DE1116514B

DE1116514B - Powder mixture for the production of a welding agent for submerged arc welding

Info

Publication number: DE1116514B
Application number: DE1958H0033637
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Willy Welz
Original assignee: Holding Intercito SA
Current assignee: Holding Intercito SA
Priority date: 1957-07-05
Filing date: 1958-06-24
Publication date: 1961-11-02
Also published as: CH357610A

Description

Pulvergemisch zur Herstellung eines Schweißmittels für das Unterpulverschweißen Die Erfindung bezieht sich auf ein Pulvergemisch zur Herstellung eines Schweißmittels für das Unterpulverschweißen, das überwiegend aus Aluminiumoxyd und Calciumfluorid besteht und mit Hilfe eines Bindemittels agglomeriert, gekörnt und gegebenenfalls geglüht wird.Powder mixture for the production of a welding agent for submerged arc welding The invention relates to a powder mixture for producing a welding means for submerged arc welding, which mainly consists of aluminum oxide and calcium fluoride consists and agglomerated with the help of a binder, granulated and optionally is annealed.

Beim sogenannten Unterpulverschweißen wird bekanntlich ein blanker, automatisch vorgeschobener Zusatzdraht als Elektrode verwendet, wobei man den Lichtbogen unter einer Pulverdecke brennen läßt. Zwischen Draht und Pulver finden dabei komplizierte Reaktionen statt, bis sich schließlich eine Schlackendecke über der fertigen Schweißnaht ausbreitet.In the so-called submerged arc welding, as is well known, a bare, Automatically advanced filler wire is used as the electrode, taking the arc Let it burn under a blanket of powder. There are complicated ones between wire and powder Reactions take place until there is finally a layer of slag over the finished weld spreads.

Die Reaktionen im Lichtbogen verlaufen je nach Wahl des Pulvers sehr unterschiedlich. Im Hinblick auf die physikalisch-chemischen Vorgänge einer solchen Reaktion sind grundsätzlich zwei Pulverarten zu unterscheiden 1. die erschmolzenen Pulver, 2. die agglomerierten Pulver.The reactions in the arc are very varied, depending on the choice of powder different. With regard to the physico-chemical processes of such Reaction, there are basically two types of powder to be distinguished 1. the melted Powder, 2. the agglomerated powder.

Die Ausgangsstoffe i:ür die erste Gruppe werden beim Herstellungsproze(3, erschmolzen, können dabei ausreagieren und unerwünschte Gase abgeben. Nach dem Erschmelzungsprozeß wird die Masse granuliert und kommt in vers@Nedenen Korngrößen in den Handel. Beim Schwei>ärgang wird das Pulver in unmittelbarer Umgebg -des Lichtbogens wieder aufgeschmolzen und Es-rt als Schlacke über der Schweißnaht. Dabei ändert es seine Zusammensetzung und Struktur nicht wesentlich.The starting materials for the first group are used in the manufacturing process (3, melted, can react and release unwanted gases. After the melting process the mass is granulated and comes in different grain sizes on the market. At the During the welding process, the powder is melted again in the immediate vicinity of the arc and it rt as slag over the weld. In doing so, it changes its composition and structure not essential.

Bei den agglomeriMen .Pulvern dagegen werden die Ausgangsstoffe nur gemischt und durch.en, Bindemittel direkt oder incekt"guf geeignete, Korngröße gebracht. Durch einen anschließenden Glühvorgang bei einer Temperatur von um 500°C wird dann vor allem der Wasseranteil des Bindemittels oder einzelner Stoffe ausgetrieben.In the case of agglomerate powders, on the other hand, the starting materials are only mixed and mixed, binding agent directly or incekt "guf suitable grain size brought. A subsequent annealing process at a temperature of around 500 ° C is then used especially the water content of the binder or individual substances expelled.

In vereinzelten Fällen wird die Agglomeration auch durch chemische Reaktionen erzielt. Andererseits können auch hohe Glühtemperaturen angewandt werden, wenn es sich darum handelt, bestimmte Umsetzungsvorgänge einzuleiten, etwa mit dem Zweck, eine engere Verkettung der einzelnen Bestandteile zu erreichen oder auch um gasförmige Stoffe abzuspalten.In isolated cases the agglomeration is also caused by chemical Reactions achieved. On the other hand, high annealing temperatures can also be used, when it comes to initiating certain implementation processes, for example with the Purpose to achieve a closer concatenation of the individual components or also to split off gaseous substances.

Wirtschaftlich sind die agglomerierten Pulver durch ihr billiges Herstellungsverfahren und ihren geringeren spezifischen Verbrauch den erschmolzenen Pulvern überlegen. Sie enthalten als wesentlichen Bestandteil Si 03 und sind bisher entweder auf der Basis Si 02-Mn O oder Si02-A1203 aufgebaut worden. Auf Grund dieser Zusammensetzung haben sie (wie auch die bisher gebräuchlichen erschmolzenen Pulver) den Nachteil, daß sie bei der Schweißung an Baustählen in der Zähigkeit über die Kerbschlagwerte von sauren Elektroden kaum hinauskommen. Der Hauptgrund dafür ist in der grobkristallinen Struktur der Schweiße zu suchen, die vorwiegend auf seiner Aüfsilizierung des Schweißgutes= beruht.-Umfangreiche Untersuchungen haben gezeigt, daß der Kerbschlagwert vornehmlich der zweiten Pulverart mit zunehmendem Flußspatgehalt steigt. Doch wird der Schweißer bereits bei Flußspatzusätzen von etwa 100/, durch den stechenden Geruch stark belästigt, und der Wechselstromlichtbogen zeigt bei normalen Leerlaufspannungen Aussetzerscheinungen.The agglomerated powders are economical due to their inexpensive manufacturing process and their lower specific consumption is superior to the melted powders. They contain Si 03 as an essential component and so far are either on the Based on Si 02-Mn O or Si02-A1203. Because of this composition they have the disadvantage (like the previously used melted powders) that their toughness exceeds the notched impact values when welding structural steels hardly get out of acid electrodes. The main reason for this is in the coarse crystalline Look for the structure of the weld, which is mainly due to its siliconization of the weld metal - Extensive studies have shown that the notched impact value is predominantly the second type of powder increases with increasing fluorspar content. But the welder will already with river sparrow additions of about 100 /, strongly annoyed by the pungent smell, and the alternating current arc shows intermittent phenomena at normal no-load voltages.

Es sind zwar bereits auch Schweißmittel bekannt, die überwiegend aus A103 und CaF2 bestehen, jedoch werden diese Schweißmittel erschmolzen. Zwecks Erleichterung des Erschmelzens ist der Anteil an Flußspat (CaF2) ziemlich hoch. Es handelt sich demnach um Schweißmittel, die der vorerwähnten 1. Gruppe zuzurechnen sind.It is true that welding means are already known that predominantly consist of A103 and CaF2 exist, but these welding materials are melted. For the sake of relief After melting, the proportion of fluorspar (CaF2) is quite high. It is about accordingly to welding equipment that can be assigned to the aforementioned 1st group.

Ferner sind noch Schweißpulver bekannt, die aus einem heterogenen Gemisch schlackenbildender Stoffe bestehen, die mit geringen Mengen Alkalilauge versetzt werden. Aus dem Gemenge wird während des Reaktionsablaufes durch Rühren Schweißpulver in gewünschter Korngröße hergestellt, d. h. granuliert.Furthermore, welding fluxes are known that consist of a heterogeneous Mixture of slag-forming substances are made with small amounts of alkali be moved. The mixture becomes during the Reaction sequence Welding powder produced in the desired grain size by stirring, d. H. granulated.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein agglomeriertes Schweißpulver zu schaffen, bei welchem also die Ausgangsstoffe gemischt und mit Hilfe eines Bindemittels agglomeriert werden.In contrast, it is the object of the invention to provide an agglomerated welding powder to create, in which the starting materials are mixed and with the help of a binder be agglomerated.

Die Erfindung bezweckt, die oben geschilderten Nachteile zu beseitigen und dem agglomerierten Schweißpulver insbesondere eine höhere Kerbschlagzähigkeit zu verleihen. Zur Lösung der Aufgabe geht man von einem Pulvergemisch aus, das überwiegend aus Aluminiumoxyd und Calciumfluorid besteht und mit Hilfe eines Bindemittels agglomeriert, gekörnt und gegebenenfalls geglüht wird, welches gemäß Erfindung keine freie Kieselsäure und einen Gehalt von mindestens etwa 45 Q/Q Aluminiumoxyd und mindestens etwa 10 Q/Q Calciumfluorid aufweist.The invention aims to eliminate the disadvantages outlined above and the agglomerated welding powder, in particular, has a higher notched impact strength to rent. To solve the problem, one starts from a powder mixture that is predominantly consists of aluminum oxide and calcium fluoride and agglomerated with the help of a binder, is granulated and optionally calcined, which according to the invention is not free silica and a content of at least about 45 percent alumina and at least about 10 percent Q / Q has calcium fluoride.

Die bekannte Si 02-Basis wird damit vollkommen verlassen. Dadurch kann der Gehalt an Flußspat erhöht werden, ohne daß die störenden Erscheinungen, die auf einer Reaktion zwischen Si02 und CaF2 beruhen, auftreten. Gleichzeitig wird die Aufsilizierung herabgesetzt.The well-known Si 02 basis is completely abandoned. Through this the fluorspar content can be increased without the disturbing phenomena, which are based on a reaction between Si02 and CaF2 occur. At the same time will the siliconization is reduced.

Noch bedeutender ist, daß die Kerbschlagwerte ganz wesentlich verbessert werden, wie die nachstehenden Ausführungsbeispiele zeigen: Mit einem agglomerierten Schweißpulver, das ausschließlich aus einem Gemisch von 50°/o A1203 (Bauxit) und 50°/Q CaF2 (Flußspat) zusammengesetzt ist, wird eine Mehrlagenschweißung bei 550A, 27 V und 40 cm/min mit einem Draht von der Zusammensetzung: C i Mn I si S F 0,064 ' 1,61 I 0,10 I 0,020 ( 0,023 durchgeführt. Das vorwiegend reine Schweißgut besitzt bei einer Prüftemperatur von 0°C folgende Kerbschlagwerte Probe 1 ( 2 3 mkg/cm2.. I 15,9 1 16,5 17,3 (Probenform : Charpy - V. Notch) Die gleiche Schweißprobe zeitigt mit den bisher üblichen Pulvern Werte bis zu 6 mkg/em2. Zur Verbesserung der Schweißeigenschaften und um bei gleicher Lichtbogenspannung eine breitere Naht zu erzielen, können dem Pulver Verbindungen der Alkali- und Erdalkahgruppen beigegeben werden.It is even more important that the impact values are significantly improved, as the following examples show: With an agglomerated welding powder which is composed exclusively of a mixture of 50% A1203 (bauxite) and 50% CaF2 (fluorspar) a multi-layer weld at 550A, 27 V and 40 cm / min with a wire of the composition: C i Mn I si SF 0.064 '1.61 I 0.10 I 0.020 (0.023 carried out. The mainly pure weld metal has the following notch impact values at a test temperature of 0 ° C sample 1 (2 3 mkg / cm2 .. I 15.9 1 16.5 17.3 (Sample form: Charpy - V. Notch) The same welding sample shows values of up to 6 mkg / em2 with the powders commonly used up to now. To improve the welding properties and to achieve a wider seam with the same arc voltage, compounds of the alkali and alkaline earth groups can be added to the powder.

Ein Pulver, das z. B. aus einem Gemisch von 45 Q/Q Bauxit, 35 °/Q Flußspat und 20 °/Q Wollastonit besteht, zeigt gute Schweißeigenschaften, ergibt eine feingeschuppte Naht und liefert bei einer Mehrlagenschweißung unter den oben aufgeführten Bedingungen die Kerbschlagwerte: Probe 1 1 2 3 mkg/cm2.. I 14,9 1 18,1 f 16,5 Die Fließeigenschaften und die Schlackenstruktur lassen sich durch Zugabe von Mangan-, Titan- oder Zirkonoxyd beeinflussen. Um das Pulver gegenüber Rost, Fetten und Feuchtigkeit unempfindlicher oder für Auftragsschweißungen geeignet zu machen, können Metallpulver in geeigneter Menge zur Desoxydation oder zur Auflegierung eingebracht werden.A powder z. B. consists of a mixture of 45 Q / Q bauxite, 35 ° / Q fluorspar and 20 ° / Q wollastonite, shows good welding properties, results in a finely scaled seam and provides the notched impact values in multi-layer welding under the conditions listed above: sample 1 1 2 3 mkg / cm2 .. I 14.9 1 18.1 f 16.5 The flow properties and the slag structure can be influenced by adding manganese, titanium or zirconium oxide. In order to make the powder less sensitive to rust, grease and moisture or to make it suitable for surfacing, metal powder can be added in a suitable amount for deoxidation or for alloying.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Powder mixture for the production of welding material for submerged arc welding, which mainly consists of aluminum oxide and calcium fluoride consists and agglomerated with the help of a binder, granulated and optionally is annealed, characterized in that there is no free silica and a content of at least about 45 percent alumina and at least about 10 percent calcium fluoride having.

2. Powder mixture according to claim 1, characterized in that it is at least contains an alkali or alkaline earth compound.

3. Powder mixture according to claim 1, characterized in that it is made of aluminum oxide, calcium fluoride and calcium silicate consists.

4. Powder mixture according to claim 1, characterized in that it is an oxide of manganese, titanium or zirconium. Publications considered: German U.S. Patent No. 527186; "Welding technology", (Berlin), 1957, p. 280.