DE1483487C - Verfahren zur Herstellung eines Schweißpulvers für das Unterpulverschweißen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Schweißpulvers für das UnterpulverschweißenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schweißpulvers für das Unterpulverschweißen
von weichen oder niedriglegierten Stählen, durch Vergießen und Erstarrenlassen einer Schmelze
von Talk (MgO-SiO2), Quarzsand (SiO2), Ferromanganschlacke
(A1.,O3 · MnO · SiO2), Ferrovanadinschlacke
(MgO-Al2O3) und Calciumfluorid (CaF2),
wobei in der Schmelze metallische Desoxydationsmittel suspendiert sind, so daß das Schweißpulver aus
9 bis 12% Manganoxyd (MnO),
6 bis 10% Aluminiumoxyd (Al2O.,),
20 bis 24°/o Magnesiumoxyd (MgO),
46 bis 54°/o Siliziumdioxyd (SiO.,),
3 bis 5% Calciumfluorid (CaF2),
maximal 0,5% wasserfreiem Natriumsilikat
6 bis 10% Aluminiumoxyd (Al2O.,),
20 bis 24°/o Magnesiumoxyd (MgO),
46 bis 54°/o Siliziumdioxyd (SiO.,),
3 bis 5% Calciumfluorid (CaF2),
maximal 0,5% wasserfreiem Natriumsilikat
(Na2SiO.,),
0,7 bis 2% Silizium, Ferrosilizium oder
Ferromangan als metallische
Desoxydationsmittel
Ferromangan als metallische
Desoxydationsmittel
besteht..
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines für das Unterpulverschweißen bestimmten erschmolzenen
Schweißpulvers bekannt (schweizerische Patentschrift 356 341), das unter anderem 30 bis 65%
Siliziumdioxyd (SiO2), O bis 55% Manganoxyd
(MnO), O bis 20% Magnesiumoxyd (MgO), O bis
15% Aluminiumoxyd (Al2O3), 3 bis 15% Calciumfluorid
(CaF2) sowie mindestens ein Metall und/oder mindestens eine Metallegierung, wie Mangan, Silizium
oder deren Ferrolegierungen enthält, wobei der Metall- und/oder Legierungsanteil des Ausgangsgemisches
höchstens 65 Gewichtsprozent beträgt. Bei dem bekannten Verfahren werden das Calciumfluorid
und das als Desoxydationsmittel wirkende Metall und/oder die Metallegierung dem Ausgangsgemisch
bereits vor dem Schmelzvorgang zugesetzt.
Um sicherzustellen, daß das Desoxydationsmittel in dem fertigen, dem Schweißlichtbogen zugeführten
Schweißpulver gleichförmig verteilt ist, sollte jedes Schweißpulverteilchen im wesentlichen den gleichen
Anteil an Desoxydationsmittel enthalten. Diese Forderung ist aber nur zu verwirklichen, wenn die
Desoxydationsmittelteilchen in der Regel kleiner als die Schweißpulverteilchen sind. Da die Größe der
Teilchen eines Schweißpulvers im allgemeinen zwischen 1 und 0,075 mm liegt und häufig Schweißpulverteilchen
mit noch kleinerem Durchmesser vorhanden sind, kommt es darauf an, daß die Größe
der Desoxydationsmittelteilchen beim Erstarren der Schweißpulverschmelze und vor der Zerkleinerung
dieser Schmelze so gering wie irgend möglich ist. Bei dem bekannten Verfahren, bei dem das Desoxydationsmittel
dem Ausgangsgemisch unmittelbar zugesetzt wird, haben kleine Desoxydationsmittelteilchen
die Neigung zu oxydieren, bevor sie die Oberfläche der Schmelze durchdringen. Werden dagegen
größere Desoxydationsmittelteilchen benutzt, führt die lange Schmelzdauer, die notwendig ist, um die
vergleichsweise großen Teilchen zu ausreichend kleinen Teilchen zu dispergieren, zu einer vorzeitigen
Oxydation durch die Oxyde der Schmelze selbst. Im einen wie im anderen Falle tritt ein unerwünschter
Verlust an Desoxydationsmittel ein. Ein ungenügender Anteil an Desoxydationsmittel im Schweißpulver
hat zur Folge, daß die Schweißnähte insbesondere an rostigen Werkstückstellen leicht porös werden.
An den Nahträndern bleiben oft Schwarten aus aufgeschmolzenem Metall stehen. Die verwendbaren
Schweißstromstärken sind verhältnismäßig niedrig. Bei Anwendung stärkerer Schweißströme werden die
Schweißnähte häufig rauh und wellig; die Schlacke läßt sich nur schwer ablösen. .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Desoxydationsmittelverlust bei der Herstellung des Schweißpulvers zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das Calciumfluorid mit dem metallischen Desoxydationsmittel vermischt und der
Schmelze als letzter Zuschlag zugegeben wird. Das Calciumfluorid bildet dabei um die einzelnen Des-Oxydationsmittelteilchen
herum einen Überzug, der die Teilchen gegen Oxydation schützt, bevor sie in
das schmelzflüssige Grundgemisch eintreten. Infolgedessen ist es möglich, das Desoxydationsmittel in
Teilchen von kleinerer Größe zuzugeben, als dies
ao bisher erfolgen konnte, wenn nicht erhebliche Desoxydationsmittelverluste
hingenommen wurden. Da ί ferner die kleineren Teilchen nur eine kürzere Verweildauer
im Schmelzbad erfordern, um dispergiert und in Teilchen von mikroskopischer Größe weiter
unterteilt zu werden, werden die infolge von Oxydation durch die Schmelze selbst normalerweise auftretenden
Desoxydationsmittelverluste zusätzlich stark vermindert. Das Entweichen von gasförmigem
Fluor aus der Schmelze ist vermieden. :
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält die aus Calciumfluorid und dem metallischen Desoxydationsmittel
bestehende und als letzter Schmelzzuschlag zugegebene Mischung noch 4% CO.,-freisetzenden
Talk (MgO · SiO2 · CO2). Das in der
Schmelze entwickelte gasförmige CO2 bewirkt eine Durchmischung der Schmelze und sorgt für eine
Verteilung des Desoxydationsmittels:
Bei der praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Schmelzofen beispielsweise
mit folgender Charge beschickt:
Eastern Talk (MgO · SiO2) ... 50 %
Trockener Quarzsand (SiO2) .. 15,0%
Ferromanganschlacke
Ferromanganschlacke
(Al2O3-MnO-SiO2) 21,8%
Ferrovanadinschlacke
(MgO-Al2O3)....: 7,7%
Calciumfluorid CaF2).. ... 3,4 %) Zugabe vor
Ferrosilizium (85 %"Si) 2,1 %J Beendigung
des Schmelz-
-.■■*■ prozesses
als letzter
■ ■ '- Zuschlag
■ ■ '- Zuschlag
' ' ■■ : '■■-.·
Die aus Talk, Quarzsand, Ferromanganschlacke und Ferrovanadinschlacke bestehende Charge wird
in einem Elektroofen bei Temperaturen von etwa 1260 bis 165O0C niedergeschmolzen. Sobald das
gesamte Material in Form einer Schmelze vorliegt, versetzt man es im Ofen mit Calciumfluorid und
Ferrosilizium. Dadurch wird die Temperatur der Schmelze auf etwa 1230 bis 1510° C erniedrigt. Nach
dem Schmelzen des letzten Zuschlages und ausreichender Durchmischung desselben mit der übrigen
Schmelze vergießt man diese in Wasser. Das erstarrte Produkt wird schließlich auf die für Schweißpulvergemische
erforderliche Korngröße zerkleinert.
Eine gute Durchmischung der Schmelze wird dadurch erreicht, daß von dem ursprünglichen Beschickungsmaterial
ein kleiner Talkanteil von 4% zunächst zurückbehalten und erst später zusammen mit dem Ferrosilizium und dem Calciumfluorid zugesetzt
wird. Dies setzt allerdings voraus, daß der Talk in der Lage ist, Gase zu entwickeln, d. h. im
wesentlichen aus MgO · SiO2 · CO2 besteht. Das CO2
wird im Ofen in Gasform ausgetrieben, durchmischt die Schmelze und sorgt für eine Verteilung des Des-Oxydationsmittels.
Läßt die Ofenkonstruktion mechanisches Rühren zu, kann der gesamte Talk sofort
zugesetzt werden und braucht der Talk kein Gas zu entwickeln.
Das Calciumfluorid bildet einen die metallischen Desoxydationsmittelteilchen schützenden Überzug,
so daß diese weder schmelzen noch in der Schmelze zusammenlaufen können. Wegen des verhältnismäßig
niedrigen Schmelzpunktes des Calciumfluorids wird der Schmelzpunkt des Gemisches herabgesetzt. Dadurch
erhält das Schweißpulvergemisch die bei der Herstellung einer Schweißnaht erwünschten besseren
Fließeigenschaften, die eine glattere Oberfläche auf dem Schweißgut und eine bessere Verschmelzung
mit dem Grundwerkstoff zur Folge haben. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn nach Zusatz des
Calciumfluorids und des metallischen Desoxydationsmittels die Schmelze so schnell wie möglich in Wasser
vergossen wird.
Durch Mischen und Schmelzen der Komponenten
in einem Elektroofen unter Zugrundelegung der oben genannten Mengenverhältnisse, anschließendes Vergießen
in Wasser und darauffolgende Zerkleinerung auf geeignete Teilchengröße wird ein Desoxydationsmittel in äußerst feiner Verteilung enthaltendes
Schweißpulver erzielt, das sich zum Unterpulverschweißen von weichen oder niedriglegierten Stählen
eignet. Vergleichsschweißungen ergaben, daß bei Verwendung eines mittels des erfindungsgemäßen
Verfahrens hergestellten Schweißpulvers leicht sich ablösende Schlacken sowie Schweißnähte mit von
geschmolzenen Teilchen absolut freien Oberflächen erhalten werden, während an den Rändern von mit
handelsüblichen bindemittelhaltigen Schweißpulvern hergestellten Schweißnähten häufig eine Schwartenbildung
aus geschmolzenem Metall zu beobachten ist. Die erfindungsgemäß erhaltenen Schweißpulver
ermöglichen sogar an rostigen Stellen die Herstellung ,, einwandfreier Schweißnähte, während mit handelsüblichen
bindemittelhaltigen Gemischen an solchen Stellen hergestellte Schweißnähte häufig poröse
Stellen aufweisen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Schweißpulver erlauben auch
ein Arbeiten mit höheren Schweißströmen. So erhält man mit einem Schweißstrom von 1300 A und 30 V
Wechselstrom bei Verwendung von Schweißdrähten mit einem Durchmesser von etwa 3,4 mm ausgezeichnete
Kehlnahtschweißungen an Fluß- oder Weichstahlplatten, während bei Verwendung der in
bekannter Weise hergestellten Schweißpulver rauhe und wellige Schweißnähte beobachtet werden, wobei
auch die Schlacke nicht ohne weiteres ablösbar ist.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines Schweißpulvers für das Unterpulverschweißen von weichen
oder niedriglegierten Stählen, durch Vergießen und Erstarrenlassen einer Schmelze von
Talk (MgO-SiO2), Quarzsand (SiO2), Ferromanganschlacke
(AL1O3 · MnO · SiO.,), Ferrovanadinschlacke
(MgO · Al0O3) und" Calciumfluorid
(CaF2), wobei in der Schmelze metallische Desoxydationsmittel suspendiert sind, so daß das
Schweißpulver aus
9 bis 12 0Zo Manganoxyd (MnO),
6 bis 10% Aluminiumoxyd (AI2O.,),
20 bis 24% Magnesiumoxyd (MgO),
46 bis 54% Siliziumdioxyd (SiO.,),
3 bis 5% Calciumfluorid (CaF2),
maximal 0,5 % wasserfreiem Natriumsilikat
6 bis 10% Aluminiumoxyd (AI2O.,),
20 bis 24% Magnesiumoxyd (MgO),
46 bis 54% Siliziumdioxyd (SiO.,),
3 bis 5% Calciumfluorid (CaF2),
maximal 0,5 % wasserfreiem Natriumsilikat
(Na2SiO3),
0,7 bis 2% Silizium, Ferrosilizium oder
• Ferromangan als metallische
Desoxydationsmittel
• Ferromangan als metallische
Desoxydationsmittel
besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumfluorid mit dem metallischen Desoxydationsmittel
vermischt und der Schmelze als letzter Zuschlag zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Calciumfluorid und
dem metallischen Desoxydationsmittel bestehende und als letzter Schmelzzuschlag zugegebene Mischung
noch 4% COj-freisetzenden Talk (MgO · SiO2 · CO2) enthält. "
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