme ao longo da peça de trabalho. Embora a solda esteja sendo depositada, uma quantidade suficiente de calor é mantida a fim de fundir a ponta do elétrodo e a zona subjacente ao arco na peça de trabalho a ser soldada.

[062] Em geral, um elétrodo revestido para soldagem a arco é uma haste eletricamente condutiva, chamada de núcleo, circundada por uma cobertura aderente, usualmente chamada de revestimento, da ponta da qual o arco de soldagem emana. A energia do arco é assim usada como um meio de aquecimento das peças de trabalho a serem unidas.

[063] Durante o desenvolvimento do elétrodo revestido, o núcleo metálico é, de modo geral, escolhido, assim que possível, de tal forma que sua composição química corresponda ao grau do metal base a ser soldado. Entretanto, o mesmo pode ser também produzido a partir de aço macio, ou seja, que não contêm praticamente nenhum elemento formador de liga com exceção de uma pequena quantidade de manganês, em que os elementos formadores de liga essenciais para depositar o grau desejado, então, sã fornecidos pelo revestimento—em que o mesmo é, então, chamado de elétrodo “sintético”. Qualquer que possa ser o caso, o teor de elementos formadores de liga do revestimento nunca é zero, visto que esse teor não zero torna possível aprimorar as propriedades mecânicas da solda e compensar as perdas devido à volatilização dos elementos metálicos durante a fusão do elétrodo quando um núcleo ligado, cuja composição é próxima àquela do metal a ser depositado, é usado, ou fornecer os elementos formadores de liga necessários para sintetizar a composição do metal a ser depositado quando um núcleo de aço macio é usado.

[064] O revestimento tem influência crucial sobre as características de soldagem e as propriedades resultantes do metal depositado. Seus principais papéis não são apenas elétricos e mecânicos, mas também metalúrgicos.

[065] As funções principais que os ingredientes na composição de revestimento precisam fornecer são numerosas. A maioria dos constituintes pode ter mais de uma função e a combinação de diversos constituintes dependendo dos teores exatos pode permitir que uma função particular seja atingida.

[066] Os vários constituintes de revestimento podem ser assim classificados em várias famílias, a saber os constituintes na forma de pó e os constituintes na forma líquida.

[067] Os constituintes na forma de pó são, em particular:

[068] - agentes para blindar o metal depositado, isto é, os formadores de gás de blindagem e os constituintes de escória. Os formadores de gás de blindagem são minerais em pó cuja decomposição gera gás (CO2, CO, HF, H2, H2O na forma de vapor, etc.) e blinda o metal em trânsito no arco de soldagem a partir do ar ambiente. Os constituintes de escória são minerais em pó que são transformados para formar a escória que envolve as gotas de metal em trânsito no arco e que, em solidificação na microesfera de solda, blindam a mesma da atmosfera externa;

[069] - agentes desoxidantes, que são minerais em pó que permitem a purificação da solda pela formação e, então, decantação dos óxidos e sulfetos formados;

[070] - iniciadores e estabilizadores de arco, que são materiais minerais e metálicos que auxiliam na iniciação do arco de soldagem entre a ponta do elétrodo e a peça de trabalho a ser soldada e mantêm o mesmo estável;

[071] - elementos formadores de liga (também agentes desoxidantes ou agentes redutores), que são materiais metálicos que auxiliam a aliviar as perdas por volatilização no arco dos elementos constituintes do núcleo metálico e enriquecer a microesfera de solda com elementos metálicos, ou sintetizar a composição do metal a ser depositado quando o elétrodo é formulado a partir de um núcleo de aço macio;

[072] - agentes para regular a viscosidade da escória, que são materiais metálicos e minerais que tornam possível controlar a faixa de fusão e o tempo que a escória leva para solidificar sob resfriamento. Em particular, os elementos reconhecidos como sendo tensoativos potentes mostram ser muito eficazes;

[073] - agentes para regular a eficácia do elétrodo, isto é, a razão entre a massa de metal depositado e a massa de núcleo fundido, em que os mesmos são materiais metálicos para ajustar a taxa de deposição do elétrodo; e

[074] - agentes de extrusão, que são materiais orgânicos que tornam possível, em combinação com os aglutinantes e os pós usados, obter boa consistência da pasta e aquisição pelo último de suas propriedades reológicas para o propósito de extrusão do mesmo. Uma boa consistência da pasta frequentemente torna possível atingir boa resistibilidade de revestimento após o cozimento.

[075] Além disso, os constituintes na forma líquida são especialmente os aglutinantes, que mais frequentemente são silicatos líquidos usados para aglomerar os pós secos que constituem o revestimento antes de a pasta que permite que a extrusão ocorra ser formada.

[076] A mescla que constitui a composição de revestimento para fabricação de um elétrodo revestido é preparada em m método de operação que compreende as etapas a seguir.

[077] Os ingredientes na forma seca que tem que constituir a composição de revestimento são primeiramente pesados e mesclados de modo a obter uma mescla uniforme. Um aglutinante (ou diversos aglutinantes) é (são), então, adicionado a fim de umidificar a mescla seca dentro de um misturador.

[078] Após as propriedades reológicas da pasta e revestimento terem sido avaliadas, o último é formado e, então, uma extrusão concêntrica do revestimento em torno dos núcleos metálicos, pré-cortados no tamanho necessário, é executada por meio de uma presa de elétrodo.

[079] Isso, portanto, resulta em concentricidade de elétrodo ou centralização do revestimento extrudado em torno dos núcleos. Uma boa centralização é necessária para a qualidade do produto final. As pontas dos elétrodos precisam, então, ser preparadas escovando-se o revestimento. A ponta de inicialização dos elétrodos é usualmente preparada por grafitização ou aluminização,dependendo da natureza do produto.

[080] Finalmente, após os elétrodos terem sido pré-secos na atmosfera ambiente, os mesmos são cozidos em um forno. Essa operação de cozimento pode ser executada, opcionalmente em etapas, até uma temperatura de cerca de 350 a 500 °C.

[081] A presente invenção será mais bem compreendida agora devido às explicações detalhadas a seguir.

[082] Baixa Emissão de Fumaça e Baixo Teor de CrVI

[083] A fim de reduzir consideravelmente os teores de compostos contendo o elemento CrVI na fumaça, os meios de formulação empregados consistem em fornecer um elétrodo revestido que tem um revestimento interno e um revestimento externo e adotar a solução de eliminar nas formulações do revestimento externo todos os ingredientes contendo os elementos metálicos alcalinos Na e K e na substituição dos mesmos por ingredientes “equivalentes” à base de lítio (Li).

[084] Assim, os compostos à base de Na e à base de K (KAISi3O8 e NaAISi3O8) normalmente presentes são substituídos no revestimento externo por compostos à base de Li equivalentes ou similares, tais como espodumênio (LiAI(Si2O6)), petalita (LiAISi4O10) ou eucriptita (LiAISiO4), por exemplo.

[085] A função principal desses compostos usados como constituintes de revestimento é controlar a viscosidade da escória líquida, auxiliar a formar a escória e, portanto, blindar o metal depositado, e auxiliar a estabilizar o arco durante a soldagem.

[086] Mas a viscosidade dos silicatos de lítio usados dentro do contexto da invenção é, de modo geral, muito baixa, isto é, tipicamente, de 0,02 a 0,05 Pascal-segundo (Pa*s) (15 a 50 centipoise (cp)) à temperatura ambiente (20 °C) e, portanto, muito menor que aquelas de silicatos de Na e/ou K convencionais, cuja faixa de viscosidade é, tipicamente, de 0,15 a 0,6 Pa^s (150 a 600 cp). A densidade do silicato de lítio usado dentro do contexto da invenção é cerca de 1,2.

[087] Consequentemente, devido à alta fluidez e às propriedades reológicas muito específicas do silicato de lítio recomendado dentro do contexto da solução convencional de eliminar nas formulações todos os ingredientes contendo os elementos metálicos alcalinos Na e K e substituir os mesmos por ingredientes “equivalentes” à base de lítio (Li), dificuldades substanciais surgem em vários estágios no processo para fabricar os elétrodos de aço inoxidável ecológicos, em particular:

[088] - a baixa viscosidade do silicato de Li resulta em uma falta de pegajosidade do último e, consequentemente, resulta em dificuldades, por um lado, para obter boa plasticidade da pasta usada para sua preparação durante as etapas de mistura/umedecimento e, por outro lado, para compactar e extrudar a pasta e para formar a mesma em torno do núcleo metálico do elétrodo;

[089] - a natureza do silicato de Li causa um efeito de fragilização no revestimento, que ocorre durante o ciclo de cozimento de elétrodo final.

[090] Assim, os elétrodos assim obtidos têm revestimentos que são menos fortes do ponto de vista mecânico (resistência a impacto, queda, esfregação, flexão, etc.) enquanto os mesmos estão sendo embalados, transportados e subsequentemente usados em um ambiente industrial, do que elétrodos de fusão suave de rútilo padrão. Esses elétrodos também exibem soldabilidade operacional mais baixa do que elétrodos do tipo fusão suave.

[091] Para aliviar as dificuldades mencionadas acima, é proposto um elétrodo com múltiplos revestimentos que compreende pelo menos um revestimento externo e um revestimento interno dispostos entre o núcleo metálico e o revestimento externo, em que o revestimento externo é isento de compostos de Na e K e o revestimento interno contém compostos de Na e/ou K.

[092] De uma forma inesperada, os compostos de Na e K, mesmo contidos em quantidades pequenas no material de revestimento geral do elétrodo, ou seja, considerando-se os revestimentos interno e externo globalmente, podem ainda fornecer bom desempenho operativo de soldagem e robustez quando os ditos compostos não estão uniformemente dispersos no revestimento geral, mas, em vez disso, localizado em maior proporção, até mesmo exclusivamente, próximos ao núcleo metálico central do elétrodo. Dessa forma, os compostos de Na e K são posicionados o mais próximo possível à área do arco de soldagem e podem assegurar bons desempenhos operativos.

[093] Devido à invenção, é assim possível formular um elétrodo que tem, em seu revestimento geral, uma distribuição espacial de compostos de Na e K que é controlada de modo a reduzir emissões de fumaça e CrVI em relação aos elétrodos de fusão suave de rútilo padrão, enquanto têm desempenhos de soldagem e resistibilidade similares àqueles obtidos com aqueles elétrodos de fusão suave de rútilo padrão.

[094] A Tabela 1 abaixo ilustra, para um elétrodo de grau 308L com um núcleo central produzido a partir de aço inoxidável do tipo 308L e que tem um diâmetro de 3,2 mm, a base de formulação de um revestimento externo e um revestimento interno de acordo com a invenção (faixas de valores em %).

[095] De acordo com a invenção, o elétrodo pode ter também um diâmetro de 2,5 mm, 3,2 mm, 4,0 mm ou 5,0 mm.

[096] A presença dos compostos à base de Na e à base de K no revestimento externo origina-se de traços residuais desses elementos. A despeito das precauções tomadas, a formulação do revestimento externo pode não ser, portanto, completamente isenta dos elementos Na e K, que estão na forma de impurezas que são inevitáveis, mas não intencionalmente adicionadas.TABELA 1

[097] A Tabela 2 abaixo ilustra, para dois elétrodos (A e B) do tipo 308L, com um núcleo central de diâmetro de 3,2 mm produzido a partir de aço inoxidável do tipo 308L, em que os mesmos são formulados na mesma base de formulação e a partir do mesmo silicato de lítio introduzido na forma líquida em uma quantidade fixa para umedecimento, a influência da escolha do tipo de feldspato sobre a quantidade de cromo hexavalente na fumaça de soldagem gerada por esses elétrodos.

[098] O elétrodo de Fórmula A foi formulado a partir de uma mescla de pós secos de acordo com a técnica anterior, enquanto o elétrodo de Fórmula B consistiu em pós secos de acordo com a invenção, em que ambas as formulações são fabricadas por meio de um silicato de lítio de acordo com a invenção.

[099] As porcentagens (%) são expressar como % em peso no constituinte em questão.TABELA 2

[0100] Pode-se notar que, na Tabela 2, o teor de Li2O de 0,48 % é o Li2O que é proveniente exclusivamente do silicato (parte seca), enquanto a Tabela 1, o teor de Li2O entre 1 e 2% representa o Li2O total (proveniente do silicato mais o espodumênio).

[0101] Conforme a Tabela 2 mostra, o elétrodo B de acordo com a invenção resulta em fumaça contendo 3 vezes menos CrVI que com o elétrodo A. Considerando-se a taxa de emissão de fumaça expressa em mg/min, o elétrodo B de acordo com a invenção libera 4 vezes menos CrVI.

[0102] Similarmente, a taxa de emissão de fumaça do elétrodo B de acordo com a invenção é grandemente reduzida em comparação com aquela do elétrodo A.

[0103] De fato, o elétrodo B tem um revestimento externo formulado a partir de espodumênio como substituto para os feldspatos de Na e K usados no elétrodo A, enquanto o revestimento interno é formulado a partir de espodumênio e ardósia em pó como um sílico-aluminato específico que tem baixo teor de K.

[0104] A ardósia em pó, também chamada de sericita, é uma rocha argilácea metamórfica multimineral produzida a partir de um agregado de minerais e substâncias coloidais. Sua composição essencialmente mineral inclui quartzo, mica, clorito, sericita e óxidos de ferro com manchas/nós ocasionais de minerais como granada, pirita, andulasita.

[0105] O uso de ardósia em pó como um material de sílico-aluminato de acordo com a invenção tem a vantagem particular de assegurar simultaneamente bom comportamento de extrusão e boa soldabilidade, enquanto contém um baixo teor de K.

[0106] Além disso, dentro do contexto da presente invenção, é também vantajoso considerar agentes de extrusão para formular os elétrodos revestidos.

[0107] Em geral, esses são materiais orgânicos que, em combinação com aglutinantes e pós usados, tornam possível obter boa consistência da pasta e aquisição pelo último de suas propriedades reológicas de modo que possa ser extrudado em torno do núcleo metálico do elétrodo.

[0108] Adicionalmente, a boa consistência de pasta torna possível atingir uma boa resistibilidade de revestimento após o cozimento. Além disso, os agentes de extrusão têm que ser escolhidos criteriosamente, visto que secar os elétrodos resulta, dentro do revestimento, em sua decomposição em cinzas, cuja natureza hidroscópica é prejudicial aos elétrodos.

[0109] Considerando-se tudo isso, dentro do contexto da presente invenção, certos agentes de extrusão constituintes de revestimentos de elétrodo convencionais, que tradicionalmente contêm os elementos Na ou K, foram substituídos no revestimento externo por outros compostos que não contêm nenhum desses elementos.

[0110] Assim, recomenda-se dentro do contexto da presente invenção proscrever os agentes de extrusão frequentemente empregados, tais como alginatos de Na ou K, o revestimento interno e externo e substituir os mesmos por agentes de extrusão adequados de acordo com a invenção, tais como carboximetilcelulose (CMC), hidroxietilcelulose ou qualquer outra substância ou resina solúvel em água, alginato de cálcio, polímeros à base de planta, tais como goma, talco (com uma fórmula típica de 3MgO.4SiO2.H2O) ou outra argila (com uma fórmula típica de AI2O3.2SiO2.2H2O).

[0111] Vantajosamente, o revestimento interno pode conter pelo menos um agente de extrusão contendo Na e/ou K, de modo a manter o desempenho de soldagem operativo e desempenho de resistência similares àqueles de elétrodo do tipo fusão suave.

[0112] Isso é ilustrado na Tabela 3, pela diferença entre o elétrodo C do tipo fusão suave, que tem um único revestimento em que os agentes de extrusão contêm Na e K de acordo com a técnica anterior, e o elétrodo D, que está em conformidade com a invenção e em que os agentes de extrusão à base de Na e à base de K foram substituídos por agentes de extrusão isentos de Na e K no revestimento externo. Os elétrodos são do mesmo diâmetro de 3,2 mm e fabricados a partir de silicato de Li.

[0113] Além disso, para produzir formulações de elétrodo de aço inoxidável ecológicas de acordo com a invenção, é vantajoso substituir, no revestimento externo, os aglutinantes à base de Na e/ou à base de K normalmente usados com aglutinantes puramente à base de Li.

[0114] Os aglutinantes são, de modo geral, silicatos aquosos usados na forma líquida para aglomerar os pós secos que constituem o revestimento antes de a pasta usada para extrusão ser formada. A quantidade de silicato usada precisa ser tal que um filme fino seja criado entre as partículas de pó, em que o silicato ou os silicatos atuam como um agente de formação de ponte entre as partículas de pó.

ROBUSTEZ DE REVESTIMENTO DOS ELÉTRODOS REVESTIDOS

[0115] Em conformidade com as regras de formulação de acordo com a invenção, é possível que os elétrodos de aço inoxidável ecológicos tenham um revestimento robusto após terem sido cozidos e sejam fabricados e uma escala industrial sob condições satisfatória.

[0116] A fim de avaliar quantitativamente a robustez de revestimento dos elétrodos fabricados no curso do desenvolvimento, diversos testes foram executados:

[0117] - teste de flexão: os elétrodos são flexionados em um cilindro que tem um diâmetro que depende do diâmetro do elétrodo. Para um elétrodo de diâmetro de 2,5 mm, o diâmetro de flexão é 230 mm. Para um elétrodo de diâmetro de 3,2 mm, o diâmetro de flexão é 300 mm. Para um elétrodo de diâmetro de 4,0 mm ou 5,0 mm, o diâmetro de flexão é 540 mm. Os recursos avaliados são aderência de revestimento ao núcleo central e coesão de revestimento;

[0118] - teste de queda: esse teste consiste em deixar cair sucessivamente dez elétrodos, obtidos a partir da mesma rodada de fabricação, de uma altura de 75 cm em uma superfície metálica e em expressar a robustez de seus revestimentos com uma fração em peso da perda de revestimento após uma queda. Os recursos avaliados são aderência de revestimento ao núcleo central e resistência a choque;

[0119] - teste de vibração: uma caixa plástica é parcialmente preenchida com elétrodos (40% do volume interno da caixa permanece livre) e é submetida a condições de vibração durante 2 minutos em um equipamento de peneira industrial mecanizado. O recurso avaliado é a resistência à abrasão.

[0120] Para cada elétrodo, os resultados são expressos em termos de perda de peso, seguindo a relação:

[0121] Perda de peso (%) = 100 x (peso inicial do elétrodo - peso final do elétrodo) / peso inicial do elétrodo.

[0122] Para os testes de queda e flexão, o resultado expresso para cada tipo de elétrodos corresponde à média calculada para os dez elétrodos do tipo em questão.

[0123] Para os testes de vibração, qualquer que seja o diâmetro de elétrodo, 40% da caixa plástica permanecem vazios.

[0124] Os resultados dados na Tabela 3 mostram que o uso simultâneo/combinado dos ingredientes “ecológicos”, a saber silicato de Li, espodumênio e composto isento de Na/K no revestimento externo e silicato de Li, espodumênio e um aluminossilicato de baixo teor de K no revestimento interno, leva a elétrodos de aço inoxidável de acordo com a invenção (B) que têm um revestimento cuja resistência mecânica é similar àquela de elétrodos padrão.

[0125] Esses resultados mostram que, controlando-se adequadamente o silicato de lítio usado, e também a os parâmetros de formulação/fabricação, é possível atingir níveis de robustez de revestimento que são equivalentes àqueles de elétrodos de aço inoxidável ecológicos padrão, ou seja, em que menos que cerca de 2%, ainda menos que cerca de 1,5% do revestimento são perdidos após uma queda em relação aos elétrodos que têm um diâmetro de núcleo de 3,2 mm ou menos. É também importante perceber que, durante a soldagem, nenhum sinal de fragilização do revestimento é observado quando exposto ao calor do arco que se propaga ao longo do elétrodo. Assim, a fusão do revestimento durante a soldagem atende os requisitos para tais elétrodos e fusão suave.

[0126] Os testes de flexão também confirmaram a boa robustez do revestimento nos elétrodos ecológicos formulados a partir de silicato de lítio de acordo com a presente invenção.

[0127] Os testes cruzados foram executados com elétrodos de aço inoxidável convencionais (tipo A) fabricados a partir de feldspatos e silicatos à base de Na/K, e elétrodo do tipo B, cujo revestimento externo é fabricado a partir de espodumênio e silicato de Li isento de Na/K e cujo revestimento interno é fabricado a partir de espodumênio e sílico-aluminato de baixo teor de K, em particular ardósia em pó e silicato de Li de acordo com a invenção. Os resultados dados na Tabela 4 demonstram uma resistência similar para os tipos A e B.

[0128] A Tabela 3 mostra os resultados obtidos com elétrodos dos tipos A e B, do grau 308L e que têm um diâmetro de 3,2 mm.

[0129] A Tabela 4 mostra os resultados de testes comparativos similares executados para outros graus e diâmetros de elétrodos que têm composições de revestimento de acordo com a técnica anterior ou com a invenção.

[0130] Os resultados demonstram que o efeito negativo sobre a resistência de revestimento dada pelos vários compostos de Li (principalmente o aglutinante) podem ser compensados através da formulação de revestimento particular de acordo com a invenção, que é robusta, praticamente insensível quando estresses de abrasão e flexão são aplicados. A aderência de revestimento no fio de haste é também boa; mesmo ligeiramente inferior em relação ao elétrodo da técnica anterior. O revestimento de acordo com a invenção é robusto o suficiente quando submetido a choque (queda).TABELA 3

TABELA 4

DESEMPENHO OPERACIONAL DE ELÉTRODOS REVESTIDOS, EM PARTICULAR FUSÃO SUAVE E DESPRENDIMENTO DE ESCÓRIA

[0131] A fusão reflete a maneira em que o elétrodo se funde durante a soldagem. A mesma caracteriza a transferência de revestimento fundido e gotículas de metal que ocorre entre o elétrodo, que é consumido, e a poça de solda na peça de trabalho a ser soldada.

[0132] A fusão que ocorre com a transferência de gotículas predominantemente finas é denominada “fusão suave”. A mesma é caracterizada nesse caso por um ruído regular, de baixa intensidade de som, em que um ligeiro crepitar é sobreposto e é um sinal de conforto operacional óbvio do soldador.

[0133] A fusão suave é acompanhada por uma quantidade muito baixa de respingo durante a soldagem. Essas partículas de respingo, quando existem, são muito finas e representam as quantidades de metal que são ejetadas do arco durante a soldagem ou que resultam do borrifo das gotículas de metal líquido na poça de solda.

[0134] Na soldagem plana, a linha de escória é a linha que define o limite entre a poça de solda, ou seja, o metal líquido, na ponta do elétrodo e a escória líquida flutuando na superfície.

[0135] Visto que a mesma define o tamanho da poça de solda, o formato e a estabilidade da linha de escória determinam o formato e a regularidade da microesfera de solda subjacente e, em particular, a fineza e a regularidade das estriações na superfície da microesfera de solda após a solidificação.

[0136] Para um elétrodo de “fusão suave”, a linha de escória é, de modo geral, muito próxima à ponta do elétrodo atrás da base do arco.

[0137] A formulação de um elétrodo de fusão suave precisa ser, portanto, tal que a linha de escória pareça calma e estável, visto que, de outro modo, a mesa pode constituir um impedimento para o soldador e gerar defeitos de superfície na microesfera (estriações relativamente pronunciadas e irregularmente espaçadas, etc.) ou mesmo inclusões de escória no depósito.

[0138] Em geral, a formulação de um elétrodo de fusão suave precisa permitir que uma fusão estável e uma linha de escória estável sejam obtidas.

[0139] Além do aspecto operacional durante a soldagem, um elétrodo de aço inoxidável de fusão suave é caracterizado por:

[0140] - em soldagem de filete horizontal, uma aparência de microesfera, de modo geral, plana ou mesmo côncava;

[0141] - estriações finas regularmente afastadas;

[0142] - uma microesfera de solda estável e regular;

[0143] - obviamente, uma microesfera sem defeitos, tais como canais, adesão de escória, rachaduras ou poros; e

[0144] - fácil desprendimento de escória ou mesmo escória autodesprendível, sobre seu comprimento inteiro ou sobre certas partes.

[0145] Nas formulações de rútilo de fusão suave, elementos tensoativos, tais como Sb, Bi, Se, Te e S, precisam ser controlados criteriosamente nos revestimentos a fim de obter bom desprendimento de escória sem afetar o desempenho operacional e/ou a resistibilidade do revestimento do produto.

[0146] A visibilidade de poça de solda é também usada para qualificar as condições operacionais. De fato, se a poça de solda puder ser facilmente vista, isso significa que a mesma não interfere na escória, o que torna o elétrodo facilmente controlável pelo soldador.

[0147] Vantajosamente, um bom aspecto de microesfera significa uma microesfera que é côncava, com formato regular, que tem ondulações finas e regulares e com cor prata.

[0148] Um bom estabelecimento de arco significa que, quando o elétrodo é tocado pela peça de trabalho, a ignição de arco ocorre instantaneamente. Testes de restabelecimento de arco (também chamado restabelecimento a frio) foram também executados. Após iniciar o processo de soldagem, o arco é interrompido alguns segundos, tipicamente entre 7 e 10 segundos, de modo que o elétrodo se torne mais frio. Então, o elétrodo é tocado pela peça de trabalho. Um bom restabelecimento de arco significa que a ignição de arco ocorre instantaneamente, aquecendo-se o elétrodo na peça de trabalho apenas uma vez. Isso é um recurso vantajoso visto que aquecer o elétrodo na peça de trabalho diversa vezes pode destruir localmente o revestimento.

[0149] Testes comparativos foram executados com elétrodos dos graus 308L formulados em um núcleo de diâmetro de 3,2 mm produzido a partir de grau 308L, em posições de soldagem de filete plano e horizontal. Com o uso de uma intensidade de corrente de 110 A. A avaliação foi realizada variando-se os resultados em uma escala que abrange entre 1 a 10, em que o número 10 corresponde ao desempenho mais alto atingível, a saber fusão suave, arco estável, pouco ou nenhum respingo e uma microesfera de solda que é atrativa, sólida, limpa, uniforme, brilhante e finamente estriada, com bom umedecimento. Pode-se notar que na Tabela 4 que os elétrodos de tipo B exibem desempenhos de soldagem operativos superiores em relação aos elétrodos de tipo A. As condições de teste são indicadas abaixo:

[0150] ■ Fonte de soldagem: FLEX 4000CEL,OCV=80V

[0151] ■ Material base da peça de trabalho a ser soldada: 304L

[0152] ■ Posições de soldagem: plana (PA) e filete horizontal (PB)

[0153] ■ Polaridade: DC+ TABELA 5

[0154] Os resultados desses testes podem ser estendidos aos valores de intensidade de corrente de 80 A,115 A, 150 A e 200 A usados para soldagem com elétrodos que têm diâmetros de 2,5, 3,2, 4,0 e 5,0 mm , respectivamente. Outros testes com elétrodos do grau 309L ou 316L geraram resultados similares. As condições de operação para cada diâmetro de elétrodo são dadas na Tabela 6.TABELA 6

[0155] Durante os testes, os elétrodos de acordo com a invenção (tipo B) exibiram uma transferência de metal de arco muito estável e suave, isenta de respingo. O estabelecimento e o reestabelecimento foram bons. A microesfera de solda é quase plana, tendo um bom aspecto de cor prata, com ondulações finas e regulares. A poça de solda é bastante clara e visível durante a soldagem. A remoção de escória é boa, algumas vezes até mesmo com autoliberação. Adicionalmente, uma quantidade mais baixa de fumaças foi notada. O resultado da avaliação de comportamento de soldagem é resumido na tabela 5.

SENSIBILIDADE AO FENÔMENO DE CRAQUEAMENTO

[0156] Os fenômenos de craqueamento foram investigados abordando-se o valor de diâmetro potencialmente mais sensível, ou seja, 5,0 mm. Os testes focaram em rachaduras que ocorrem após o ciclo de cozimento, assim como nas condições de secagem, especialmente na dinâmica de perda de água.

[0157] As investigações anteriores demonstraram que a sensibilidade ao craqueamento está fortemente ligada à quantidade de hidratação existente no revestimento no momento de cozimento. Quanto mais alto o nível de hidratação, mais alta a probabilidade de ocorrência de rachaduras. Portanto, quanto maior a quantidade de hidratação liberada pelo revestimento durante o período de secagem ao ar (tempo entre as fases de extrusão e cozimento), mais fácil a eliminação de rachaduras.

[0158] Visto que as condições ambientas exercem também um papel crucial na taxa de desidratação, portanto, no aparecimento de rachaduras, os elétrodos de acordo com a técnica anterior (tipo A) e de acordo com a invenção (tipo B) foram expostos em diferentes locais, caracterizados por temperatura e umidade relativa diferentes, conforme mostrado na Tabela 8.

[0159] Os resultados dados na Tabela 7 mostram que o tipo B de acordo com a invenção permite praticamente uma taxa de liberação de água durante a fase de secagem ao ar que é duas vezes mais rápida que o tipo A de acordo com a técnica anterior. Adicionalmente, a série de tipo A precisa de um período de secagem ao ar significativamente mais longo (24 horas vs. 8 horas para o tipo B) e/ou condições de exposição mais favoráveis, ou seja, espaços secos. Mesmo nessas condições, o risco de craqueamento permanece alto.

[0160] Para o tipo B, em condições normais de tempo de secagem ao ar de 48 horas, um risco de craqueamento muito baixo é antecipado. Além disso, o tempo de secagem mais curto atingível levou a uma redução de Trabalho em Progresso (WIP). De fato, os elétrodos são extrudados, mas ainda aguardam para serem cozidos em fornos; quanto mais curto o período de tempo entre as fases de extrusão e cozimento, mais alta a eficácia, com um efeito positivo relevante sobre a eficácia de produção.TABELA 7

TABELA 8

*As diferenças em condições ambientais entre a câmara de conservação e o ambiente de produção são as seguintes: nenhuma corrente de ar, condições estáveis e sem risco de captação de umidade na câmara de conservação.

Claims

1. ELÉTRODO REVESTIDO, que compreende um núcleo metálico central que é circundado, pelo menos em parte, por um revestimento externo que contém rútilo e pelo menos um composto à base de lítio, sendo que o elétrodo é caracterizado por compreender, ainda, pelo menos um revestimento interno disposto entre o revestimento externo e o núcleo metálico central, em que o dito revestimento interno contém rútilo e pelo menos um composto aluminossilicato à base de sódio e/ou pelo menos um composto aluminossilicato à base de potássio.

2. ELÉTRODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um único revestimento interno, em que o dito revestimento interno forma uma cobertura sobre pelo menos uma parte do núcleo metálico central e o revestimento externo forma uma cobertura sobre pelo menos uma parte do dito revestimento interno.

3. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo revestimento externo conter a porcentagem (%) em peso de cada composto que é expressa em relação ao peso total do dito revestimento externo: - 5 a 45% em peso de pelo menos um aluminossilicato à base de lítio ou 0,2 a 3% de lítio oriundo de pelo menos um aluminossilicato à base de lítio; - pelo menos um agente de extrusão; - silicato de lítio como aglutinante; e - 10 a 55% em peso de um ou mais elementos metálicos na forma de ligas de ferro ou de elementos individuais.

4. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela proporção total de Na e K no revestimento externo ser menor ou igual a 0,14% em peso, expressa como uma porcentagem em peso total do dito revestimento externo.

5. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela proporção total de Na2O e K2O no revestimento externo ser menor ou igual a 0,35% em peso, expressa como uma porcentagem em peso total do dito revestimento externo.

6. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo revestimento externo conter 1 a 4% de Li2O, expressos como uma porcentagem em peso total no dito revestimento externo.

7. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo revestimento interno conter a porcentagem (%) em peso de cada composto que é expressa em relação ao peso total do revestimento interno do elétrodo: - 5 a 30% em peso de pelo menos um aluminossilicato à base de lítio ou 0,1 a 1% de lítio oriundo de pelo menos um aluminossilicato à base de lítio; - silicato de lítio como aglutinante; e - 10 a 55% em peso de um ou mais elementos metálicos na forma de ligas de ferro ou de elementos individuais.

8. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo aluminossilicato à base de sódio e/ou aluminossilicato à base de potássio ser ardósia em pó.

9. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo revestimento interno conter pelo menos um agente de extrusão e/ou pelo menos um agente de iniciação e estabilização de arco que contém Na e/ou K.

10. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela proporção total de Na2O e K2O no revestimento interno ser maior ou igual a 0,4% em peso, expressa como uma porcentagem em peso total no dito revestimento interno.

11. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pela proporção total de Na2O e K2O no revestimento interno ser menor ou igual a 1% em peso, expressa como uma porcentagem em peso total no dito revestimento interno.

12. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pela proporção total de Na e K no revestimento interno ser maior ou igual a 0,15% em peso, expressa como uma porcentagem em peso total no dito revestimento interno.

13. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pela proporção total de Na e K no revestimento interno ser menor ou igual a 0,40% em peso, expressa como uma porcentagem em peso total no dito revestimento interno.

14. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo revestimento interno conter 0,8 a 2,5% de Li2O, expressos como uma porcentagem em peso total no dito revestimento interno.

15. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pela razão ponderal entre o revestimento externo e interno estar na faixa de 1,5/1 a 2,5/1.

16. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo revestimento externo e/ou o revestimento interno conter, expressos como uma porcentagem em peso no revestimento, pós usados para constituir o revestimento nas seguintes proporções: - 0,8 a 18,5% de AI2O3; - 5 a 40% de SiO2; - 15 a 45% de TiO2; - 1,4 a 4,2% de CaO; - 1,4 a 4,2% de MgO; e - 0,5 a 10% de CaF2.

17. ELÉTRODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo revestimento externo e/ou o revestimento interno conter, expressos como uma porcentagem em peso total no revestimento de elétrodo, elementos que servem para constituir o revestimento nas seguintes proporções: - 0,4 a 10,0% de Al; - 2,0 a 19,0% de Si; - 9,0 a 27,0% de Ti; - 1 a 3,0% de Ca; e - 0,8 a 2,5% de Mg.

18. PROCESSO PARA FABRICAR UM ELÉTRODO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado por compreender as seguintes etapas: - fornecer um núcleo metálico, - executar uma extrusão concêntrica de um revestimento interno em torno de pelo menos uma parte do dito núcleo metálico, em que o dito revestimento interno contém rútilo e pelo menos um composto aluminossilicato à base de sódio e/ou pelo menos um composto aluminossilicato à base de potássio, - executar uma extrusão concêntrica de um revestimento externo em torno de pelo menos uma parte do revestimento interno, em que o dito revestimento externo contém rútilo e pelo menos um composto à base de lítio, e - cozer o núcleo metálico revestido em um forno.

19. MONTAGEM DE UM REVESTIMENTO INTERNO E UM REVESTIMENTO EXTERNO PARA UM ELÉTRODO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizada pelo dito revestimento externo cobrir pelo menos uma parte do revestimento interno, em que o revestimento externo contém rútilo e pelo menos um composto à base de lítio e o dito revestimento interno contém pelo menos um composto aluminossilicato à base de sódio e/ou pelo menos um composto aluminossilicato à base de potássio.

20. PROCESSO PARA A SOLDAGEM A ARCO, de uma ou mais peças de trabalho de aço inoxidável a serem soldadas, caracterizado por um elétrodo, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, ser usado para produzir pelo menos uma junta soldada na dita peça de trabalho ou peças de trabalho a serem soldadas.