DE3036438C2 - Verfahren zur Herstellung von vorgeschmolzenen, basischen Schweißpulvern für das Unterpulverschweißen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von vorgeschmolzenen, basischen Schweißpulvern für das Unterpulverschweißen

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DE3036438C2
DE3036438C2 DE3036438A DE3036438A DE3036438C2 DE 3036438 C2 DE3036438 C2 DE 3036438C2 DE 3036438 A DE3036438 A DE 3036438A DE 3036438 A DE3036438 A DE 3036438A DE 3036438 C2 DE3036438 C2 DE 3036438C2
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Description

sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißpulver durch Vermischen vorwiegend oxidischer Komponenten, deren Anteil an fluoridischen Komponenten maximal 5 Gew.-% beträgt, mit vorwiegend fluoridischen Komponenten, deren Anteil an oxidischen Komponenten maximal 5 Gew.-% beträgt, gewonnen werden, wobei die vorwiegend oxidischen und die vorwiegend fluoridischen Komponenten vor dem Vermischen getrennt erschmolzen werden.
10
Die Erfindung betrifft ein Verfahren iair Herstellung '.•on vorgeschmolzenen, basischen Schweißpulvern für das Unterpulverschweißen (im folgenden UP-Prozeß genannt), die einen analytischen Gehalt an
0,5-20 Gew.-% SiO2,
15-35 Gew.-% AI2O3, 0,05-IOGew.-°/oTi02,
bis l0Gew.-%ZrO2,
0,01-IOGew.-%MnO,
0,1 -3 Gew.-% Eisenoxide,
20-40 Gew.-% Erdalkalioxide, 15 —35Gew.-% Fluoride, vorzugsweise Flußspat,
0^-3 Gew.-% Alkalioxide
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen aufweisen.
Schweißpulver der genannten Zusammensetzung sind im Handel erhältlich und wurden auch bereits bisher für das Unterpulverschweißen verwendet.
Zur Erzielung möglichst hoher Gütewerte im Schweißgut, insbesondere hoher Zähigkeitswerte beim UP-Prozeß ist es erforderlich, basische Schweißpulver « einzusetzen. Basische Schweißpulver sind jedoch hygroskopisch.
Die dabei auftretenden Probleme sind hinlänglich bekannt: beim Unterpulverschweißen brennt ein durch aufgeschüttetes Schweißpulver abgedeckter Lichtbogen unter Abschmelzen einer Drahtelektrode. Die im Lichtbogen versprühten Metalltropfen reagieren mit dem im Schweißpulver enthaltenen Wassergehalt unter Bildung von Wasserstoff. Der gebildete Wasserstoff löst sich im Stahl mit der Folge, daß es aufgrund seiner stark >-'< temperaturabhängigen Löslichkeit im Stahl beim Abkühlen des Werkstückes oftmals zu Rissen im Schweißgut oder neben dem Schweißgut (Ncbcnnalitrisse) kommt. Derartige Probleme treten insbesondere bei der Verarbeitung hochwertiger Feinkornbaustähle auf.
Es müssen mithin hohe Anforderungen auf Feuchtigkeitsarmut an Schweißpulver gestellt werden, die zum Unterpulverschweißen verwendet werden.
Üblicherweise erfolgt die Herstellung von basischen Schweißpulvern durch Erschmelzen der Rohstoffe in der für das Zielprodukt erwünschten Zusammensetzung, Ausgießen der Schmelze auf eiserne Wannen und anschließendes Vermählen des Produktes auf Körnung.
Diese Schweißpulver ziehen bereits nach kurzer Zeit oberflächlich Feuchtigkeit an. Sie werden deshalb vor Verwendung bei 2500C vorgetrocknet. Mit derartigen Schweißpulvern werden Wasserstoffgehalte je 100 g abgeschmolzenen Drahts, bestimmt nach der Vornorm DlN 8572, um 8 ppm erreicht
Wünschenswert sind jedoch Wasserstoffgehalte von unter 5 ppm. Dieser gering erscheinende Unterschied kann jedoch beim Verschweißen hochfester Feinkornbaustähle dafür ausschlaggebend sein, ob Risse im Schweißgut auftreten oder nicht Derartig niedrige Werte können mit Schweißpulvern erreicht werden, die nach Mahlen auf gewünschte Körnung nochmals bei etwa 10000C geglüht werden. Eine derartige Ausheizprozedur ist jedoch umständlich und kostenintensiv.
Aufgabe der Erfindung war es nun, ein Verfahren zur Herstellung von basischen erschmolzenen Schweißpulvern für den UP-Prozeß zu entwickeln, die den Anforderungen an Feuchtigkeitsarmut entsprechen, wie sie von bei 10000C nachgeglühten Schweißpulvern erfüllt werden, wobei auf den Umweg einer nachträglichen Glühung bei 1000° C verzichtet werden kann.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß basische, vorgeschmolzene Schweißpulver, die der obengenannten Aufgabenstellung gerecht werden, dadurch erhalten werden können, daß die der gewünschten Zusammensetzung entsprechenden oxidischen und fluoridischen Komponenten getrennt erschmolzen werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von basischen Schweißpulvern für das Unterpulverschweißen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schweißpulver durch Vermischen vorwiegend oxidischer Komponenten, deren Anteil an fluoridischen Komponenten maximal 5 Gew.-% beträgt, mit vorwiegend fluoridischen Komponenten, deren Anteil an oxidischen Komponenten maximal 5 Gew.-% beträgt, gewonnen werden, wobei die vorwiegend oxidischen und die vorwiegend fluoridischen Komponenten vor dem Vermischen getrennt erschmolzen werden.
Als technisch sinnvoll für den UF Prozeß haben sich basische Schweißpulver erwiesen, die einen analytischen Gehalt an
03-20Gew.-%SiO2,
15-35 Gew.-% AI2O3,
0,05-10 Gew.-o/o TiO2,
bis IOGew.-%Zr02,
0,01-IOGew.-°/oMnO,
0,1 —3 Gew.-% Eisenoxide,
20-40 Gew.-% Erdalkalioxide,
15=35 Gew.-% Fluorides insbesondere Flußspat,
0,3 — 3 Gcw-% Alkaiioxide
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen aufweisen.
Zur Herstellung der erfincliingsgemäßen Schweißpulver werden die gleichen Rohstoffe verwendet, wie sie auch bisher zur Herstellung von basischen, vorge-
schmolzenen Schweißpulvern für den UP-Prozeß eingesetzt wurden.
Die vorwiegend oxidischen Komponenten können einen Gehalt von maximal 5 Gew.-% an fluoridisehen Komponenten enthalten. Sie werden z.B. in mit Kohlenstoff ausgekleideten öfen aufgeschmolzen, wobei die Untergrenze der dabei anzuwendenden Temperaturen naturgemäß der Schmelzpunkt des Gemisches darstellt. Im allgemeinen liegen die Temperaturen zwischen 1500 und 1800°C.Dasschmelzflüssige Produkt wird auf eiserne Wannen gegossen und nach dem Erkalten auf die gewünschte Körnung von in der Regel > 2 mm aufgemahlen.
Die Behandlung der vorwiegend fluoridisehen Komponenten, die maximal einen Anteil von 5 Gew.-°/o an oxidischen Komponenten enthalten dürfen, erfolgt analog.
Die vorgeschmolzenen basischen Schweißpulver werden schließlich durch einfaches Vermischen der vorgeschmolzenen und gekörnten Komponenten erhalten. Das Gewichtsverhältnis der Komponenten wird nach Maßgabe der erwünschten Gesamtzusammensetzung der Schweißpulver ermittelt
Mit den erfindungsgemäßen Schweißpulvern ist es möglich, Wasserstoffgehalte im Schweißgut zu erreichen, die zumindest ebenso niedrig sind wie sie mit erschmolzenen und noch bei 10000C nachgeglühten Pulvern erhalten werden. Der l'mweg über die umständliche und kostenintensive Nachglühung kann mithin durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eingespart werden.
Die Erfindung wird nun anhand von Bei^-elen und Vergleichsbeispieler, erläutert.
Beisp,ei 1
Eine oxidische Komponente folgender Zusammensetzung:
SiO2
AI2O3
FeO
TiO2
MnO
CaO
MgO
CaF2
ZrO2
Na2O
K2O
18,90 Ge w.- %
19,33Gew.-°/o
0,50 Ge w.- %
5,89 Gew.-°/o
3,19Gew.-%
7,62 Gew.-%
33,78 Gew.-%
2,80 Gew.-%
5,61 Gew.-%
O,72Gew.-%
0,67 Gew.-%
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen
wird in eiwem mit Kohlenstoff ausgekleideten Ofen bei 17000C erschmolzen. Nach einem zwei- bis vierstündigem Einschmelzprozeß und nach dem völligen Durchschmelzen wird die noch schmelzflüssige Mischung auf eine eiserne Wanne ausgegossen und nach dem Erkalten auf eine Körnung von 0,3 bis 1,75 mm vermählen.
Eine fluoridische Komponente folgender Zusammensetzung:
SiO2 O,73Gew.-°/o
CaF2 97,89 Gew.-%
KiO 0,95 Gew.-%
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen wird bei einer Temperatur von 16000C in einem mit Kohlenstoff ausgekleideten Ofen erschmolzen. Nach einem zwei- bis vierstündigem Einschmelzprozeß und nach völligem Durchschmelzen wird die scnmelzflüssige Mischung ausgegossen und nach dem Erkalten auf eine Körnung von 03 bis 1,75 mm vermählen.
Das gewünschte Schweißpulver wird durch Vermischen von 83 Gew.-% Anteilen oxidischer und 17 Gew.-°/o Anteilen an fluoridischer Komponente gewonnen.
Demnach beträgt die Gesamtzusammensetzung des Schweißpulvers
15,81 Gew.-% SiO2
16,04 Gew.-% AI2O3
0,41 Gew.-% FeO
4,89 Gew.-% TiO2
2.65 Gew.-% MnO
632 Gew.-% CaO
28,04 Gew.-% MgO
19,02 Gew.-°/o CaF2
4.66 Gew.-% ZrO2
0,60 Gew.-% Na2O
0,72 Gew.-% K2O
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen.
Beim Verschweißen des erfindungsgemäßen Schweißpulvers wird nach üblicher Vortrocknung bei 250°C ein Wasserstoifgehalt von 3,8 ml pro 100g abgeschmolzenen Drahts, bestimmt nach der Vornorm DIN 8572, gefunden.
Vergleichsbeispiel 1
Zum Vergleich wird ein handelsübliches, homogen, d. h. nicht in Komponenten getrennt, erschmolzenes, nahezu analysengleiches Schweißpulver herangezogen:
Die analytische Zusammensetzung dieses Pulvers lautet
<o 17,12Gew.-°/oSi02
16,27 Gew.-% AI2O1
0,38 Gew.-°/o FeO
5,13Gew.-%TiO2
2,97 Gew.-% MnO
« 6,25 Gew.-% CaO
2737 Gew.-°/o MgO
18,17Gew.-°/oCaF2
5,00 Gew.-o/o ZrO2
0.35 Gew.-% Na2O
sowie rohstoffbedingte Verunreinigungen.
Die Prüfung auf Wasserstoffgehalt wird in der gleichen Weise durchgeführt wie in Beispiel 1 beschrieben.
Es werden 7,8 ml pro 100 g abgeschmolzenen Drahts gefunden.
Vergleichsbeispiel 2
Die Verfahrensweise analog Vergleichsbeispiel 1 wird wiederholt, mit der Abänderung, daß das Schweißpulver zusätzlich einem Glühprozeß bei 1000° C unterworfen wird,
Der Wasserstoffgehalt beträgt 4,3 ml pro 100 g abgeschmolzenen Drahts.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung von vorgeschmolzenen, basischen Schweißpulvern für das Unterpulverschweißen, die einen analytischen Gehalt an
    0,5-20 Gew.-
    15-35 Gew.-% AI2O3,
    0,05 — 10 Gew.-% TiOa, ι ο
    bisl0Gew.-%ZrO2,
    0,01-10Gew.-%MnO,
    0,1 —3 Gew.-°/o Eisenoxide,
    20—40Gew.-% Erdalkalioxide,
    15—35 Gew.-% Fluoride, vorzugsweise Fluß- ι > spat,
    03-3 Gew.-% Alkalioxide
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