DD253730A3 - SELF-SLIPING FUEL WIRE FOR ARC FLASH WELDING OF WEAR-RESISTANT PLATFORMS - Google Patents

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DD253730A3
DD253730A3 DD28283885A DD28283885A DD253730A3 DD 253730 A3 DD253730 A3 DD 253730A3 DD 28283885 A DD28283885 A DD 28283885A DD 28283885 A DD28283885 A DD 28283885A DD 253730 A3 DD253730 A3 DD 253730A3
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Reinhard Rosert
Frank Weber
Fritz Blume
Michael Koziolek
Claus-Peter Roeder
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Thale Eisen Huettenwerk
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    • B23K35/3073—Fe as the principal constituent with Mn as next major constituent

Abstract

Die Erfindung betrifft einen selbstschuetzenden Fuelldraht zum Lichtbogenauftragsschweissen von verschleissbestaendigen Plattierungen auf Bauteile des Verkehrswesens und der Foerdertechnik, die auf Metall-Metall-Waelz- und/oder Roll-Gleitverschleiss beansprucht werden. Ziel der Erfindung ist es, der Schweisstechnik einen selbstschuetzenden Fuelldraht zur Verfuegung zu stellen, durch dessen Anwendung bei obigen Bauteilen ein technologisch sicherer Abschmelzprozess und ein sehr gut geeignetes Schweissgut erzielt werden kann, wobei auch die Oekonomie bei der Herstellung des Fuelldrahtes zu verbessern ist. Diese Aufgabe wurde geloest durch die Herstellung eines Agglomerates fuer die Fuellung, welches zu 55-70 Gew.-% aus einem mit Mo, Mn, V, Ti und Si vorlegierten wasserverduesten Eisenpulver und zu 30-40 Gew.-% aus einem mit TiO2, CaF2, Dolomit und mineralischem Abfallprodukt zusammengesetzten Gas-Schlackesystem besteht. Durch die Anwendung der Erfindung, beispielsweise bei Schienen und Laufraedern, wird erreicht, dass die Schlackeabloesbarkeit im Vergleich zu anderen Loesungen wesentlich verbessert wird. Das Schweissgut ist poren- und rissfrei, wobei sich ein besonders feinkoerniges Gefuege mit einer sehr guten Verschleissbestaendigkeit gegenueber den o. g. Verschleissbedingungen herausbildet.The invention relates to a self-protecting Fuelldraht for arc welding of wear-resistant platings on components of the transport system and the Foerdertechnik claimed on metal-metal rolling and / or rolling Gleitverschleiss. The aim of the invention is to provide the welding technology a self-protecting Fuelldraht available through the use of the above components, a technologically safe Abschmelzprozess and a very suitable welding material can be achieved, whereby the economy in the production of Fuelldrahtes is to improve. This object has been achieved by producing an agglomerate for filling, which comprises 55-70% by weight of a water-depleted iron powder pre-alloyed with Mo, Mn, V, Ti and Si and 30-40% by weight of one containing TiO.sub.2 , CaF2, dolomite and mineral waste product composed gas slag system. By applying the invention, for example in rails and wheels, it is achieved that the Schlackeabloesbarkeit is significantly improved compared to other solutions. The material to be welded is free of pores and cracks, whereby a particularly fine-grained structure with a very good resistance to wear compared to the above-mentioned. Wear conditions forms.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schweißtechnik und betrifft einen selbstschützenden Fülldraht zum Lichtbogenauftragsschweißen auf Bauteile, die auf Metall-Metall-Wälz- und/oder Roll-Gleit-Verschleiß beansprucht werden.The invention relates to the field of welding technology and relates to a self-protecting flux cored wire for arc welding on components subjected to metal-metal rolling and / or rolling sliding wear.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Verwendung von selbstschützenden Fülldrähten zum Lichtbogenauftragsschweißen von verschleißbeständigen Plattierungen ist bekannt. Dazu sind sowohl in der Fach- als auch Patentliteratur zahlreiche Veröffentlichungen erschienen, die die technologischen Vorzüge bei der Anwendung von selbstschützenden Pulverdrähten gegenüber Stabelektroden und massiven Drähten beschreiben. Für Plattierungen, die unter Baustellenbedingungen, wie sie bei Teilen des Transportwesens und der Fördertechnik vorliegen, vorgenommen werden müssen, istz.Z. die Verwendung von selbstschützenden Fülldrähten der modernste Stand der Technik, da Massivdrähte und auch Bänder, welche unter Schutzgas oder unter Pulver verschweißt werden müssen, wegen der vorliegenden Wetterbedingungen, beispielsweise Wind, nicht verwendet werden können.The use of self-shielding flux cored wire for arc welding of wear resistant cladding is known. Numerous publications have appeared in both technical and patent literature describing the technological advantages of using self-protecting powder wires over stick electrodes and solid wires. For claddings which have to be made under site conditions such as those found in parts of transport and materials handling, z.Z. the use of self-protecting cored wires, the most modern state of the art, as solid wires and also tapes, which must be sealed under inert gas or under powder, can not be used because of the prevailing weather conditions, such as wind.

Stabelektroden für das E-Handschweißen gehören zum veralteten Stand der Technik.Stick electrodes for manual hand welding belong to the outdated state of the art.

Fülldrähte bestehen aus einem bandförmigen Eisenwerkstoff, der so profiliert wird, daß er legierende Komponenten, Schutzgasbildner, Schlackebildner, Desoxydationsmittel, Lichtbogenstabilisatoren und andere Komponenten aufnehmenCored wires consist of a band-shaped ferrous material that is profiled to contain alloying components, inert gas generators, slag formers, deoxidizers, arc stabilizers, and other components

Es ist einleuchtend, daß die Auswahl und die Quantität der einzelnen Komponenten einen entscheidenden Einfluß auf das Abschmelzverhalten des Fülldrahtes und auf die Metallurgie des Aufschweißgutes hat.It is obvious that the selection and the quantity of the individual components have a decisive influence on the melting behavior of the filler wire and on the metallurgy of the weld material.

Im WPB 23 K/251613/2 wird ein Pulverdraht mit folgender Zusammensetzung in Gew.-% beschrieben:WPB 23 K / 251613/2 describes a powdered wire with the following composition in% by weight:

CC 0,1-1,50.1-1.5 FeMnFeMn 5,0-12,05.0-12.0 FeSiFeSi 0,5-6,00.5-6.0 FeMoFeMo 0,5-6,00.5-6.0 CaF2 CaF 2 0,0-15,00.0 to 15.0 TiO2 TiO 2 3,0-8,03.0-8.0 Na3AIF6 Na 3 AIF 6 0,5-4,00.5-4.0 CaCO3 CaCO 3 1,0-6,01.0-6.0 Na2CO3 Na 2 CO 3 1,0-3,01.0-3.0 FeFe Restrest

Dieser Werkstoff kann zum Schweißplattieren von Bauteilen, die auf Roll-Gleitverschleiß und ähnlichen Verschleißarten beansprucht werden, verwendet werden. Es ist ein offensichtlicher Nachteil dieses Schweißzusatzwerkstoffes, daß er aus einer großen Anzahl von Pulverkomponenten besteht, was einen hohen technologischen Aufwand bedingt. Hinzu kommt, daß eine gleichmäßige Verteilung der nur in geringen Mengen zugegebenen Komponenten im Pulver kaum zu erreichen ist, wodurch Unregelmäßigkeiten beim Abschmelzen des Fülldrahtes auftreten. Dieser Nachteil führt zu einem inhomogenen Schweißgut,This material can be used to weld clad components that are subject to roll slip wear and similar types of wear. It is an obvious disadvantage of this filler material that it consists of a large number of powder components, which requires a high technological effort. In addition, a uniform distribution of added only in small amounts components in the powder is difficult to achieve, causing irregularities in the melting of the filler wire occur. This disadvantage leads to an inhomogeneous weld metal,

welches zum Auftreten von Schweißporen und Abweichungen von der geforderten chemischen Zusammensetzung über die Bauteilgeometrie beiträgt. In den gefundenen Patentbeschreibungen ist die Zugabe von legierungsbildenden Komponenten in Form des reinen Elementes oder in Form von Ferrelegierungen typisch. (Beispiele: DE-OS 3320513, DE-OS 2161098.) Weiterhin sind die folgenden Schutzgas- und Schlackesysteme bekannt:which contributes to the occurrence of welding pores and deviations from the required chemical composition via the component geometry. In the patent specifications found, the addition of alloying components in the form of the pure element or in the form of ferroalloys is typical. (Examples: DE-OS 3320513, DE-OS 2161098.) Furthermore, the following inert gas and slag systems are known:

DT2356640DT2356640 CaF2 CaF 2 12%12% FeSiFeSi 2%2% SiO2 SiO 2 2%2% CaCO3 CaCO 3 4%4% DT2526259DT2526259 FeSiFeSi 2-8%2-8% CaF2 CaF 2 10-20% '10-20% CaCO3 CaCO 3 0-6%0-6% SiO2 oder AI2O3 SiO 2 or Al 2 O 3 0-2%0-2% Kalziumtitanatcalcium titanate 0-2%0-2% DE-OS 2722049DE-OS 2722049 CaCO3 CaCO 3 10-25%10-25% CaF2 CaF 2 12-20%12-20% Na2SiF6 Na 2 SiF 6 3-8%3-8% Perowskitperovskite 10-20%10-20% WellastonitWellastonit 5-20%5-20% SU 833 411SU 833 411 CaCO3 CaCO 3 1-1,4%1-1.4% TiO2 TiO 2 4,5-5,1 %4.5-5.1% CaF2 CaF 2 5,2-6,2%5.2-6.2% BaCO3 BaCO 3 0,7-0,9%0.7-0.9%

Diese Schlackesysteme sind jeweils konkret mit dem vorliegenden Legierungssystem abgestimmt und nicht auf andere Legierungssysteme übertragbar. Diese Tatsache bedeutet, daß die Entwicklung eines Legierungssystems, welches den Anforderungen an eine definierte Verschleißbeanspruchung optimal genügen soll, auch den Vorschlag eines geeigneten Schutzgas-Schlacke-Systems beinhalten muß, da sonst ungünstige technologische Eigenschaften erzielt werden.These slag systems are in each case specifically coordinated with the present alloy system and can not be transferred to other alloy systems. This fact means that the development of an alloy system, which should meet the requirements of a defined wear stress optimally, must also include the proposal of a suitable inert gas slag system, otherwise unfavorable technological properties can be achieved.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, das Lichtbogenauftragsschweißen mit selbstschützenden Fülldrähten für das Regenerieren und/oder Panzern von Bauteilen des Transportwesens und der Fördertechnik, die einer Wälz- und/oder Roll-Gleit-Verschleißbeanspruchung unterliegen, so zu gestalten, daß einerseits das Verfahren technologisch sicher wird und andererseits das erzeugte Schweißgut die auftretenden Verschleißbeanspruchungen optimal erträgt. Dabei wird eine wesentlich bessere Ökonomie bei der Herstellung der Fülldrähte und auch bei deren Anwendung angestrebt.The aim of the invention is to make the arc metal arc welding with self-protective flux cored wires for the regeneration and / or tanks of components of transport and conveyor technology, which are subject to rolling and / or rolling-sliding wear, so that on the one hand the process technologically safe On the other hand, the generated weld metal optimally tolerates the occurring wear stresses. Here, a much better economy in the production of cored wires and also in their application is sought.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbstschützenden Pulverdraht zu entwickeln, mit dem es möglich ist. Bauteile des Verkehrswesens und der Fördertechnik, beispielsweise Schienen, rißfrei und technologisch sicher zu plattieren, wobei das erzeugte Schweißgut eine Wälz- und/oder Roll-Gleit-Verschleißbeanspruchung optimal ertragen muß'. Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst durch die Herstellung eines Agglomerates für die Füllung, welches aus einem wasserverdüsten vorlegierten Eisenpulver und einem aus TiO2, CaF2, Dolomit und mineralischem'Abfallprodukt zusammengesetzten Gas-Schlacke-System besteht und die genannten Komponenten in folgender Menge in Gew.-% enthält:The invention has for its object to develop a self-protecting powder wire, with which it is possible. Components of transport and materials handling, such as rails, crack-free and technologically safe plating, the generated weld metal has to endure a rolling and / or rolling-sliding wear stress optimally '. According to the invention the object has been achieved by the production of an agglomerate for the filling, which consists of a water-atomized prealloyed iron powder and a composed of TiO 2 , CaF 2 , dolomite and mineral 'waste product gas slag system and the components mentioned in the following amount in wt .-% contains:

55-70 wasserverdüstes vorlegiertes Eisenpulver mit den Bestandteilen in Gew.-% von 3,5-4,0Mo 13,0-14,0Mn55-70 water-atomized prealloyed iron powder with the components in wt .-% of 3.5-4.0Mo 13.0-14.0Mn

1,5-2V1,5-2V

1,9-2,1Si1,9-2,1Si

1,0-1,4Ti1,0-1,4Ti

0,2-0,3 C0.2-0.3 C

30-45 Gas-Schlacke-System mit den Bestandteilen in Gew.-% von 12-16TiO2 12-18CaF2 30-45 gas slag system with the components in wt.% Of 12-16TiO 2 12-18CaF 2

3-7 Dolomit3-7 Dolomite

1-7 mineralisches Abfallprodukt1-7 mineral waste product

Dieses agglomerierte Pulver kann nun auf die an und für sich bekannte Weise als Füllung für die Fülldrahtherstellung verwendet werden, wobei der Füllgrad 30-45% beträgt.This agglomerated powder can now be used in the manner known per se as a filling for Füllwrahtherstellung, the degree of filling is 30-45%.

Besonders durch die Zugabe des mineralischen Abfallproduktes zum Gas- Schlacke-System in den erfiridungsgemäßen Mengenanteil wird eine Verbesserung der Schlackeablösbarkeit, eine Verbesserung der Übergangskoeffizienten der einzelnen Elemente sowie eine Kornverfeinerung durch Kristallkeimbildner erzielt. Diese günstigen Ergebnisse werden durch den Einfluß der chemischen Zusammensetzung des amorphen Gemisches, das CaSiO3 und Oxide der seltenen Erdmetalle in folgenden Mengen in Gew.-% enthält:In particular, the addition of the mineral waste product to the gas-slag system in the proportion according to the invention results in an improvement in the slag detachability, an improvement in the transition coefficients of the individual elements and grain refinement by means of nucleation agents. These favorable results are due to the influence of the chemical composition of the amorphous mixture containing CaSiO 3 and oxides of rare earth metals in the following amounts in% by weight:

99 CaSiO3 1 SE2O3 (SE = Seltene Erdmetalle)99 CaSiO 3 1 SE 2 O 3 (SE = rare earth metals)

erreicht.reached.

Ausführungsbeispielembodiment

Es wurde eine wasserverdüste vorlegierte Eisenlegierung mit den folgenden Bestandteilen in Gew.-% hergestellt:A water atomized prealloyed iron alloy was prepared with the following components in weight percent:

0,30.3 CC 3,53.5 MoMo 13,013.0 MnMn 1,51.5 VV 1,91.9 SiSi 1,01.0 TiTi

und nachfolgend auf eine Kornfraktion < 0,5 mm abgesiebt.and subsequently sieved to a grain fraction <0.5 mm.

Dieser wasserverdüsten Eisenlegierung wurde ein Gas-Schlacke-Ssystem mit folgenden Bestandteilen in Gew.-% hinzugesetzt:This water-atomized iron alloy was added to a gas-slag system with the following constituents in% by weight:

14 TiO2 14 TiO 2

15 CaF2 . 5 Dolomit 4 mineralischesAbfallprodukt.15 CaF 2 . 5 dolomite 4 mineral waste product.

Das Gemisch, welches aus 62 Teilen wasserverdüstes vorlegiertes Eisenpulver und 38 Teilen Gas-Schläcke-System bestand, wurde mit 5% Wasserglas benetzt, agglomeriert und anschließend bei 5000C getrocknet und danach in einen pulverförmigen Zustand gebracht.The mixture, which consisted of 62 parts of water atomized prealloyed iron powder and 38 parts of gas-Schläcke system was wetted with 5% water glass, agglomerated and then dried at 500 0 C and then brought into a powdered state.

Diese Füllung wurde zur Herstellung eines profilierten Fülldrahtes nach den bekannten Verfahren verwendet, wobei das Verhältnis der Füllung zum Gesamtgewicht des Drahtes 40Gew.-% betrug.This filling was used to make a profiled cored wire according to the known methods, wherein the ratio of the filling to the total weight of the wire was 40% by weight.

Der so hergestellte Fülldraht wurde mittels offenen Lichtbogens auf Schienen und Laufräder aufgeschweißt. Das erhaltene Schweißgut war porenfrei und feinkörnig. Verschleißuntersuchungen bewiesen seine sehr gute Eignung für die obengenannten Einsatzfälle.The cored wire produced in this way was welded on rails and impellers by means of an open arc. The weld metal was free of pores and fine-grained. Wear tests proved its very good suitability for the above applications.

Claims (1)

Selbstschützender Fülldraht zum Lichtbogenauftragsschweißen von verschleißbeständigen Plattierungen auf Bauteile des Transportwesens und der Fördertechnik mit einem Verhältnis des zu seiner Füllung benötigten Agglomerate, bestehend aus einer C, Mo, Mn, V, Ti und Si vorlegierten wasserverdüsten Eisenlegierung und einem TiO2, CaF2, Dolomit und mineralischen Abfallprodukt enthaltenden Gas-Schlacke-System, wobei die Summe des wasserverdüsten Pulvers und des Gas-Schlacke-Systems bezogen auf das Gesamtgewicht des Drahtes 30 bis 45% beträgt, gekennzeichnet dadurch, daß die genannten Komponenten in folgender Menge in Gew.-% enthalten sind: 55-70 wasserverdüstes Eisenpulver mit den Gewichtsanteilen in % von 0,2-0,3 C
3,5-4,0Mo
13,0-14,0Mn
1,5-2,OV
1,0-1,4Ti
1,9-2,1Si
Rest FeSelf-protecting cored wire for arc-surfacing welding of wear-resistant claddings on components of transport and conveyor technology with a ratio of required for its filling agglomerates, consisting of a C, Mo, Mn, V, Ti and Si pre-alloyed water-atomized iron alloy and a TiO 2 , CaF 2 , dolomite and mineral waste product containing gas slag system, wherein the sum of the water-atomized powder and the gas-slag system based on the total weight of the wire is 30 to 45%, characterized in that said components in the following amount in wt .-% contains: 55-70 water-atomized iron powder with the proportions by weight in% of 0.2-0.3 C
3,5-4,0Mo
13,0-14,0Mn
1.5-2, SC
1,0-1,4Ti
1,9-2,1Si
Rest Fe 30-45 Gas-Schlacke-System mit den Gewichtsanteilen in %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Agglomeratsvon
12-16TiO2
12T-18CaF2
3-7,0 Dolomit30-45 gas slag system with percentages by weight based on the total weight of the agglomerate of
12-16TiO 2
12T-18CaF 2
3-7.0 dolomite 1-7,0 mineralisches, aus 99 Gewichtsanteilen CaSiO3 und einem Gewichtsanteil Oxide der seltenen Erdmetalle bestehenden Abfallprodukt.1-7.0 mineral waste consisting of 99 parts by weight CaSiO 3 and one part by weight oxides of rare earth metals.
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