CH450873A - Welding fluids - Google Patents

Welding fluids

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CH450873A
CH450873A CH768065A CH768065A CH450873A CH 450873 A CH450873 A CH 450873A CH 768065 A CH768065 A CH 768065A CH 768065 A CH768065 A CH 768065A CH 450873 A CH450873 A CH 450873A
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sep
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welding
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CH768065A
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Baach Hans Dr Dipl-Ing
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Intercito Holding
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Description

  

      Schweissmittel       Zur Erhöhung der Abschmelzleistung bei der     Elek-          troschweissung    von Eisenmetallen ist es bekannt, zusätz  lich zum eigentlichen Elektrodenmetall weiteres Metall       einzuführen,    z.

   B.     Eisenpulver        in    die     Umhüllungsmasse          fron    Mantelelektroden     einzuarbeiten.        Beim.    automati  schen CO2-Schweissen wurde zum gleichen Zweck vor  geschlagen, hohlen oder     gefalzten    Draht zu verwenden,  ,dessen n Hohlraum mit Eisenpulver und/oder     Schlacken-          bildner    gefüllt ist.

       Schliesslich    wurde versucht,     einem     agglomerierten Schweissmittel für die     Unterpulver-          schweissung    von Eisenmetall     Eisenpulver    beizufügen.  Der Zusatz des     Eisenpulvers    erfolgt zum fertigen  Schweissmittelgranulat in einer Menge von bis zu 30  Gew.-%. Trotz der mit diesem experimentellen Material  erzielbaren Erhöhung der Abschmelzleistung konnten  sich     :derartige        Schweissmittel    in :der Praxis nicht ein  führen.

   Ein     Grund        hierfür    besteht     darin,        dass    die Mi  schung von Schweissmittelagglomerat und Eisenpulver       eine        ausgeprägte    Neigung     zur        Entmischung    während der  Lagerung bzw.

   des     Transportes        zeigt        und    zu einem völ  lig umhomogenen Material     führt.        Ein    weiterer Grund       besteht    darin, dass die     genannten        Mischungen    im oberen  Bereich des angegebenen Eisengehaltes in zunehmendem  Masse elektrisch leitfähig werden, was die     Unterpulver-          schweissung    erschwert bzw. verunmöglicht.

      Die vorliegende     Erfindung    soll nun ein     elektrisch     praktisch nichtleitendes agglomeriertes Schweissmittel  für die Unterpulverschweissung von Eisenmetallen er  möglichen, das ausser Schlackebildnern einen metalli  schen Anteil enthält, eine von Lagerungs- und Transport  bedingungen unabhängige homogene     Zusammensetzung          aufweist    und     einen        hohen    Eisenanteil     enthalten    kann.

    Das agglomerierte Schweissmittel gemäss der Erfindung  ist dadurch     gekennzeichnet,    dass es ein     elektrisch    prak  tisch     nichtleitendes        Granulat        mit    mindestens etwa 30  Gew.-% metallischem Anteil ist, wobei :dieser metallische       Anteil        mindestens        überwiegend    aus praktisch     umlegier-          tem    Eisen besteht und wobei die einzelnen Körner des  Granulates mindestens zum überwiegenden Teil prak-    tisch die gleiche Zusammensetzung aufweisen wie das  gesamte     Schweissmittel.     



  Als Schlackebildner kommen die üblichen     oxydi-          schen    Stoffe in Frage. Normalerweise enthält -der     schlak-          kenbildende    Anteil des erfindungsgemässen     agglome-          rierten    Schweissmittels die für die bekannten     Schweiss-          mite:l    der genannten Art üblichen Komponenten, in  erster Linie Calciumfluorid, Siliciumdioxyd oder Silikat  und meist mindestens ein     weiteres    Oxyd.

   Dabei ist zu  betonen, dass die folgenden     Zusammensetzungsangaben     auf .die Analysewerte eines gegebenen Schlackebildners       Bezug    nehmen. Die     genannten    Komponenten     brauchen     daher keineswegs als einzelne Oxyde vorhanden zu sein,  sondern können auch als komplexe Oxyde oder in einer  andern für Schlackebildner üblichen sauerstoffhaltigen  Form vorliegen. Die meist verwendeten Schlackebildner,  wie sie auch im vorliegenden     Zusammenhang    geeignet  sind, umfassen folgende Komponenten: MnO, A1203,  CaO, MgO, BaO, CaF2, S02, ZrO2. Die genannten  Schlackebildner machen in der Regel 5-70 Gew.-% des       erfindungsgemässen        Schweissmittels    aus.  



  Der metallische     Anteil    des     erfindungsgemässen     Schweissmittels enthält Eisen in metallischer, praktisch       unilegierter    Form und vorzugsweise in einer Menge von  mindestens 30     Gew.0/o,    bezogen auf     das    gesamte  Schweissmittel.

   Der     Eisenanteil    liegt     vorzugsweise    er  heblich höher und     kann    90     Gew.    0/o oder mehr des er  findugsgemässen Schweissmittels ausmachen, ohne     dass     .dieses elektrisch     leitfähig    wird oder     Entmischungser-          scheinungen    zeigt. Als praktisch     umlegiertes    Eisen ist  dabei in der Regel     ein    solches mit einem Anteil von       mindestens    95 0/o Fe zu verstehen. Technische Eisen  pulver mit mindestens 98 0/o Fe sind geeignet und wer  den aus     wirtschaftlichen    Gründen bevorzugt.

   Sie ent  halten in der Regel geringe Mengen von Verunreinigun  gen, z. B. bis zu 0,2 0/o C,     bis    zu 0,5 0/o Mn, bis     zu     0,25     0/o        Si,    bis zu 0,05 S und bis zu 0,05 0/a P. Diese  Anteile sind für das vorliegende Schweissmittel ebenso  ohne Bedeutung, wie allfällige weitere in Spurenmengen       vorhandene        Komponenten    des Eisens.      Das erfindungsgemässe Schweismittel kann 0-4.0  Gew.% der üblichen Legierurngs- oder Desoxydations  mittel enthalten, z.

   B. eines oder mehrere der folgenden  Elemente in legierter oder nicht     legierter    Form: Mangan,  Silicium, Chrom, Nickel, Molybdän, Vanadium, Niob,  Bor, Zirkon, Titan, Aluminium, Magnesium, Calcium.  Der     metallische    Anteil     des        erfindungsgemässen        Schweiss-          mittels    (unlegiertes Eisen und allfällige Legierungs- und  Desoxydationsmittel) ist praktisch gleichmässig in den  Körnern des Granulates enthalten, wie im folgenden  eingehender erläutert. Der metallische Anteil macht in  der Regel 30-95 Gew.%, vorzugsweise mindesteins  50 Gew.%, des Schweisgranulates aus.

   Gemäss einer  weiteren     bevorzugten    Ausführungsform weist     praktisch          jedes    Korn des Granulates     einen    Kern aus Eisen, der       eine        mindestens    überwiegend aus Schlackenbildner be  stehende Umhüllung aufweist.     Bei    dieser Ausführungs  form besteht der metallische     Anteil    des     Schweissmittels     vorzugsweise mindestens 70% aus praktisch     unlegier-          tem    Eisen.  



  Zur     Herstellung    des     erfindungsgemässen        Schweiss-          mittels    kann     grundsätzlich    so     vorgegangen        werden,    wie  dies zur Herstellung agglomerierter Schweissmittel  ( ceramic flux>) üblich ist. Dazu wird z. B. eine Pulver  mischung mit Hilfe eines Bindemittels agglomeriert und  die so erhaltenen Körner aus agglomerierter -Pulver  mischung     erwärmt,    z. B. auf     300-500     C.

   Es können die       üblichen        Bindemittel,        insbesondere        Wasserglas,    verwen  det werden. Zur Herstellung des erfindungsgemässen  Schweissmittels kann für die Agglomerierung eine Pulver  mischung verwendet werden, die mindestens 30 Gew.%  Eisen in Form von Teilchen aus praktisch unlegiertem       Eisen    enthält.

       Vorzugsweise        sind    die     Eisenteilchen        grös-          ser        als        alle    anderen Komponenten der     Pulvermischung.     Dies führt zur Bildung eines Agglomerates, in welchem  die groben Eisenpulverteilchen von den feineren     Schlak-          kenbildnerteilchen    praktisch völlig umhüllt sind, so dass  das     entstehende    Granulat nach dem Trocknen     gesamt-          haft        elektrisch        nichtleitend    ist.

        Elektrisch    nichtleitend  bedeutet hierbei,     dass    das feste, d. h. nicht     geschmolzene     Schweissmittel, einen elektrischen Schluss ,zwischen  Elektrodendraht und Grundmetall unter den gegebenen       Schweissbedingungen    nicht     herbeiführt.     



  In der beiligenden Zeichnung ist der Aufbau einzel  ner Körner des erfindungsgemässen Schweissmittels       schematisch        erläutert.    Es zeigen:  
EMI0002.0053     
  
    Fig. <SEP> 1 <SEP> einen <SEP> schematischen <SEP> Schnitt <SEP> durch <SEP> ein <SEP> Schweiss  mittelkorn <SEP> mit <SEP> Eisenkern;
<tb>  Fig. <SEP> 2 <SEP> einen <SEP> schematischen <SEP> Schnitt <SEP> durch <SEP> ein <SEP> Schweiss  mittelkorn <SEP> mit <SEP> Kern <SEP> aus <SEP> Schlackebildner <SEP> und
<tb>  Fig. <SEP> 3 <SEP> einen <SEP> schematischen <SEP> Schnitt <SEP> durch <SEP> ein <SEP> Schweiss  mittelkorn <SEP> gleichmässiger <SEP> Agglomerierung.

         Im einzelnen     zeigt    Figur 1 ein Kern 1 aus praktisch  unlegiertem Eisen mit einer Umhüllung aus Schlacke  bildnerteilchen 3 und Legierungs- oder Desoxydations  teilchen 2. Der schematische Aufbau eines Materials  bleibt auch ohne die     Kornkomponente    2     praktisch    gleich,  d. h. zeigt eine Ummantelung des     Eisenkerns    1 mit     einer     nichtleitenden Schicht aus Schlackebildnerteilchen (in       dieser    und den anderen Figuren sind die     Eisenteilchen     jeweils schraffiert, die Schlackebildnerteilchen jeweils  weiss, die Teilchen aus Desoxydations- oder Legierungs  komponenten jeweils schwarz gezeichnet).  



  Es ist zu     betonen,    dass     der    Aufbau     von    Figur 1  schematischer     Art        ist.    Der     Eisenkern    1     liegt    nicht not-    wendigerweise genau im Zentrum des Kornes und be  steht nicht     notwendigerweise    aus einem     einzelnen        zu-          sammenhängenden        Eisenteilchen.    Vielmehr kann der  Kern auch aus zwei oder mehreren     Eisenteilchen    be  stehen,

   die mehr oder weniger durch Partikel aus den  feineren Komponenten des     Agglomerates        getrennt    sind.  Wesentlich     isst    in jedem     Fall,    dass die Eisenkomponente  einen erheblichen, d. h. 3U-90 % und mehr der     Granu-          latzusammenseizung    ausmachenden Anteil bildet und       dass    die Eisenteilchen von den     nichtleitenden        Schlacke-          bildrnerteilchen    so     umhüllt    sind,     dass    das     Granulat    nicht  elektrisch leitet.

   Figur 1     zeigt,        dass        mit        dieser    bevor  zugten Strukturform des erfindungsgemässen     Agglo-          merates    die bisher übliche Schlackebasis der konventio  nell agglomerierten Schweissmittel verlassen werden       kann        und    dass ein     elektrisch    nichtleitendes     Agglomerat     auf metallischer Basis, insbesondere auf Basis von  Eisen gebildet werden kann.  



  Figur 2 zeigt einen Schnitt durch ein     einzelnes        Korn     oder Agglomerat mit einem Kern 4 aus Schlackebildner,  weiteren Schlackebildnerkörnern 5, die jedoch eine fei  nere Körnung     aufweisen    als der Kern 4,     Eisenteilchen    7  und     Teilchen    6 aus     metallischem    oder     halbmetalli-          schem    Legierungs- oder Desoxydationsmaterial.

   Diese  schematische Darstellung zeigt, dass im Vergleich zum  Aufbau von     Figur    1 nur ein relativ geringerer Eisen  anteil im einzelnen Agglomeratkorn erzielt werden kann,       wenn    das gesamte Produkt     aus        derartig        aufgebauten     Körnern besteht     und    nicht     elektrisch        leitend        sein        soll.     



  Figur 3 zeigt den Aufbau eines Agglomeratkornes  aus     Partikeln    ähnlicher Grösse, nämlich     den        Schlacken     bildnerteilchen 8, dein Eisenteilchen 9 und den Teil  chen 10 aus Legierungs- oder Desoxydationsmaterial.  Diese     Ausführungsform        steht    bezüglich     des        Eisenanteils,     der in das     einzelne    Korn     eingearbeitet    werden kann,  ohne das Schweissmittel eleketrisch leitend zu machen,  zwischen der in Figuren 1 und 2     dargestellten        Ausfüh-          rungsform.     



  Es ist     zu    bemerken, dass beim     erfindungsgemässen          Schweissmittel    je nach Wahl der     Korngrösse    der Kom  ponenten der Pulvermischung, die der Agglomerierung       unterzogen    wird,     alle        drei    der genannten Arten von  agglomerierten Körnern nebeneinander vorliegen kön  nen. Grundsätzlich ist noch eine     weitere        Ausführungs-          form    möglich,     nämlich        eine    solche mit     einem    Kern aus  Desoxydations- oder Legierungsmaterial.

   Da die zu  letzt genannte Komponente jedoch höchstens 40 Gew.%  des erfindungsgemässen Schweissmittels ausmacht, ist  diese Ausführungsform von untergeordneter Bedeutung.  Die     Korngrösse    der     Agglomeratkörner    liegt in der für  diesen     Schweissmitteltyp        üblichen        Grösse        und.        beträgt     z. B.     etwa    1 bis     etwa    5 mm, bei einem     bevorzugten          Mittelwert    von etwa 2 bis etwa 3 mm.

   Wie oben     erwähnt,     ermöglicht der     in    Figur 1     schematisch        dargestellte    Auf  bau den höchsten     Eisenanteil    und ist daher     bevorzugt.     



  In den folgenden     Beispielen        beziehen    sich alle An  gaben in Prozent auf das Gewicht.    <I>Beispiel</I>     i     Es wird folgende Pulvermischung     bereitet:    67     0/0          Eisenpulver    (technisches     Pulver,        Zusammensetzung    wie  oben),     Korngrösse        0,5-1    mm, 2     0/o        Silicoinangan    mit  einer     Korngrösse    von     etwa    0,05 mm,

   20     0/o        Wollastonit     mit einer Korngrösse von     etwa    0,05 mm, 6     0/OFlusspat     mit     einer        Korngrösse    von     0,005-0,3    mm und 5     0/0          Zirkonsilikat    mit     einer        Korngrösse    von     etwa    0,1 mm.

    Diese     Pulvermischung    wird unter Zugabe von etwa      5-10 % Wasserglas zu einer körnigen Masse agglo  meriert, wobei die mineralischen Bestandteile und dm  Desoxydationsmittel (Silicomangan) die relativ groben  Eisenpulverteilchen vollkommen umhüllen, so dass nach  dem     Trocknen    ein in     seiner        Gesamtheit        nichtleitendes          Schweisspulver    entsteht. Die so erhaltene körnige Masse  wird     ausgesiebt    und die     Siebfraktionen        mit        einer        Grösse     von 0,3 mm-2,0 mm bei 400  10ss  C geglüht.  



  Das so erhaltene Material stellt ein ausgezeichnetes  agglomeriertes Schweissmittel für die     Unterpulver-          schweissung    von Eisenmetallen, d. h. Eisen und Eisen  legierungen mit überwiegendem     Eisenanteil,    dar, ist       elektrische        nichtleitend    und zeigt eine im Vergleich zu  üblichen     Schweissmitteln    um ein mehrfaches höhere Ab  schmelzleistung (ausgedrückt in kg/Std). Die     einzelnen     Körner des     Granulates    weisen zum weitaus überwiegen  den Teil praktisch die gleiche Zusammensetzung wie das  gesamte Schweissmittel auf.

   Irgendwelche Entmischungs  erscheinungen sind unter allen vorkommenden Bedin  gungen ausgeschlossen. Die oben angegebenen     Korn-          grössen    der Komponenten der Pulvermischung sind  nicht besonders kritisch. Vorzugsweise sollten die Eisen  teilchen     Grössen    von etwa 0,5-1     mm    aufweisen und alle  anderen Komponenten der Pulvermischung mittlere  Teilchenabmessungen von 1 bis etwas 100 Mikron be  sitzen.  



  <I>Beispiel 2</I>  Es wird ein Schweisspulver für     Verbindungsschweis-          sung    von urlegiertem Stahl mit einer Festigkeit von       etwa    52 kg/mm'     nach    dem in Beispiel 1 angegebenen       Verfahren        hergestellt.    Die     Zusammensetzung    der     Aus-          gangsmischung        ist    wie     folgt:

       
EMI0003.0033     
  
    Eisenpulver <SEP> 67 <SEP> Gew.-%
<tb>  Mn <SEP> (met.) <SEP> 1 <SEP> Gew.-%
<tb>  CaO <SEP> 9 <SEP> Gew.-%
<tb>  MnO <SEP> 3 <SEP> Gew.-%
<tb>  CaF2 <SEP> 4 <SEP> Gew.-%
<tb>  ZrO2 <SEP> 6 <SEP> Gew.-%
<tb>  SiO2 <SEP> 10 <SEP> Gew.-%       Beim Verschweissen mit einem normalen S 1-Draht  (Dir 8557)     liefert        dieses        Schweisspulver        ein;        Schweissgut     das etwa 1,3% Mn und etwa 0,5% Si enthält.

   Im Ver  gleich zu einer analogen Unterpulverschweissung mit       einem        Schweisspulver,    das     kein        urlegiertes    Eisen ent  hielt, ist die Abschmelzleistung mit dem     erfindungs-          gemässen,        Schweisspulver    etwa     zwei-        bis        dreinmal    höher,  und zwar unabhängig von     der        Stromstärke.     



  <I>Beispiel 3</I>  Nach dem     Verfahren    von     Beispiel    1 wird ein  Schweisspulver für höherfesten Stahl aus einer Pulver  mischung folgender     Zusammensetzung    hergestellt:  
EMI0003.0054     
  
    Eisenpulver <SEP> 66 <SEP> Gew.-%
<tb>  Mo <SEP> (met.) <SEP> 0,5 <SEP> Gew.-%
<tb>  Cr <SEP> (met.) <SEP> 0,5 <SEP> Gew.-%
<tb>  Ni <SEP> (met.) <SEP> 3 <SEP> Gew.-%
<tb>  Mn <SEP> (met.) <SEP> 2 <SEP> Gew.-%
<tb>  MgO <SEP> 6 <SEP> Gew.-%
<tb>  CaO <SEP> 6 <SEP> Gew.-%
<tb>  CaF2 <SEP> 5 <SEP> Gew.-%
<tb>  S'02 <SEP> 11 <SEP> Gew.-%       Mit einem normalen S 1 -Draht,     (Dir;

      8557)     ver-          schweisst,    erhält man mit     diesem    Schweisspulver     ein       Schweissgut mit ca. 70 kg/mm2 Streckgrenze und guten  Kerbschlagwerten bei tieferen Temperaturen.  



  <I>Beispiel 4</I>    Es wird ein Schweisspulver für     Hartauftragschweis-          sungen    aus einer Pulvermischung der angegebenen Zu  sammensetzung nach dem Verfahren von Beispiel 1       hergestellt:     
EMI0003.0063     
  
    Eisenpulver <SEP> 60 <SEP> Gew.-%
<tb>  Cr <SEP> (met.) <SEP> 4 <SEP> Gew.-%
<tb>  Mo <SEP> (met.) <SEP> 1 <SEP> Gew.-%
<tb>  Mn <SEP> (met.) <SEP> 1 <SEP> Gew.-%
<tb>  Si <SEP> (met.) <SEP> 1 <SEP> Gew.-%
<tb>  CaO <SEP> 10 <SEP> Gew.-%
<tb>  ZrO2 <SEP> 6 <SEP> Gew.-%
<tb>  SiO2 <SEP> 12 <SEP> Gew.-%
<tb>  CaF2 <SEP> 5 <SEP> Gew.-%       Mit einem normalen S 1-Draht verschweisst, ergibt  sich ein Schweissgut mit einer Härte von HVi = 350,

    das eine hohe Risssicherheit aufweist und für     Hartauf-          traggschweissungen    geeignet ist.  



       Beispiel   <I>5</I>  Ein Schweisspulver zum Plattieren von unlegiertem  Stahl     mit    rostfreiem Schweissgut in einer Lage     wird          ,nach    dem Verfahren von     Beispiel    1 aus einer Pulver  mischung folgender     Zusammensetzung    bereitet:

    
EMI0003.0072     
  
    Eisenpulver <SEP> 17 <SEP> Gew.-%
<tb>  Ni <SEP> (met.) <SEP> 13 <SEP> Gew.-%
<tb>  Cr <SEP> (met.) <SEP> 22 <SEP> Gew.-%
<tb>  Mn <SEP> (met.) <SEP> 2 <SEP> Gew.-%
<tb>  CaO <SEP> 15 <SEP> Gew.-%
<tb>  CaF2 <SEP> 10 <SEP> Gew.-%
<tb>  ZrO2 <SEP> 6 <SEP> Gew.-%
<tb>  SiO2 <SEP> 15 <SEP> Gew.-%       Mit einem austenitischen Zusatzdraht vom Typ 18  Cr 8 Ni erhält man auf einem urlegierten Stahl (St. 37)  in     einer    Lage ein Schweissgut     mit    einem     Ferritgehalt    von  ca. 5 0/0. Die Härtespitzen im     übergang    vom Schweissgut  zum Grundmaterial sind sehr gering     (HVi    max.     200).     



  Zusammenfassend bietet das     erfindungsgemässe     Schweissmittel folgende Vorteile:       Gleichmässige        Zusammensetzung    von     Schweissmittel     und     Schweissgut    unter     praktisch    allem     Bedingungen;    Er  höhung der     Abschmelzleistung    um ein     mehrfaches    im  Vergleich unter sonst     analogen        Bedingungen        aber    mit  einem Schweissmittel ohne     Eisenanteil;

          Verbilligung        des          Schweissgutes,    da Eisenpulver billiger     ist        als    das übliche       Drahtmaterial;    bessere     Energieausnützung,    da pro Kilo       abgelagertes    Schweissgut weniger     Schlacke    aufgeschmol  zen     werden,    muss;

       Verbesserung    der     Eigenschaften        des          Schweissgutes    im Vergleich zu     normalen        Schweisspul-          vern    auf gleicher     Schlackebasis;

      beim     Schweissen    von  vergütetem Stahl kann     ,die        wärmebeeinflusste    Zone um  die     Schweisstelle        vermindert        werden,    da bei gleicher       Schweissleistung    der Wärmeüberhang     n        Joule/cm     Schweissnaht erheblich gesenkt werden     kann;

      bei ge  gebener Raupenhöhe der     Schweissnaht        kann    der Ein  brand     in        das        Grundmaterial        und    der Anteil des     Grund-          materials    an der gesamten     Schweissraupe        erheblich    ver  ringert werden, was insbesondere für     Hartauftrag-          schweissung    wichtig ist; bessere Gleichmässigkeit des       Schweissgutes    bei     veränderten        Schweissdaten..  



      Welding means In order to increase the melting rate during the electric welding of ferrous metals, it is known to introduce further metal in addition to the actual electrode metal, e.g.

   B. incorporate iron powder into the coating material fron jacket electrodes. At the. For the same purpose, automatic CO2 welding was proposed to use hollow or crimped wire whose cavity is filled with iron powder and / or slag former.

       Finally, an attempt was made to add iron powder to an agglomerated welding agent for submerged arc welding of ferrous metal. The iron powder is added to the finished welding agent granulate in an amount of up to 30% by weight. Despite the increase in the deposition rate that can be achieved with this experimental material, such welding means could not be introduced in practice.

   One reason for this is that the mixture of welding agglomerate and iron powder has a pronounced tendency to separate during storage or storage.

   shows the transport and leads to a completely inhomogeneous material. Another reason is that the mixtures mentioned become increasingly electrically conductive in the upper range of the specified iron content, which makes submerged arc welding difficult or impossible.

      The present invention should now be an electrically practically non-conductive agglomerated welding agent for the submerged arc welding of ferrous metals, which contains a metallic portion in addition to slag formers, has a homogeneous composition independent of storage and transport conditions and can contain a high iron content.

    The agglomerated welding agent according to the invention is characterized in that it is an electrically practically non-conductive granulate with at least about 30% by weight metallic content, wherein: this metallic content consists at least predominantly of practically umloyed iron and wherein the individual grains of the Granules have at least for the most part practically the same composition as the entire welding material.



  The usual oxidic substances can be used as slag formers. Normally, the loop-forming portion of the agglomerated welding agent according to the invention contains the components customary for the known welding agents: l of the type mentioned, primarily calcium fluoride, silicon dioxide or silicate and usually at least one further oxide.

   It should be emphasized that the following information on the composition refers to the analysis values of a given slag producer. The components mentioned therefore do not need to be present as individual oxides, but can also be present as complex oxides or in another oxygen-containing form customary for slag-forming substances. The most commonly used slag formers, as they are also suitable in the present context, include the following components: MnO, A1203, CaO, MgO, BaO, CaF2, S02, ZrO2. The cited slag formers generally make up 5-70% by weight of the welding agent according to the invention.



  The metallic portion of the welding agent according to the invention contains iron in metallic, practically unalloyed form and preferably in an amount of at least 30% by weight, based on the total welding agent.

   The iron content is preferably significantly higher and can make up 90% by weight or more of the welding agent according to the invention without it becoming electrically conductive or showing signs of separation. As a rule, practically alloyed iron is to be understood as having a proportion of at least 95% Fe. Technical iron powders with at least 98% Fe are suitable and who are preferred for economic reasons.

   They usually contain small amounts of contaminants such. B. up to 0.2 0 / o C, up to 0.5 0 / o Mn, up to 0.25 0 / o Si, up to 0.05 S and up to 0.05 0 / a P. These Proportions are just as irrelevant for the welding material in question, as are any other iron components present in trace amounts. The welding agent according to the invention can contain 0-4.0% by weight of the usual alloying or deoxidizing agents, e.g.

   B. one or more of the following elements in alloyed or non-alloyed form: manganese, silicon, chromium, nickel, molybdenum, vanadium, niobium, boron, zirconium, titanium, aluminum, magnesium, calcium. The metallic portion of the welding agent according to the invention (unalloyed iron and any alloying and deoxidizing agents) is contained practically uniformly in the grains of the granulate, as explained in more detail below. The metallic portion usually makes up 30-95% by weight, preferably at least 50% by weight, of the welding granulate.

   According to a further preferred embodiment, practically every grain of the granulate has a core made of iron, which has a covering consisting at least predominantly of slag forming agents. In this embodiment, the metallic portion of the welding agent is preferably at least 70% practically unalloyed iron.



  To produce the welding means according to the invention, the procedure can basically be followed as is usual for producing agglomerated welding means (ceramic flux>). For this purpose z. B. agglomerated a powder mixture with the help of a binder and the resulting grains of agglomerated powder mixture heated, for. B. to 300-500 C.

   The usual binders, in particular water glass, can be used. To produce the welding agent according to the invention, a powder mixture can be used for the agglomeration which contains at least 30% by weight of iron in the form of particles of practically unalloyed iron.

       The iron particles are preferably larger than all other components of the powder mixture. This leads to the formation of an agglomerate in which the coarse iron powder particles are practically completely enveloped by the finer slag-forming particles, so that the resulting granulate is electrically non-conductive after drying.

        Electrically non-conductive here means that the solid, i.e. H. non-melted welding material, an electrical short-circuit between the electrode wire and the base metal under the given welding conditions.



  The structure of individual grains of the welding agent according to the invention is illustrated schematically in the accompanying drawing. Show it:
EMI0002.0053
  
    Fig. <SEP> 1 <SEP> a <SEP> schematic <SEP> section <SEP> through <SEP> a <SEP> medium grain weld <SEP> with <SEP> iron core;
<tb> Fig. <SEP> 2 <SEP> a <SEP> schematic <SEP> section <SEP> through <SEP> a <SEP> welding medium grain <SEP> with <SEP> core <SEP> made of <SEP> slag-forming agent <SEP> and
<tb> Fig. <SEP> 3 <SEP> a <SEP> schematic <SEP> section <SEP> through <SEP> a <SEP> medium weld grain <SEP> even <SEP> agglomeration.

         In detail, Figure 1 shows a core 1 made of practically unalloyed iron with a coating of slag forming particles 3 and alloy or deoxidation particles 2. The schematic structure of a material remains practically the same even without the grain component 2, ie. H. shows a coating of the iron core 1 with a non-conductive layer of slag-forming particles (in this and the other figures the iron particles are hatched, the slag-forming particles are white, the particles of deoxidation or alloying components are shown in black).



  It should be emphasized that the structure of FIG. 1 is of a schematic nature. The iron core 1 does not necessarily lie exactly in the center of the grain and does not necessarily consist of a single, connected iron particle. Rather, the core can consist of two or more iron particles,

   which are more or less separated by particles from the finer components of the agglomerate. In any case, it is essential that the iron component has a considerable, i.e. H. 3U-90% and more of the aggregate heating of the granulate forms and that the iron particles are surrounded by the non-conductive slag-forming particles in such a way that the granulate does not conduct electricity.

   FIG. 1 shows that with this preferred structural form of the agglomerate according to the invention, the slag base of conventionally agglomerated welding agents that has been customary up to now can be abandoned and that an electrically non-conductive agglomerate based on metal, in particular iron based, can be formed.



  FIG. 2 shows a section through a single grain or agglomerate with a core 4 of slag-forming material, further slag-forming grains 5, which, however, have a finer grain size than the core 4, iron particles 7 and particles 6 made of metallic or semi-metallic alloy or deoxidation material.

   This schematic illustration shows that, compared to the structure of FIG. 1, only a relatively lower iron content can be achieved in the individual agglomerate grains if the entire product consists of such structured grains and should not be electrically conductive.



  Figure 3 shows the structure of an agglomerate grain of particles of a similar size, namely the slag-forming particles 8, the iron particles 9 and the particles 10 made of alloying or deoxidation material. With regard to the proportion of iron that can be incorporated into the individual grain without making the welding means electrically conductive, this embodiment is between the embodiment shown in FIGS. 1 and 2.



  It should be noted that in the welding agent according to the invention, depending on the choice of grain size of the components of the powder mixture that is subjected to agglomeration, all three of the types of agglomerated grains mentioned can be present next to one another. In principle, another embodiment is also possible, namely one with a core made of deoxidizing or alloying material.

   However, since the last-mentioned component makes up at most 40% by weight of the welding agent according to the invention, this embodiment is of minor importance. The grain size of the agglomerate grains is the same size and standard for this type of welding material. is z. B. about 1 to about 5 mm, with a preferred average of about 2 to about 3 mm.

   As mentioned above, the construction shown schematically in Figure 1 allows the highest iron content and is therefore preferred.



  In the following examples, all data in percent relate to weight. <I> Example </I> i The following powder mixture is prepared: 67% iron powder (technical powder, composition as above), grain size 0.5-1 mm, 2% siliconanganese with a grain size of about 0.05 mm,

   20% wollastonite with a grain size of about 0.05 mm, 6% oFlusspat with a grain size of 0.005-0.3 mm and 5% zirconium silicate with a grain size of about 0.1 mm.

    This powder mixture is agglomerated to a granular mass with the addition of about 5-10% water glass, whereby the mineral components and the deoxidizer (silicon manganese) completely envelop the relatively coarse iron powder particles, so that after drying an entirely non-conductive welding powder is produced. The granular mass obtained in this way is sieved out and the sieve fractions with a size of 0.3 mm-2.0 mm are calcined at 400 ° C.



  The material obtained in this way is an excellent agglomerated welding agent for submerged arc welding of ferrous metals, i.e. H. Iron and iron alloys with a predominant iron content are electrically non-conductive and have a melting rate several times higher than that of conventional welding media (expressed in kg / hour). The individual grains of the granulate have for the most part practically the same composition as the entire welding material.

   Any demixing phenomena are excluded under all occurring conditions. The above-mentioned particle sizes of the components of the powder mixture are not particularly critical. Preferably, the iron particles should have sizes of about 0.5-1 mm and all other components of the powder mixture should have average particle dimensions of 1 to about 100 microns.



  <I> Example 2 </I> A welding powder for joint welding of high-alloy steel with a strength of about 52 kg / mm 'is produced according to the method specified in Example 1. The composition of the starting mixture is as follows:

       
EMI0003.0033
  
    Iron powder <SEP> 67 <SEP>% by weight
<tb> Mn <SEP> (met.) <SEP> 1 <SEP>% by weight
<tb> CaO <SEP> 9 <SEP>% by weight
<tb> MnO <SEP> 3 <SEP>% by weight
<tb> CaF2 <SEP> 4 <SEP>% by weight
<tb> ZrO2 <SEP> 6 <SEP>% by weight
<tb> SiO2 <SEP> 10 <SEP>% by weight When welding with a normal S 1 wire (Dir 8557), this welding powder is delivered; Weld metal that contains about 1.3% Mn and about 0.5% Si.

   In comparison to an analogous submerged arc welding with a welding powder that did not contain any non-alloyed iron, the melting rate with the welding powder according to the invention is about two to three times higher, regardless of the current strength.



  <I> Example 3 </I> According to the method of Example 1, a welding powder for high-strength steel is produced from a powder mixture of the following composition:
EMI0003.0054
  
    Iron powder <SEP> 66 <SEP>% by weight
<tb> Mo <SEP> (met.) <SEP> 0.5 <SEP>% by weight
<tb> Cr <SEP> (met.) <SEP> 0.5 <SEP>% by weight
<tb> Ni <SEP> (met.) <SEP> 3 <SEP>% by weight
<tb> Mn <SEP> (met.) <SEP> 2 <SEP>% by weight
<tb> MgO <SEP> 6 <SEP>% by weight
<tb> CaO <SEP> 6 <SEP>% by weight
<tb> CaF2 <SEP> 5 <SEP>% by weight
<tb> S'02 <SEP> 11 <SEP> wt .-% With a normal S 1 wire, (Dir;

      8557), this welding powder produces a weld metal with a yield strength of approx. 70 kg / mm2 and good impact values at lower temperatures.



  <I> Example 4 </I> A welding powder for hard overlay welds is produced from a powder mixture of the specified composition according to the method of Example 1:
EMI0003.0063
  
    Iron powder <SEP> 60 <SEP>% by weight
<tb> Cr <SEP> (met.) <SEP> 4 <SEP>% by weight
<tb> Mo <SEP> (met.) <SEP> 1 <SEP>% by weight
<tb> Mn <SEP> (met.) <SEP> 1 <SEP>% by weight
<tb> Si <SEP> (met.) <SEP> 1 <SEP>% by weight
<tb> CaO <SEP> 10 <SEP> wt .-%
<tb> ZrO2 <SEP> 6 <SEP>% by weight
<tb> SiO2 <SEP> 12 <SEP> wt .-%
<tb> CaF2 <SEP> 5 <SEP> wt .-% Welded with a normal S 1 wire, the result is a weld metal with a hardness of HVi = 350,

    which has a high degree of crack resistance and is suitable for hard surfacing.



       Example <I> 5 </I> A welding powder for plating unalloyed steel with stainless weld metal in a layer is prepared according to the method of Example 1 from a powder mixture of the following composition:

    
EMI0003.0072
  
    Iron powder <SEP> 17 <SEP>% by weight
<tb> Ni <SEP> (met.) <SEP> 13 <SEP>% by weight
<tb> Cr <SEP> (met.) <SEP> 22 <SEP>% by weight
<tb> Mn <SEP> (met.) <SEP> 2 <SEP>% by weight
<tb> CaO <SEP> 15 <SEP>% by weight
<tb> CaF2 <SEP> 10 <SEP> wt .-%
<tb> ZrO2 <SEP> 6 <SEP>% by weight
<tb> SiO2 <SEP> 15 <SEP> wt .-% With an austenitic filler wire of the type 18 Cr 8 Ni, a weld metal with a ferrite content of approx. 5 0 is obtained in one layer on an unalloyed steel (St. 37) / 0. The hardness peaks in the transition from the weld metal to the base material are very low (HVi max. 200).



  In summary, the welding agent according to the invention offers the following advantages: Uniform composition of welding agent and weld metal under practically all conditions; It increases the deposition rate several times over in comparison under otherwise similar conditions but with a welding agent without iron content;

          The weld metal is cheaper because iron powder is cheaper than the usual wire material; better use of energy, since less slag has to be melted per kilo of weld metal deposited;

       Improvement of the properties of the weld metal compared to normal welding powders based on the same slag;

      When welding heat-treated steel, the heat-affected zone around the welding point can be reduced, since the heat overhang n joules / cm weld seam can be reduced considerably with the same welding performance;

      With a given bead height of the weld seam, the burn into the base material and the proportion of the base material in the entire weld bead can be considerably reduced, which is particularly important for hard overlay welding; better evenness of the weld metal with changed welding data.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I Agglomeriertes Schweissmittel für die Unterpulver- schweissung von Eisemnetallen, das ausser Schlacken- bildnern einen metallischen Anteil enthält, dadurch ge kennzeichnet, dass das Schweissmittel ein elektrisch praktisch nichtleitendes Granulat mit mindestens etwa 30 Gew.% metallischen Anteil ist, wobei dieser min destens überwiegend aus praktisch unlegiertem Eisen besteht, PATENT CLAIM I Agglomerated welding agent for the submerged arc welding of iron metals, which contains a metallic component in addition to slag formers, characterized in that the welding agent is an electrically practically non-conductive granulate with at least about 30% by weight metallic component, this being at least predominantly consists of practically unalloyed iron, und wobei die einzelnen Körner des Granulates mindestens zum überwiegenden Teil praktisch die glei che Zusammensetzung aufweisen, wie das gesamte Schweissmittel. UNTERANSPRÜCHE 1. Granulat nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass der metallische Anteil mindestens 50 Gew. % des Schweissmittels ausmacht. and wherein the individual grains of the granulate at least for the most part have practically the same composition as the entire welding material. SUBClaims 1. Granulate according to patent claim I, characterized in that the metallic portion makes up at least 50% by weight of the welding agent. 2. Granulat nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass das Granulat insgesamt mindestens 30 Gew. % Eisenpulver enthält. 3. Granulat nach Patentanspruch I und Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Anteil 30-95 Gew. % des Granulates ausmacht. 4. 2. Granules according to claim I, characterized in that the granules contain a total of at least 30% by weight of iron powder. 3. Granules according to claim I and sub-claim 2, characterized in that the metallic portion makes up 30-95% by weight of the granules. 4th Granulat nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass praktisch jedes Korndes Granulates einen Kern aus Eisenf aufweist, der eine mindestens überwiegend aus Schlackebildnern bestehende Umhül lung aufweist. 5. Granulat nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der metallische Anteil mindestens zu 70 % aus praktisch unlegiertem Eisen besteht. Granulate according to patent claim 1, characterized in that practically every grain of the granulate has a core made of iron, which has a covering consisting at least predominantly of slag formers. 5. Granules according to claim I, characterized in that the metallic portion consists of at least 70% practically unalloyed iron. PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung eines Schweissmittels nach Patentanspruch I durch Agglomerieren einer Pulver- ; PATENT CLAIM II A method for producing a welding means according to claim I by agglomerating a powder; misehung mit Hilfe eines Bindemittels und. folgendem Erwärmen der so erhaltenen Körner aus der agglome- rierten Pulvermischung, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Pulvermischung verwendet, die mindestens 30 Gew. o/o Eisen in Form von Teilchen aus praktisch /unlegiertem Eisen enthält, misehung with the help of a binder and. subsequent heating of the grains thus obtained from the agglomerated powder mixture, characterized in that a powder mixture is used which contains at least 30% by weight of iron in the form of particles of practically / unalloyed iron, wobei die Eisenteilchen grös- ser sind als die anderen Komponenten der Pulver mischung und bei der Agglomeration von den anderen Komponenten praktisch vollständig umhüllt werden. the iron particles being larger than the other components of the powder mixture and being virtually completely enveloped by the other components during agglomeration.
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