DE3446609A1

DE3446609A1 - Schweisspulver mit niedrigem sauerstoff-, stickstoff- und wasserstoffgehalt

Info

Publication number: DE3446609A1
Application number: DE19843446609
Authority: DE
Inventors: Kyoichi Nagano; Hiroshi Naganuma; Koichi Shinada; Shigenobu Sagamihara Kanagawa Soneda; Motonori Tamura
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-03-13
Filing date: 1984-12-20
Publication date: 1985-09-26
Also published as: JPH0118836B2; JPS60191691A; DE3446609C2; US4566916A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Schweißpulver für das Unterpulver-Lichtbogenschweißen von Stahl, das der Erfordernis eines niedrigen Gehaltes an Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff im Schweißgut Rechnung trägt und beim Schweißen von Stahl eine wohlgeformte Schweißraupe ohne Schweißmangel hervorbringt.

Eine wirksame Methode zur Verbesserung der Zähigkeit des Schweißgutes ist die Reduzierung dessen Sauerstoffgehaltes. Bei Schweißverfahren wie dem Unterpulver-Lichtbogenschweißen, die den Einsatz eines Schweißpulvers erfordern, führt die Steigerung der Basizität des Schweißpulvers zu einer effektiven Abnahme im Sauerstoffgehalt des Schweißgutes. Mit dem Zweck, die Zähigkeit des Schweißgutes zu verbessern, hat man sich daher bemüht, die Basizität des Schweißpulvers zu erhöhen.

Allerdings kann die Basizität des Schweißpulvers nicht erhöht worden, ohne daß dies eine Reihe von im folgenden aufgeführten Problemen nach sich zieht. Bei herkömmlichen, handelsüblichen Schweißpulvern beträgt der geringstmögliche Sauerstoffgehalt des Schweißgutes, dor überhaupt erhalten werden kann, etwa 300 ppm.

Das erste Problem besteht darin, daß bei Erhöhung der Basisitüt des Schweißpulvers die Regulierung dessen physikalischer Eigenschaften erschwert viird, sodaß sich die Form der Schweißraupe verschlechtert und Schweißm&ngel wie Schlackeneinschluß oder Einbrandkerben auftreten.

Das zweite Problem ist, daß im Fall eines Schweißpulvers der geschmolzenen Art, welches durch Verschmelzen der

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Rohmaterialien für das Schweißpulver z.B. in einem elektrischen Ofen, anschließendes Austragen des verschmolzenen Gemische aus dem Ofen, Abkühlen, Zerstoßen in angemessen große Partikel und Trocknen entsteht, das Schweißpulver Wasser wie die Feuchtigkeit aus der umgebenden Luft anzieht, was ein Ansteigen in der Menge diffusionsfähigen Wasserstoffs im Schweißgut bewirkt und im Schweißgut Kaltrisse und Grübchenbildung verursacht. In geschmolzenem Zustand absorbieren Schweißpulver im allgemeinen Wasser, wie die Feuchtigkeit aus der umgebenden Luft. Die Fähigkeit von Schweißpulvern der geschmolzenen Art, Wasser zu absorbieren (Kapazität zur Sättigung mit Wasser) ist dann am niedrigsten, wenn das Schweißpulver in neutralem Zustand ist und steigt im gleichen Maße, wie sich die Basizitat wie in Fig. 1 gezeigt nach unten oder oben von der Neutralität bewegt. Wenn die Basizität höher als die Neutralität liegt, steigt die während des Schweißpulverherstellungsprozesses absorbierte Wassermenge proportional zum Grad der Basizität. Bei einem Schweißpulver der geschmolzenen Art steigt daher der Gehalt diffusionsfähigen Wasserstoffs im Schweißgut proportional zu der Erhöhung der Basizität des Schweißpulvers, die eine Abnahme des Sauerstoffgehaltes im Schweißgut bezweckt und das Schweißgut umso mehr der Gefahr von Spannungsrissen oder Grübchenbildung aussetzt.

Das dritte Problem besteht darin, daß bei der Verwendung von Schweißpulvern verschiedener Zusammensetzung beim Schweißen der Stickstoffgehalt des Schweißgutes proportional zur Abnahme dessen Sauerstoffgehaltes steigt. Eine mögliche Ursache für dieses Phänomen ist, daß die Reaktion C + OwCO im Schmelzbad als Folge eines Absinkens im Sauerstoffgehalt abnimmt und sich die Schirmwirkung von CO, mit der der Einschluß von umgebender Luft

(folglich Stickstoff) vermieden werden soll, verringert. Eine andere Theorie besagt, daß Sauerstoff den Mechanismus der Stickstoffabsorption an der Gas-Metall-Grenze und der Grenze zwischen geschmolzener Schlacke und Metall beeinflußt.

Von dem Element Stickstoff ist bekannt, daß es die Zähigkeit des Schweißgutes beinträchtigt. Die Tatsache, daß der Stickstoffgehalt durch die Maßnahmen zur Senkung des Sauerstoffgehaltes erhöht wird, macht die Hauptaufgabe der Maßnahme zur Senkung des Sauerstoffgehaltes zunichte.

Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Schweißpulver für Unterpulver-Lichtbogenschweißen zu schaffen, das die Anforderung niedrigen Sauerstoff-, Stickstoff- und Wasserstoffgehaltes im Schweißgut erfüllt und beim Schweißen von Stahl eine wohlgeformte Schweißraupe ohne Schweißmängel hervorbringt.

Weitere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden durch deren nähere Erläuterung offenkundig, welche im folgenden eine detaillierte Beschreibung bevorzugter Erscheinungsformen mit Hinweis auf begleitende Zeichnungen liefert.

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Basizität gegenüber der Kapazität zur Wasserabsorption geschmolzenen Schweißpulvers zeigt. Das Diagramm in Fig. 2 zeigt das Verhältnis zwischen der Basizität des Schweißpulvers und dem Sauerstoffgehalt des Schweißgutes. Fig. 3 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen der Basizität und dem Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißpulvers darstellt. In Fig. 4 z-eigt das Diagramm das Verhältnis zwischen der Abkühlungsgeschwindigkeit während der

Λζ-

Herstellung des Schweißpulvers und dem Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff. Fig. 5 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem CO_-Gehalt des Schweißpulvers und dem Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff darstellt. Das Diagramm in Fig. 6 zeigt das Verhältnis zwischen dem CaF_-Gehalt des Schweißpulvers und der Menge von Stickstoff, die das Schweißgut z. B. aus der umgebenden Luft absorbiert. Fig. 7 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem CO_-Gehalt des Schweißpulvers und der Menge von Stickstoff, die das Schweißgut z. B. aus der umgebenden Luft absorbiert, darstellt. Das Diagramm in Fig. 8 zeigt das Verhältnis zwischen dem CO_-Gehalt des Schweißpulvers und dem Sauerstoff des Schweißgut.

Die Erfinder führten verschiedene Untersuchungen durch, um in der Schweißpulverzusammensetzung eine Lösung für die oben beschriebenen verschiedenen Probleme zu finden, die beim Niedrigsauerstoffschweißen durch Einsatz eines Schweißpulvers mit hoher Basizität entstehen. Dabei sind sie auf die nachfolgend beschriebenen Erkenntnisse gekommen.

Fig. 2 zeigt das Verhältnis zwischen der Basizität von geschmolzenen Schweißpulvertypen verschiedener Zusammensetzungen und dem Sauerstoffgehalt des Schweißgutes wie es durch Verwendung von Schweißpulvern beim Unterpulver-Lichtbogenschweißen bestimmt wird. Die in diesen Daten enthaltene Basizität ist die mit B bezeichnete, die in Übereinstimmung mit der Formel (1) errechnet wird. (Wo immer in dieser Spezifikation der Begriff "Basizität B" verwendet wird, bedeutet er immer das, was durch diese Formel festgelegt wird.)

^B - ⁶-^5NBa0 ^{+ 6}-^05NCaO ^{+ 4}*^8NMn0 ^{+ 4}'^0NMgO ^{+ 3}-^4NPe0

(I)

worin N. Molprozent der Komponente k bedeutet.

Die Formel schließt K-O und andere alkalische Metalloxide als unbedeutend aus, da sie im allgemeinen in extrem kleinem Anteil enthalten sind.

Außerdem schließt sie die CO₂-Komponente als für diese Berechnung irrelevant aus.

Dem Diagramm kann man entnehmen, daß der Sauerstoffgehalt des Schweißgutes proportional zur Erhöhung der BasizitSt (B) des Schweißpulvers sinkt, sodaß der Sauerstoffgehalt unter 300 ppm fällt, wenn die Basizität (B) über 1.0 steigt, übersteigt die Basizität (B) 2.0, fallt der Sauerstoffgehalt sogar unter 100 ppm.

Man suchte nach einer Maßnahme, die bei einem Schweißpulver mit solch hoher Basizität wohlgeformte Schweißraupen hervorbringen und das Auftreten verschiedener Schweißmängel verhindern sollte. Zuerst demonstrierte man, wie wichtig die Kontrolle der physikalischen Eigenschaften des verschmolzenen Schweißpulvers ist, wie z. B. Erweichungs- und Schmelztemperatur und Viskosität. Diese Erfindung richtet sich auf das System CaO, MgO, SiO₂ und Al₃O₃. Bei einem verschmolzenen Schweißpulver dieses speziellen Systems erhöht sich die Viskosität und die Erweichung«- und Schmelztemperaturen steigen im Zusammensetzungsbereich mit einem hohen CaO-Gehalt und im Zusammensetzungsbereich mit einem niedrigen CaO- und einem hohen Al~O₃-Gehalt. In diesen Zusammensetzungsbereichen erscheint die Schweißraupe in instabiler Form. Besonders im letzteren Zusammensetzungsbereich entstehen

Ausstülpungen in der Mitte der Schweißraupenoberflache, die einem Pferderücken ähneln. In diesen Zusammensetzungsbereichen bilden sich pockenartige Narben aus. Eine mögliche Ursache für die "Pockennarben" liegt darin, daß bei hoher Viskosität des verschmolzenen Schweißpulvers das durch die Reaktion C + C-*CO entstandenes CO-Gas die Schicht des geschmolzenen Schweißpulvers nicht durchdringen kann und sich im Grenzbereich Schweißpulver-Schweißgut ansammelt. Obwohl die Erweichungs- und Schmelztemperatur sowie die Viskosität des Schv/eißpulvers durch die Veränderung im MgO-Gehalt nicht merklich beeinflußt werden, wirkt sich diese negativ auf die Form der Schweißraupe aus. Bei Zusammensetzungen mit hohem MgO-Gehalt tritt das Einbrandkerbenphänomen auf. Bei steigenden MgO-Gehalt erhöht sich auch die Menge von Schlackeneinschlüssen. Der Schwankungsbereich in der Penetrationstiefe erweitert sich proportional zur Erhöhung des MgO-Gehaltes des Schweißpulvers. Es ist erwiesen, daß die Schlackeneinschlußmengc im gleichen Verhältnis wie die Penetrationstiefe variiert, besonders, daß sich der Schlackeneinschluß proportional zur Schwankungserweiterung in der Penetrationstiefe erhöht.

Man hat den Rückschluß gezogen, daß MgO die Stabilität des Lichtbogens gefährdet und sich folglich negativ auf die Verstärkung der Schweißnaht, die Form der Penetration, den Schlackeneinschluß und das Auftreten von Einbrandkerben auswirkt. Anhand einer Demonstration wurde nachgewiesen, daß eine Steigerung des SiO_-Gehaltes des Schweißpulvers und Zusatz von CaF- Schlackeneinschluß wirkungsvoll verhindern und daß sich die Schwankungsbreite in der Penetrationstiefe durch Erhöhung der Menge solcher Komponenten verengt.

SiO- und CaF- sind Komponenten, die sich positiv auf die

IG

/fc.

Regulierung der Eigenschaften verschmolzenen Schweißpulvers auswirken. Wenn allerdings der SiO₂~Gehalt steigt, erhöht sich auch der Sauerstoffgehalt des Schweißgutes. Wenn der CaF₂~Gehalt zu hoch ansteigt, kann die daraus resultierende CaF₂~Vergasung möglicherweise so weit gehen, daß sie zur Ausbildung von "Pockennarben" und "Fischgräten" auf der Schweißraupenoberfläche führt. Bei der Analyse der nach dem Schweißprozess zurückbleibenden Schlacke stellt man fest, daß diese einen niedrigeren Gehalt an CaF₃, SiO₂ und Al₂O₃ und einen höheren CaO-Gehalt aufweist als das Schweißpulver. Ein möglicher Grund für die Veränderung ist, daß bei der Vergasung neben der Verdampfung von CaF₂ selbst folgende Reaktionen ablaufen:

• 2CaF₂ + SiO*-—) 2 CaO + SiF/f 3 CaF₂ + Al₂O₃-—> 3 CaO + AlF₃T.

Das Grübchenphänomen tritt in Zusammensetzungsbereichen mit hohem CaO-Gehalt auf. Eine logische Erklärung für dieses Phänomen verlangt nach der Voraussetzung, daß der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes steigt weil die Basizität des Schweißpulvers erhöht wird und folglich auch der Wassergehalt des Schweißpulvers durcli Erhöhung von CaO durch im folgenden beschriebene Mechanismen steigt.

Bei einem hochbasischen Schweißpulver, das einen Niedrigsauerstoff gehalt des Schweißgutes herbeiführt, muß die Kombination der Schweißpulverkomponenten unter Berücksichtigung der Wirkungen der einzelnen Komponenten auf die physikalischen Eigenschaften des geschmolzenen Schweißpulvers, den Zustand des Lichtbogens, die Ausbildung gasförmiger Komponenten, usw. künstlich gesteuert v/erden.

Nun folgt die Beschreibung des Problems des diffusionsfähigen Wasserstoffes, dem das hochbasische Schweißpulver begegnet. Fig. 3 stellt das Verhältnis zwischen der Schweißpulverbasizität und dem Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff im Schweißgut dar, wie es beim Schweißen durch die Verwendung von Schweißpulver mit wechselndem Basizitätsgrad bestimmt wird.

Der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff wurde in Übereinstimmung mit dem Verfahren JIS Z3116 bestimmt. In dieser Spezifikation genannte Wasserstoffwerte sind sämtlich durch dieses Verfahren bestimmt worden.

Im Diagramm stellt die Kurve der Kreise die von einem Schweißpulver der geschmolzenen Art erhaltenen Daten dar, welches durch Verschmelzen der Schweißpulverrohstoffe in einem elektrischen Ofen, anschließendes Austragen des geschmolzenen Gemische aus dem Ofen und Abkühlen des Gemische durch einen Wasserstrahl hergestellt wird. Die Kurven der Dreiecke und der liegenden Kreuze stellen die Daten von geschmolzenen Schweißpulvern dar, die durch Verschmelzen von Rohstoffen im elektrischen Ofen, Stürzen des verschmolzenen Gemischs aus dem Ofen auf eine Eisenplatte und Abkühlen an der Luft hergestellt werden. Das durch die Dreiecke dargestellte Schweißpulver enthielt nicht mehr als 10 % CaF- und das durch die liegenden Kreuze wiedergebene nicht weniger als 25 % CaF-. Aus diesem Diagramm kann man ersehen, daß in einem mit Wasser gekühlten Schweißpulver der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff allmählich proportional zur Erhöhung der Basizität (B) ansteigt. Um den Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff unter 6 cm³/100 g DM zu halten, muß die Basizität (B) des Schweißpulvers daher unter 2.7 gehalten werden.

η-

In dem Schweißpulver mit niedrigen CaFj-Gehalt, das mit Luft gekühlt wurde, ist der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff klein wenn die Basizitat (B) weniger als beträgt, beginnt aber abrupt zu steigen, sobald die Basizität (B) 2.5 übersteigt. Um den Wasserstoffgehalt unter 6 cm³/100 g DM zu halten, muß daher die BasizitSt (B) des Schweißpulvers unter 3.0 gehalten werden.

Das in dem mit Wasser gekühlten Schweißpulver enthaltene Wasser stammt aus der Feuchtigkeit der umgebenden Luft, die während der Verschmelzung der Rohstoffe im Ofen absorbiert wurde, und aus dem direkt von dem geschmolzenen Gemisch absorbierten Wasserstrahl. Man nimmt an, daß die insgesamt enthaltene Wassermenge mit der Kapazität des geschmolzenen Schweißpulvers für Wasserabsorption schwankt.

Man hat herausgefunden, daß in dem mit Luft gekühlten Schweißpulver das hydratisierende Mineral, das im Bereich von Zusammensetzungen mit hoher BasizitSt kristallisiert, die Hauptursache für das abrupte Ansteigen des Wasserstoffgehaltes über die Essizität von 2.5 ist. Obwohl diese Art von hydratisierondem Mineral mit dem System der im Schweißpulver vorkommenden Komponenten schwankt, ist es in dem von dieser Erfindung betrachteten Komponentensystem als 12CaO.7Al_O, (hier kurz als C.-A- bezeichnet) identifiziert worden. Die Verhinderung der Bildung dieses hydratisierenden Materials bildet daher eine Maßnahme zur Verringerung des Gehaltes an diffusionsfähigem Wasserstoff der Schweißstelle beim Schweißen mit einem luftgekühlten Schweißpulver, das die Voraussetzung B größer 2.5 erfüllt.

Um die Kristallisierung von C₁₂A- zu verhindern, haben

/3.

die Erfinder zwei Verfahren gefunden. Eines besteht in der Erhöhung des CaF--Gehaltes des Schweißpulvers wie in der Kurve der Kreuze (Fig. 3) vorgeschlagen. Der C-_A₇-Gehalt sinkt proportional zum Anstieg des CaF₂-Gehaltes. Man hat nachgewiesen, daß sich beim Ansteigen des CaF--Gehaltes 3CaO.2SiO₂.CaF₂ (Cuspidin) und 3CaO.3Al₂O-.CaF₂ ausbilden und so stark ausbreiten, daß sie die Ausbildung von C.-A- behindern. Bei dem anderen Verfahren wird das in einem elektrischen Ofen geschmolzene Schweißpulver nach dem Herausnehmen einem schnellen Luftkühlungsprozess unterzogen.

Geschmolzenes Schweißpulver wurde aus dem elektrischen Ofen auf eine mit einer Umrandung versehene Eisenplatte gegossen und in verschieden dicken Schichten von 8 mm, 16 mm und 55 mm darauf breitgestrichen. Die Schicht geschmolzenen Schweißpulvers wurde auf die Abkühlungsgeschwindigkeit am Mittelpunkt in der Richtung der Schicktdicke geprüft. Die durchschnittliche Abkühlungsgeschwindigkeit von 1650⁰C auf 1000⁰C betrug 50°C/min, 5°C/min bzw. 0.5°C/min. Die durch die verschiedenen Luftkühlungsprozesse erhaltenen Schweißpulvermuster wurden auf ihren Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt. Aus diesem Diagramm kann man ersehen, daß der Gehc.lt an diffusionsfahigem Wasserstoff proportional zur Abkühlungsgeschv.'indigkeit steigt und sich extrem verringert, wenn die Abkühlungsgeschwindigkeit 5°C/min übersteigt. Durch Röntgenbeugung wurde nachgewiesen, daß bei diesem Abkühlungsfaktor der C₁₂A₇-Gehalt des Schweißpulvers extrem klein ist.

Für das Verfahren, das die Ausbildung von C₁-A- durch Erhöhung des CaF_-Gehaltes verringert, muß der CaF--Gehalt mindestens 25 % betragen. Für das Verfahren, das die Ausbildung des C₁ -,A-y-Gehaltes durch Erhöhung der

Abkühlungsgeschwindigkeit verringert, muß die durchschnittliche Abkühlungsgeschwindxgkeit von 1650^eC auf 1000⁰C mindestens 5°C/min sein. Diese Voraussetzung wird dadurch erfüllt, daß man das ausgetragene geschmolzene Schweißpulver in einer Schichtdicke von nicht mehr als etwa 20 mm ausstreicht und dann an der Luft abkühlen laßt, oder während des Austragens aus dem Ofen einen Luftstrahl auf das geschmolzene Schweißpulver richtet.

Die Tatsache, daß das Schweißpulver nach dem eben erwähnten Verfahren behandelt wurde, wird in dieser Beschreibung durch die Aussage "wurde einer schnellen Luftkühlung ausgesetzt" ausgedrückt. Zur Unterscheidung von Luftkühlungsverfahren, die nichts mit der Abkühlgeschwindigkeit zu tun haben, werden letztere durch die Aussage "wurden einer Luftkühlung ausgesetzt" beschrieben.

Die Tatsache, daß das aus dem elektrischen Ofen gegossene Schweißpulver durch einen Wasserstrahl besprüht oder sonst mit Wasser gekühlt wurde, wie z. B. durch Eintauchen in Wasser, wird durch die Aussage "wurde einer Wasserkühlung ausgesetzt" ausgedrückt.

Der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff im Schweißgut kann durch ein anderes Verfahren gesenkt werden. Fig. 5 stellt das Ergebnis eines Versuchs dar, bei dem durch Zugabe von wechselnden Mengen von Kalkstein (CaCo.,: Kalzit in der Mineralogicterminologie) zu zwei verschiedenen Schweißpulvern der geschmolzenen Art der Partialdruck des Wasserstoffs in der Lichtbogenhöhlung durch das beim Schweißen durch die Zersetzung des Kalksteins freigewordene CO ~ . gesenkt wird . Auf dem Diagramm ist zu sehen, daß der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff proportional abnimmt, wie dem Schweißpulver CO„ (Kalkstein) zugeführt wird, aber daß diese Wirkung eine Sättigung

erreicht, wenn der Anteil von CO_ 3 % übersteigt. Eine wirkungsvollere Verringerung des Wasserstoffgehaltes läßt sich erreichen, wenn man dieses Verfahren mit dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Schweißpulver kombiniert.

Als nächstes werden die Ergebnisse der Untersuchung beschrieben, die auf der Suche nach einem Verfahren zur Senkung des Stickstoffgehaltes im Schweißgut durchgeführt wurde. Wie oben beschrieben, sind verschiedene Theorien zur Erklärung des Mechanismus der wechselseitigen Veränderung im Sauerstoff- und Stickstoffgehalt des Schweißgutes durch Einwirkung von Schweißpulver verschiedener Komponenten vorgebracht worden. Keine dieser Theorien ist allgemein anerkannt worden. Die Erfinder haben zwei Verfahren gefunden, durch die die Abschirmfunktion der gasförmigen Komponente den Stickstoffgehalt senken kann, während gleichzeitig der Sauerstoffgehalt des Schweißgutes gesenkt, oder zumindest dessen Ansteigen verhindert wird.

Fig. 6 stellt die Daten dar, die durch Herstellung von vier Arten von Schweißpulver mit unterschiedlichem CaF-Gehalt und Analyse des durch Einsatz der Schv/eißpulvcr hergestellten Schweißgutes auf Stickstoffgehalt gevjonncn wurden. Die hierin angegebenen Stickstoffgeholte sind die gem£ß folgender Formel errechneten Werte von Δ Ν

N,w. + N-W-w, +

worin N den in der Analyse festgestellten Stickstoffgehalt des Schweißgutes (ppm).

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κ. ι Κ-» u :··: ύ s.ai.>fii|<sUaH ,»οι ».». uu»inu--< λ t to ffyiiO, N₂ den Stickstoffgehalt des Drahtes (ppm), w. die Menge des während des Schweißvorgangs geschmolzenen Basismetalls und W₀ die Menge des wahrend des Schweißvorgangs geschmolzenen Drahtes
bezeichnet.

Der Stickstoffgehalt N des Schweißgutes wird durch den Stickstoffgehalt des Basismetalls und den des Drahtes beeinflußt, wahrend man den Stickstoffgehalt J-I N am besten als Darstellung der Veränderung im Stickstoffgehalt durch Einwirkung des Schweißpulvers ansehen kann unter gleichzeitigem Ausschluß solcher Wirkungen wie oben beschrieben.

Es ist aus dem Diagramm ersichtlich, daß der Stickstoffgehalt/^ N proportional zum Anstieg des CaF~-Gehaltes des Schweißpulvers absinkt, und daß dieser Gehalt 20 ppn nicht übersteigt sofern der CaF₂~Gehalt größer als 20 % ist. Wie schon erwähnt, wird diese Wirkung der Tatsache zugeschrieben, daß die bei der Vergasung von CaF- durch die Hitze des Lichtbogens entstehenden Gase in der Form CaFlT, SiF.f, und AlF^f" den Abschirmeffekt hervorbringen, der die andernfalls mögliche Absorption von Stickstoff aus der umgebenden Luft verhindert. Diese Gase haben keine Möglichkeit, den Sauerstoffgehalt des Schweißgutos zu erhöhen. Tatsachlich sinkt der Sauerstoffgehalt des Schweißgutes proportional zur Zunahme des CcF_ .

Fig. 7 zeigt die Ergebnisse eines Versuchs, bei dem zwei verschiedene Schweißpulver mit jeweils verschiedenem CO~-Gehalt ähnlich wie in dem Versuch in Fig. 5 hergestellt und dann die Wirkung des CO^-Gehaltes auf den Stickstoffgehalt^ N festgestellt wurde. Im Diagramm

* «Zusteht die Kurve der Kreise für die Daten, die aus einem Schweißpulver mit Partikeln feiner als 250 Mesh in einer Menge von nicht weniger als 20 % und die Kurve der Dreiecke für die Daten, die aus einem Schweißpulver mit Partikien feiner als 250 Mesh in einer Menge von nicht mehr als 20 % gewonnen wurden. Aus diesem Diagramm kann man ersehen, daß der Stickstoffgehalt/\n proportional zum Anstieg des CO_-Gehaltes absinkt. Man nimmt an, daß dieser Randeffekt allmählich abnimmt und die CO₂-Wirkung gesättigt ist, wenn der CO_-Gchalt 5 % übersteigt. Trotz der Befürchtung, daß CO _ den Sauerstoffgehalt des Schweißgutes steigern könnte, deuten die Daten in Fig. 8 darauf hin, daß es zwar bekanntlich den Sauerstoffgehalt der Schweißung bei Verwendung anderer als in dieser Erfindung angegebenen Schweißpulver (in der Kurve der Dreiecke gezeigt) steigert, dieses Ansteigen im Sauerstoffgehalt aber in kleinem Verhältnis stattfindet, selbst wenn der CO_-Gehalt in dem Schweißpulver des in dieser Erfindung betrachteten Systems erhöht wird (in der Kurve der Kreise gezeigt).

Durch Anwendung dieser Verfahren entweder mehrfach oder in geeigneten Kombinationen kann man den Stickstoffgehalt des Schweißgutes senken, ohne dadurch eine Erhöhung, oder zumindest eine merkliche Erhöhung des Sauerstoffgchaltes zu verursachen.

Auf der Basis der oben beschriebenen Erkenntnisse ist diese Erfindung vervollkommnet worden und kann wie folgt zusammengefaßt werden:

(1) Ein Schweißpulver zur Verwendung beim Unterpulver-Lichtbogenschweißen, welches gleichzeitig den An-

forderungen (1), (2)-(c), (3) und (5)-(b) Rechnung trägt.

(2) Ein Schweißpulver zur Verwendung beim Unterpulver-Lichtbogenschweißen, welches gleichseitig den Anforderungen (1), (2)~(a), (2)-(c), (3), (4) und (5)-a Rechnung trägt.

(3) Ein Schweißpulver zur Verwendung beim Unterpulver-Lichtbogenschweißen, welches gleichzeitig den Anforderungen (1), (2)-(c), (3), (4) und (5)-(c) Rechnung trägt.

(4) Ein Schweißpulver zur Verwendung beim Unterpulver-Lichtbogenschweißen, welches gleichzeitig den Anforderungen (1), (2)-(a), (3), (4), (5)-(a) und (6) Rechnung tragt.

(5) Ein Schweißpulver zur Verwendung beim Unterpulver-Lichtboganschweißen, welches gleichzeitig den Anforderungen (1), (2)-(b), (3), (4), (5)-(c) und (6) Rechnung tragt.

(6) Ein Schweißpulver zur Verwendung beim Unterpulver-Lichtbogenschweißen, welches gleichzeitig den Anforderungen (1), (2)-(c), (3) und (5)-(d) Rechnung tragt.

(7) Ein Schweißpulver zur Verwendung beim Unterpulver-Lichtbogenschweißen, welches gleichzeitig den Anforderungen (1), (2)-(b), (3), (4), (5)-(d) und (6) Rechnung tragt.

(8) Ein Schweißpulver zur Verwendung beim Unterpulver-Lichtbogenschweißen, welches gleichzeitig den An-

forderungen (1), (2)-(c), (3), (4), (5)-(b) und (6) Rechnung trägt.

(9) Ein Schweißpulver zur Verwendung beim Unterpulver-Lichtbogenschweißen, welches gleichzeitig den Anforderungen (1), (2)-(c), (3), (4), (5)-(d) und (6) Rechnung trügt.

(10) Ein Schweißpulver zur Verwendung beim Unterpulver-Lichtbogenschweißen, welches gleichzeitig den Anforderungen (1), (2)-(c), (3), (4), (5)-(b), (5)-(d) und (6) Rechnung trägt.

Anforderung (1):

Das Schweißpulver hat ein Vierkomponentensystem von CaO, MgO, Al-O- und SiO- dergestalt, daß die Anteile der vier Komponenten an der Gesamtmenge, die als Einheit (100%) angenommen wird, in folgende Bereiche fallen:

CaO: 10 bis 60 S

MgO: Nicht über 30 %

Al₃O₃ 20 bis 70 %

SiO₂ 5 bis 40 %

und die Gesamtmenge der Komponenten nicht weniger als 35% des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der CO₀-Komponente ausmacht.

Anforderung (2):

Das Schweißpulver enthält CaF- in der unten angegebenen Menge basierend auf dem Gesamtgewicht des Schweißpulvers

ausschließlich der C0~-Komponente.

-(a) 15 bis 60 % -(b) 15 bis 65 % -(c) 25 bis 65 %

Anforderung (3):

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Die Basizität (B) dos Schweißpulvers, welche gemäß der folgenden Formel (I) berechnet wurde, ist nicht kleiner als 1.0

^B - ^G'^50NBaO ^{+ 6}-^05NCaO ^{+ 4}'^8NMn0 ^{+ 4}*^0NMgO ^{+ 3}*^4NFe0 ⁺

⁵'^1NCaF2 ⁺ °-^3NZr02 " °-^2NA12O3 " ²'^2NTi02 ' ⁶'^3NSiO2 "

(I)

worin N. Molprozent der Komponente k bedeutet.

Anforderung (4):

Das Schweißpulver enthält gleichzeitig eine geschmolzene und

eine nicht-geschmolzene Substanz.

Anforderung (5)-(a):

Die geschmolzene Substanz ist einer Wasserkühlung unterzogen worden und die gemäß folgender Formel (I) berechnete Basizität (B) der geschmolzenen Substanz liegt nicht über 2.7.

Anforderung (5)-(b):

Die geschmolzene Substanz ist einer Luftkühlung unterzogen worden und enthalt nicht weniger als 25 % CaF-.

Anforderung (5)-(c):

Die geschmolzene Substanz ist einer Luftkühlung unterzogen worden und die gemäß folgender Formel (I) berechnete Basizität (B) liegt nicht über 3.0.

Anforderung (5)-(d):

Die geschmolzene Substanz ist einer schnellen Luftkühlung

unterzogen worden.

^B - ⁶'^50NBaO ^{+ 6}-^05NCaO ^{+ 4}·^βΝΜηθ ^{+ 4}-^0NMgO ^{+ 3}'^4NFe0 ⁺

(I)

worin N₁, Molprozent der Komponente k bedeutet, ic

27

• 21"

Anforderung (6):

Die nicht geschmolzene Substanz enthält ein Karbonatmineral in einer solchen Menge, daß das CO-, aus dem das Karbonatmineral besteht, zu CO_-Gas reduziert einen Anteil von 0.2 bis 5.0 % des Gesamtgewichtes des Schweißpulvers abzüglich der CO--Komponente ausmacht.

Im nachfolgenden wird diese Erfindung im Einzelnen erläutert.

Zuerst ging diese Erfindung aus einer Untersuchung hervor, die sich grundlegend mit einem Schweißpulver der geschmolzenen Art aus einem System von CaO, MgO, SiO₂ und Al-O- beschäftigte.

Damit ein beim Schweißen verwendetes Schweißpulver an Basizität zunimmt, ist es erforderlich, daß es basische Oxide wie CaO, BaO und MgO in großen Mengen enthält. Als Rohstoffe für diese Oxide verwendet man zum Beispiel im allgemeinen Kalkstein (CaCO₇) und Wollastonit (CaSiO-) für CaO, Bariumkarbonat (BaCO₃) für BaO und Magnesiumschlacke (MgO) und Olivinsand (Mg-SiO.) für MgO. Durch Verwendung von Rohstoffen wie CaSiO- und Mg-SiO., die SiO- enthalten, kann man die Basizität des Schweißpulvers nicht so weit erhöhen, wie es wünschcnsv.'ert wäre. Wenn Karbonate wie CaCO- und BaCO- in großen Mengen enthalten sind und der CO-,-Gehalt des Schweißpulvers übermäßig gesteigert wird, führt dies zu Schwierigkeiten, wie die nachfolgend beschriebene Ausbildung von Pockennarben. Deshalb mangelt es dem Aufbau der Zusammensetzung bei einem Schweißpulver der gebundenen Art, die die als Rohstoffe für das Schweißpulver verwendeten Mineralien auch im fertigen Produkt in ihrer ursprünglichen Erscheinungsform beläßt, erheblich cn Freiheit,

wobei das fertige Produkt ein Schweißpulver ist, das durch Verbindung dieser Rohstoffe mit einem Bindemittel wie z.B. Wasserglas, Pelletisierung der entstandenen Mixtur in angemessene Größe und Brennen der Kügelchen bei Temperaturen um 500⁰C entsteht. Deshalb trägt das Schweißpulver den Anforderungen an die Form der Schweißraupe und an die Steuerung der chemischen Zusammensetzung des Schweißgutes nur mit Mühe Rechnung. Diese Erfindung, die für Schweißpulver der geschmolzenen Art gedacht ist, verlaßt sich daher zur Erfüllung der verschiedenen Anforderungen, wie der Begrenzung der Basizitat des Schweißpulvers, das einer Wasserkühlung unterzogen wurde (Fig. 3 stellt die Bedingung, daß B kleiner als 2.7 sein muß, damit der Wasserstoffgehalt unter 6cm³/100 g DM gehalten werden kann) und dem Einschluß von CO_ im Schweißpulver auf folgende Verfahrensweisen. Die Rohstoffe, die zur Verwendung kommen, werden in zwei Gruppen geteilt. Die Rohstoffe der einen Gruppe werden z. B. in einem elektrischen Ofen geschmolzen, gekühlt und dann vor Verwendung zu einer geeigneten Größe pulverisiert. (In dieser Beschreibung werden diese Rohstoffe unter dem Sammelbegriff "geschmolzene Substanz" bezeichnet.) Die Rohstoffe der anderen Gruppe kommen in ihrer unveränderten Form zur Verwendung. (Diese Rohstoffe werden in der Beschreibung unter dem Sammelbegriff "nicht-geschmolzene Substanz" bezeichnet.) Die Rohstoffe der beiden Gruppen werden vermischt, um ein Schweißpulver zur Verwendung beim Schweißen herzustellen. Wenn eine geschmolzene Substanz so hergestellt wird, daß sie eine Basizitat von nicht mehr als 2.7 und eine nicht-geschmolzene Substanz eine Basizitat von nicht weniger als 2.7 erwirbt und die beiden Substanzen zur Herstellung eines Schweißpulvers zum Schweißen vermischt werden, ist es möglich, den Gehalt an diffusionsfahigem Wasserstoff bei nicht über 6 cm³/100 g DM zu

halten, auch wenn die geschmolzene Substanz einer Wasserkühlung unterzogen wurde. Dadurch, daß man die Basizitat der nicht-geschmolzenen Substanz 2.7 übersteigen läßt, sind beide Anforderungen, nämlich eine Basizitat des Schweißpulvers über 2.7 und ein niedriger Sauerstoffgehalt des Schweißgutes erfüllt. Darüberhinaus gestattet der Einschluß einer Karbonatquelle in der nicht-geschmolzenen Substanz freie Veränderung des CO_- Gehaltes des Schweißpulvers und macht es folglich möglich, den Wasserstoff- und Stickstoffgehalt wie in Fig. 5 und 7 angegeben, zu steuern.

Der zulassige Stickstoffgehalt des Schweißgutes wird durch den Zweck, für den der Schweißaufbau verwendet wird, und die Art der anderen Legierungselemente des Schweißgutes bestimmt. Außerdem wird der Stickstoffgehalt des Schweißgutes auffällig durch den Stickstoffgehalt des Basismetalls, das dem Schweißvorgang unterzogen wird, und den des Schweißdrahtes beeinflußt. Wenn diese Bedingungen nicht festgelegt sind, kann man den angemessenen Stickstoffgehalt Δ. N, den das Schweißpulver für den Schweißvorgang erreichen muß, nicht ermitteln. Als Richtwert für den Stickstoffgehalt, unter dem das Schweißpulver allgemein Anwendung in einem erweiterten Bereich finden kann, ist diese Erfindung auf dem Prinzip aufgebaut, Δ N «ς20 ppm oder noch besser A N < 10 ppm herbeizuführen. Ähnlich wird der zulässige Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff durch das Schweißverfahren, zu dessen Zweck der Schweißaufbau verwendet wird, die Stärke des Basismaterials, das geschweißt v/erden soll, usw. bestimmt. In dieser Hinsicht ist die Erfindung auf dem Prinzip aufgebaut, daß ein Ansteigen des Wasserstoffgehaltes auf über 6 cm³/100 g DM, oder noch besser 3 cm³/100 g DM und am besten 1 cm³/100 g DM, verhindert wird.

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Neben den oben erwähnten Bedingungen ist diese Erfindung auf dem Prinzip aufgebaut, daß ein Ansteigen des Sauerstoffgehaltes des Schweißgutes auf über 300 ppm verhindert und eine wohlgeformte Schweißraupe ohne Ausbildung von Schweißmängeln hergestellt wird.

Im folgenden werden jetzt die Gründe beschrieben, warum jede der oben aufgelisteten Anforderungen aufgenommen wurde.

Zu Anforderung (1):

Um ein Abnehmen des Sauerstoffgehaltes im Schweißgut sicherzustellen, muß die Basizitat des Schweißpulvers auf einem hohen Niveau gehalten werden. Zu diesem Zweck haben die Erfinder erwogen, die Verwendungsmenge von SiO- zu beschränken, eine besondere Substanz, die für die Einstellung der physikalischen Eigenschaften des Schweißpulvers vorteilhaft ist, aber eine hohe AciditSt besitzt, und Al₃O₃, eine Substanz, die eine Zwischenstufe zwischen Neutralität und Acidität darstellt, als für die Einstellung der physikalischen Eigenschaften notwendige saure Hauptkomponente einzusetzen und dar-Überhinaus CaO und MgO als typische basische Komponenten zu verwenden. Demzufolge basiert das Schweißpulver dieser Erfindung auf dem System CaO, MgO, Al₃O₃ und

CaO ist ein basisches Oxid, das verwendet wird, um die Basisitc.t des Schweißpulvers auf einem hohen Niveau zu halten. Wenn der Anteil des CaO-Gehaltes an der Gesamtmenge der oben erwähnten vier als Einheit (100 %) genommenen Komponenten 60 % übersteigt, steigt die Viskosität des geschmolzenen Schweißpulvers so übermäßig an, daß sie die stabile Form der Verstärkung der Schweißraupe

gefährdet und zur Ausbildung von Pockennarben und Löchern führt. Wenn der CaO-Gehalt unter 10 % liegt, erhöht sich die Viskosität und die Erweichungs- und Schmelztemperatur steigt so stark an, daß die Entfernung des eingeschlossenen Gases durch die Schlacke nur unter Schwierigkeiten vonstatten geht und sich folglich Pockennarben ausbilden. Außerdem bilden sich durch die Wirkung des zum Ausgleich des Verlustes an CaO erhöhten MgO- und Al_O₃-Gehaltes entlang des Mittelteils der Schweißraupe Ausstülpungen, die einem Pferderücken ähneln, und Einbrandkerben. In dem Zusammensetzungsbereich mit einem Al-O--Gehalt von über 70 % tritt das gleiche Problem einer unschön geformten Schweißraupe und Schweißmängeln auf wie im Zusammensetzungsbereich mit einem CaO-Gehalt von unter 10 2. Im Zusammensetzungsbereich mit einen Al-O.-Gehalt von unter 20 % tritt das gleiche Problem auf wie schon im Zusammonsetzungsbercich mit einem CaO-Gehalt von über 60 %.

Auch MgO ist ein Oxid, das man zur Erhaltung der Basizitfit des Schweißpulvers auf einem hohen Niveau einsetzen kann. Wenn der Anteil des MgO-Gehaltes 30 % übersteigt, wird die Penetrationsform instabil und der Schlackeneinschluß steigt. In dieser Verfassung kann man den Schlackeneinschluß nicht mehr durch zusätzliche Gabe von CaF-, wie im nachfolgenden beschrieben, verhindern. Wenn der Anteil des MgO-Gehaltes 30 % übersteigt, ist die Form der Schwcißraupenverstcirkung instabil und er» treten Einbrandkerben auf. SiO₂ ist eine Substanz, die sich positiv auf die Einstellung der physikalischen Eigenschaften des Schweißpulvers und die Herstellung vohlgeformter Schweißraupen auswirkt. Wenn der Anteil des SiO_-Gchaltes 40 % übersteigt, wird es schwierig, den Sauerstoffgehalt des Schweißgutes unter der 300 ppm Marke zu halten, was im nachfolgenden naher erläutert wird. Kenn

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der Anteil des SiO₂~Gehaltes weniger als 5 % betragt, ist die Form der Schweißraupe ziemlich instabil und auch der Sauerstoffgehalt des Schweißgutes verzeichnet trotz einer Erhöhung der Basizitat einen leichten Anstieg. Deshalb müssen die Anteile des CaO-, MgO-, Al₃O₃- und SiO~-Gehaltes in die oben beschriebenen Bereiche fallen und die Gesamtmenge dieser vier Komponenten muß 35 % des Gewichtes des Schweißpulvers übersteigen. Wenn die Gesamtmenge weniger als 35 % beträgt, kann sich die dem fraglichen System eigene Wirkung nicht mehr voll manifestieren und die Herstellung einer wohlgeformten Schweißraupe ist nicht mehr durchführbar.

Zu Anforderung (2):

Im Schweißpulver dieser Erfindung erfüllt CaF- verschiedene Funktionen. Erstens ist CaF- ein basisches Fluorid, das das Schweißpulver hoch-basisch macht. Da CaF_ die Viskosität und die Erweichungs- und Schmelztemperaturen des Schweißpulvers senken kann, ist die Verwendung dieser Komponente in einem geeigneten Anteil für die Herstellung einer wohlgeformten Schweißraupe vorteilhaft. Ferner hat CaF_ die auffällige Wirkung, daß es die Penetrationsform stabilisiert und Schlackeneinschluß verhindert. Um all diese Zwecke zu erreichen, besonders die Verhinderung von Schlackeneinschluß, genügt es, CaF- in einem Verhältnis von mindestens 6 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers zu verwenden.

Die in diesem Verhältnis verwendete CaF_-Komponente reicht nicht aus, sowohl die vom Schweißgut absorbierte Stickstoffmenge als auch den Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes wie unten beschrieben zu senken.

Die Anforderung (2)-(a) setzt die Untergrenze des CaF--

Gehaltes bei 15 % fest mit dem Zweck, durch Zusammenwirken mit Anforderung (6), ein Ansteigen des Stickstoffgehaltes Za N auf über 20 ppm zu verhindern. Diese Anforderung wurde unter der Voraussetzung aufgestellt, daß sie mit der Anforderung (5)-(a) zusammenwirkt. In dem Schweißpulver mit einer geschmolzenen Substanz, die einer Wasserkühlung unterzogen wurde, treten Pockennarben auf der Schweißraupe auf, wenn der CaF^-Gehalt auf über 60 % ansteigt.

Die Anforderung (2)-(b), ähnlich wie Anforderung (2)-(a), setzt die Untergrenze des CaF₂~Gehaltes bei 15 % fest mit dem Zweck, im Zusammenwirken mit Anforderung (6) ein Ansteigen des Stickstoffgehaltes ü N auf über ppm zu verhindern. Wenn der CaF-j-Gehalt 65 % übersteigt, gehen die in Anforderung (1) beschriebenen Eigenschaften dieser Erfindung verloren.

Die Anforderung (2)-(c) setzt die Untergrenze des ₂ Gehaltes bei 25 % fest mit dem Zweck, ein Ansteigen dec Stickstoffgehaltes auf über 20 ppm wie in Fig. 6 gezeigt zu verhindern. Tatsächlich kann der CaF₂-Gehalt unter den Bereich von 15 bis 20 ppm gesenkt werden. Aus den gleichen Gründen wie in Anforderung (2)-(b) wird die Obergrenze des CaF₂-Gehaltes bei 65 % festgelegt.

Zu Anforderung 3:

Die Untergrenze der Basizitrit des Schweißpulvers ist bei 1.0 festgelegt mit dem Zweck, ein Ansteigen des Sauerstoff gehaltes des Schweißgutes auf über 300 ppm wie in Fig. 2 gezeigt zu verhindern.

Zu Anforderung 4:

Der Gedanke, die Schweißpulverrohstoffe in zwei Gruppen zu teilen, die eine Gruppe in ihrer Gesamtheit als

3t

geschmolzene Substanz und die andere Gruppe in ihrer Gesamtheit als nicht-geschmolzene Substanz zu behandeln, und die geschmolzene und die nicht-geschmolzene Substanz dann zur Herstellung eines Schweißpulvers wie oben beschrieben zu vermischen, stellt eine wirksame Annäherungsmethode dar, das Beste aus den Stärken der Schweißpulver der geschmolzenen und der gebundenen Art zu machen und Schwachstellen auszugleichen.

Die Partikelgröße der geschmolzenen Substanz läßt sich durch Regulierung des Pulverisierungsverfahrens, welches nach den Schmelz- und Kühlprozessen erfolgt, beliebig einstellen. Bei der nicht-geschmolzenen Substanz besteht andererseits die Möglichkeit, daß sie übermäßig feine Partikel unter den Rohstoffkomponenten enthält. Man nimmt an, daß das Vorhandensein solcher übermüßig feiner Partikel zu dem Phänomen der Segregation führt. In diesem Fall kann man der Mischung aus der geschmolzenen und der nicht-geschmolzenen Substanz eine kleine Menge Wasserglas oder Natriumcluminat als Bindemittel zusetzen und dann das Ganze zur Herstellung eines Schweißpulvers der gebundenen Art pelletisieren.

Im allgemeinen enthalten die Rohstoffe für das Schweißpulver Wasser, wenn auch in geringer Menge. Das Wasser kommt hauptsachlich aus Flüssigkeitseinschlüssen und den von den Rohstoffen unv.'eigerlich mitgeführten Spurenmineralien, die Kristallisicrungswasscr enthalten, üblicherweise hängen sowohl an der geschmolzenen als auch an der nicht-geschmolzenen Substanz kleine Mengen Wasser. Ferner enthält das Schweißpulver der gebundenen Art durch das Wasserglas eingebrachtes Wasser. Um das Wasser verschiedener Herkunft zu entfernen, muß das in dieser Erfindung behandelte Schweißpulver wie bei der Herstellung des Schweißpulvers der gebundenen Art für etwa zwei

Stunden bei Temperaturen im Bereich zwischen 300° und 600⁰C getrocknet oder gebrannt werden. Wird diese Behandlung bei Temperaturen über 600⁰C durchgeführt, zersetzt sich das Karbonatmineral in hydratisierende Mineralien wie z. B. CaO. Wenn in diesem Fall die geschmolzene Substanz nicht weniger als 25 % CaF_ enthält, wird die CaF₂~Komponente rekristallisiert und induziert die Kristallisation solcher hydratisierender Mineralien wie C.-^-j ^mit dem möglichen Ergebnis, daß der Wasseranteil des Schweißpulvers steigt. Abhängig von der Formulierung des Schweißpulvers muß daher die Temperatur für dieses Verfahren unter Berücksichtigung solchen besonderen Hitzeverhaltens festgelegt werden.

Zu Anforderung (5):

Die Anforderung (5)-(a) spezifiziert, daß die geschmolzene Substanz von der Art sein soll, die mit Wasser gekühlt wurde und eine Basizitat (B) von nicht mehr als 2.7 besitzt. Wie aus Fig. 3 klar hervorgeht, dient diese Begrenzung dem Zweck, ein Ansteigen des Gehaltes an diffusionsfähigem Wasserstoff auf über 6 cm³/100 g DM zu verhindern.

Die Anforderung (5)-(b) spezifiziert, daß die geschmolzene Substanz von der Art sein soll, die mit Luft gekühlt wurde und mindestens 25 % ^CaF2 ^entiläl^t ^m^^t ^dem Zweck, die Kristallisierung von C._A_ abzuwenden und den Wasserstoff gehalt unter 6 cm³/100 g DM zu halten, oder sogar unter 4 bis 5 cm³/100 g DM wenn man nicht weniger als 25 % des in Fig. 3 (der Kurve der liegenden Kreuze) gezeigten CaF_ zugibt.

Die Anforderung (5)-(c) spezifiziert, daß die geschmolzene Substanz von der Art sein soll, die mit Luft gekühlt wurde und eine Basizitat (B) von nicht mehr als 3.0 be-

sitzt mit dem Zweck, den Wasserstoffgehalt unter 6 cm³/100 g DM wie in Fig. 3 gezeigt zu halten.

Die Anforderung (5)-(d) spezifiziert, daß die geschmolzene Substanz von der Art sein soll, die schneller Luftkühlung ausgesetzt wurde, weil die geschmolzene Substanz durch das schnelle Luftkühlungsverfahren die Kristallisation von C.-A~ minimal und den Wasserstoffgehalt unter 6 cm³/100 g DM halten kann. Tatsächlich kann der Wasserstoffgehalt sogar unter 3 cm³/100 g DM bis in die Nahe von geringfügig über 1 cm³ gesenkt werden.

Zu Anforderung (6);

Die Anforderung (6) spezifiziert, daß die nicht-geschmolzene Substanz von der Art sein soll, die ein Karbonatmineral in solcher Menge enthalt, daß das in dem Karbonatmineral enthaltene, zu CO_-Gas reduzierte CO₂, einen Anteil von zwischen 0.2 bis 5.0 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich dessen CO_-Komponente ausmacht mit dem Zweck, daß sich die nicht-geschmolzene Substanz unter Entwicklung von CO_ durch die Hitze des Lichtbogens wahrend des Schweißvorgangs zersetzen kann. Dies erklärt, warum die nicht-geschmolzene Substanz das Karbonatmineral enthalten muß. Wie in Fig. 5 und 7 gezeigt, tragt das CO₂-GaS zur Abnahme des Gehalte an diffusionsfähigem Wasserstoff und an Stickstoff des Schweißgutes bei. Wie man aus diesen Diagrammen ersehen kann, ist das Karbonatmineral wirksam so lange es wenn auch in sehr kleiner Menge in der Substanz enthalten ist. Als die Menge, die praktisch die erwartete Wirkung einer Beeinflussung des Wasserstoffgehaltes über 1.5 cm³/100 g DM und des Stickstoffgehaltes Δ Ν über 5 ppm auslösen kann, wurde die untere Grenze der C0₂-Komponente bei 0.2 % festgelegt. Der Grund für die Obergrenze 5 % für die CO₂-Komponente liegt darin, daß man sich von

einer Steigerung der CO^-Komponente über diese Grenze hinaus keine weitere Verbesserung hinsichtlich der Steuerung des Wasserstoffgehaltes und des Stickstoffgehaltes Δ. N erwartet. Wenn der CO_-Gehalt diese Obergrenze überschreitet, treten auf der Schweißraupe Anzeichen für einen Gasaustritt wie Pockennarben und Fischgratabdrücke auf. Dieser übermäßige CO₂-Gehalt wird auch für ein Ansteigen des Sauerstoffgehaltes des Schweißgutes über die 300 ppm Marke verantwortlich gemacht.

Durch geeignete Kombination dieser Anforderungen kann man Niedrigsauerstoff-Schweißpulver mit wechselndem Anteil von Stickstoff und diffusionsfahigem Wasserstoff herstellen, die eine wohlgeformte Schweißraupe hervorbringen.

Für die Herstellung von einer wohlgeformten Schweißraupe genügt es, den Anforderungen (1) und (2) gleichseitig Rechnung zu tragen.

Um ein Ansteigen des Sauerstoffgehaltes des Schweißgutes auf über 300 ppm zu verhindern, muß das Schweißpulver der Anforderung (3) Rechnung tragen.

Um ein Ansteigen des Stickstoffgehaltes Δ N auf über 20 ppm zu verhindern, ist sowohl die Kombination der Anforderung (2)-(a) oder (2)-(b) mit der Anforderung (6) (natürlich in Verbindung mit der Anforderung (4); diese Folgerung wird nachfolgend ähnlich angewandt) oder Erfüllung der Anforderung (2)-(c) ausreichend. Der Stickstoffgehalt kann durch die Kombination der Anforderung (2)-(c) mit (6) sogar bis auf oder unter 10 ppm gesenkt werden.

Durch irgendeine der Anforderungen (5)-(a), -(b),-(c) und -(d) kann der Wasserstoffgehalt bis auf oder unter

6 cm³/100 g DM gesenkt werden. Besonders durch die Anforderung (5)-(b) läßt er sich auf oder unter 4 bis 5 cm³/ 100 g DM und durch die Anforderung (5)-(d) noch weiter auf oder unter 3 cm³/100 g DM senken. Die Kombination der Anforderungen (5)-(b) und (6) ermöglicht eine Absenkung des Wasserstoffgehaltes auf oder unter etwa 3 cm³. Kombiniert man (5)-(d) mit (6) fällt der Wasserstoff gehalt in jedem Fall auf oder unter 3 cm³. Auch die Kombination der Anforderungen (5)-(b) und (5)-(d) garantiert verläßliches Absinken des Wasserstoffgehaltes auf oder unter 3 cm³/ 100 g DM. Wenn die Anforderungen (5)-(b), (5)-(d) und (6) alle gleichzeitig erfüllt werden, ist eine Absenkung des Wasserstoffgehaltes auf oder unter 1 cm³/100 g DM möglich.

Diese Erfindung verfolgt das Ziel, Schweißpulver herzustellen, das eine wohlgeformte und von Schweißmüngeln freie Schweißraupe hervorbringt und dem Schweißgut durch geeignete Kombination der oben beschriebenen Anforderungen einen niedrigen Gehalt von Sauerstoff, Stickstoff und diffusionsfähigem VJasserstoff verschafft.

Als nächstes sind die Erscheinungsformen eins bis zehn dieser Erfindung beschrieben, die diesen Anforderungen in wechselnden Kombinationen genügen.

Die Erscheinungsformen eins, zwei, drei, vier und fünf dieser Erfindung betreffen Schweißpulver-Zusammensetzungen, die die Anforderung erfüllen, daß der Sauerstoffgehalt des Schweißgutes nicht über 300 ppm, der Wert von ZiN nicht über 20 ppm und der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff nicht über 6 cm³/100 g DM liegt und die Ausbildung einer zufriedenstellenden Schweißraupe ohne Schweißmängel ermöglicht wird.

. 39-

Zur Erscheinungsform Eins:

Die Kombination der Anforderungen (1) mit (2)-(c) ermöglicht die Herstellung einer perfekt geformten Schweißraupe. Die Anforderung (3) dient zur Senkung des Sauerstoffgehaltes des Schweißgutes auf oder unter 300 ppm. Die Anforderung (2)-(c) gestattet eine Senkung des Stickstoffgehaltes A. N des Schweißgutes auf oder unter 20 ppm. Durch Erfüllung der Anforderung (5)-(b) wird der Gehalt an diffusionsfahigem Wasserstoff des Schweißgutes auf oder unter 6 cm³/100 g DM gesenkt.

Zur Erscheinungsform Zwei:

Die Kombination der Anforderungen (1) und (2)-(a) ermöglicht die Herstellung einer perfekt geformten Schweißraupe. Die Anforderung (3) macht es möglich, den Sauerstoffgehalt des Schweißgutes auf oder unter 300 ppm zu senken. Durch Erfüllung der Anforderung (2)-(c) wird der Stickstoffgehalt Δ N des Schweißgutes auf oder unter 20 ppm gesenkt. Durch die Kombination der Anforderungen (4) und (5)-(a) v.^Tird der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes auf oder unter 6 cm³/ 100 g DM gesenkt. In diesen Fall bedeutet die Tatsache, daß die Anforderungen (2)-(a) und (2)-(c) gleichzeitig erfüllt werden, daß das Verhältnis des CaF.,-Gehaltes zum Gesamtgewicht des Schweißpulvers abzüglich der CO₂-Komponente in den Bereich von 25 bis 60 % fällt.

Zur Erscheinungsform Drei:

Die Kombination der Anforderungen (1) und (2)-(c) ermöglicht die Herstellung einer perfekt geformten Schweißraupe. Die Anforderung (3) d.iont zur Senkung des Sauor-

Durch die Anforderung (2)-(c) wird der Stickstoffgehalt

auf oder unter 20 ppm gesenkt. Durch Kombination der Anforderungen (4) und (5)-(c) wird der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff des SchweiBgutos auf oder unter 6 cm³/100 g DM gesenkt.

Zur Erscheinungsform Vier:

Die Kombination der Anforderungen (1) mit (2)-(a) ermöglicht die Herstellung einer perfekt geformten Schweißraupe. Die Anforderung (3) ermöglicht eine Senkung des Sauerstoffgehaltes des Schweißgutes auf oder unter 300 ppm. Durch die Kombination der Anforderungen (2)-(a), (4) und (6) wird der Stickstoffgehalt Δ N des Schweißgutes auf oder unter 20 ppm gesenkt. Die Kombination der Anforderung (4) mit (5)-(a) und (6) gewährleistet ein verläßliches Absinken des Gehaltes an diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes auf oder unter 6 cm³/100 g DM.

Zur Erscheinungsform Fünf:

Die Kombination der Anforderung (1) mit (2)-(b) ermöglicht die Herstellung einer perfekt geformten Schweißraupe. Durch die Anforderung (3) wird der Sauerstoffgehalt des Schweißgutes auf oder unter 300 ppm gesenkt. Die Kombination der Anforderungen (2)-(b), (4) und (6) ermöglicht ein Absenken des Stickstoffgehaltes Ia Ν des Schweißgutes auf oder unter 20 ppm. Durch die Kombination der Anforderung (4) mit (5)-(c) und (6) wird zuverlässiges Absinken des Gehaltes an diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes auf oder unter 6cm³/100 g DM herbeigeführt.

Die Erscheinungsformen Sechs und Sieben richten sich auf

. kl·

Schweißpulver, die eine gleichzeitige Senkung des Sauerstoff gehaltes des Schweißgutes auf oder unter 300 ppm, des Stickstoffgehaltes ti N des Schweißgutes auf oder unter 20 ppm und den Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes auf oder unter 3 cm³/100 g DM im Schweißgut herbeiführen und eine wohlgeformte, von Schweißmangeln freie Schweißraupe herstellen.

Zur Erscheinungsform Sechs:

Die Kombination der Anforderung (1) mit (2)-(c) ermöglicht die Herstellung einer perfekt geformten Schweißraupe. Die Anforderung (3) dient zur Senkung des Sauerstoff gehaltes des Schweißgutes auf oder unter 300 ppm. Die Anforderung (2)-(c) laßt eine Senkung des Stickstoffgehaltes /^ N des Schweißgutes auf oder unter 20 ppm zu. Durch die Anforderung (5)-(d) wird der Gehalt an diffusionsfühigem Wasserstoff des Schweißgutes auf oder unter 3 cm³ gesenkt.

Zur Erscheinungsform Sieben:

Die Kombination der Anforderung (1) mit (2)-(b) ermöglicht die Herstellung einer perfekt geformten Schweißraupe. Die Anforderung (3) dient zur Senkung des Sauerstoff gehaltes des Schweißgutes auf oder unter 3 00 ppm. Die Kombination von (2)-(b) mit (4) und (6) gestattet ein Absenken des Stickstoffgehaltes A. N des Schweißgutes auf oder unter 20 ppm. Durch die Kombination der Anforderungen (4), (5)-(d) und (6) wird der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißguten auf oder unter 3 cm³ gesenkt.

Die Erscheinungsformen Acht und Neun richten sich auf Schweißpulver die ein gleichzeitiges Absinken des

U-

Sauerstoffgehaltes des Schweißgutes auf oder unter 300 ppm, des Stickstoffgehaltes L· N des Schweißgutes auf oder unter etwa 10 ppm und des Gehaltes an diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes auf oder unter 3 cm³ im Schweißgut herbeiführen und eine gut geformte, von Schweißmängeln freie Schweißraupe ausbilden.

Zur Erscheinungsform Acht:

Die Kombination der Anforderung (1) mit (2)-(c) ermöglicht die Herstellung einer perfekt geformten Schweißraupe . Die Anforderung (3) dient zur Senkung des Sauerstoff gehaltes auf oder unter 300 ppm. Die Kombination der Anforderung (2)-(c) mit (4) und (6) ermöglicht eine Senkung des Stickstoffgehaltes des Schweißgutes auf oder unter etwa 10 ppm. Durch die Kombination der Anforderung (4) mit (5)-(b) und (6) wird der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff auf oder unter 3 cm³ gesenkt.

Zur Erscheinungsform Neun:

Die Kombination der Anforderung (1) mit (2)-(c) ermöglicht die Herstellung einer perfekt geformten Schweißraupe. Die Anforderung (3) dient zur Senkung des Sauerstoff gehaltes des Schweißgutes auf oder unter 300 ppm. Die Kombination der Anforderung (2)-(c) mit (4) und (6) ermöglicht das Absenken des Stickstoffgohaltes des Schweißgut es auf oder unter etwa 10 ppm. Durch die Kombination der Anforderung (4) mit (5)-(d) und (6) wird der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes auf oder unter 3 cm³ gesenkt.

Die sehnte Erscheinungsform richtet sich auf ein Schweißpulver, das die gleichzeitige Absenkung des Sauerstoffgehaltes des Schwoißgutes auf oder unter 300 ppm, des Stickstoffgehaltes i\ N des Schweißgutes auf oder unter etwa 10 ppm und des Cchaltes an diffusionsfS-

higem Wasserstoff des Schweißgutes auf oder unter 1 cm³ im Schweißgut herbeiführt und eine wohlgeformte, von Schweißmängeln freie, Schweißraupe herstellt. Die Kombination der Anforderung (1) mit (2)-(c) ermöglicht die Herstellung einer perfekt geformten Schweißraupe. Die Anforderung (3) dient zur Senkung des Sauerstoffgehaltes des Schweißgutes auf oder unter 300 ppm. Die Kombination der Anforderung (2)-(c) mit (4) und (6) ermöglicht die Senkung des Stickstoffgehaltes Li N des Schweißgutes auf oder unter etwa 10 ppm. Durch die Kombination der Anforderung (4) mit (5)-(b), (5)-(d) und (6) wird der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff auf oder unter cm³/100 g DM gesenkt. In diesen Fall bedeutet die Tatsache der Erfüllung beider Anforderungen (5)-(b) und (5)-(d), daß die geschmolzene Substanz einer schnellen Luftkühlung unterzogen wurde und mindestens 25 % CaF-enthält.

Neben den bis jetzt beschriebenen Komponenten kann das Schweißpulver dieser Erfindung solche Komponenten wie BaO, MnO, ZrO», TiO-, K₃O usw. zur Einstellung dor physikalischen Eigenschaften des Schweißpulvers enthalten.

In diesem Fall müssen die zusätzlichen Komponenten den in den Anforderungen (3) und (5) genannten Bedingungen der Basizität (B) entsprechen und sie erfüllen. Da K-O und andere ähnliche Alkali-Metalloxidc in allgemeinen nur in sehr kleinen Mengen verwendet werden, kann men sie aus den entsprechenden Berechnungen herauslassen. In solch kleinen Mengen sind sie als Bestandteil geeignet. Die Gesamtmenge dieser zusätzlichen Komponenten ist durch die in der Anforderung (1) spezifizierten Mengen CaO, MgO, Al-O- und SiO₀ sowie die in der Anforderung (2) spezifizierten Menge von CaF- begrenzt.

Als nächstes folgt eine spezifische Beschreibung dieser Erfindung mit Bezug auf die folgenden Beispiele.

Tafel 1 zeigt die chemischen Zusammensetzungen von BasisSchweißpulvern, Tafel 2 Schweißbedingungen, Tafel 3 die Metallegierungs-Zusammensetzungen von Stahlplatte und Draht, die zwingend in den unten beschriebenen Versuchen verwendet werden. Tafel 4 zeigt das Bearbeitungsverfahren, die Eigenschaften des Schweißpulvers und die Versuchsergebnisse.

Die Schweißpulverrohstoffe, aus denen die chemische Zubereitung F-I entstand, wurden in einem elektrischen Ofen geschmolzen, dann wurde das geschmolzene Gemisch mit Luft gekühlt und bildete das Schweißpulver des Beispiels 1. Unterzog man das durch das gleiche Verfahren entstandene Gemisch einer schnellen Luftkühlung, erhielt man das Schweißpulver des Beispiels 2. Erfolgte die Kühlung mit Wasser, enthielt man das Schweißpulver des Beispiels 11 (Vergleichsversuch). In den Beispielen 1 und 2 wurde eine wohlgeformte Schweißraupe hergestellt und der Schweißgutes hatte einen niedrigen Gehalt an Sauerstoff, Stickstoff und diffusionsfahigem Wasserstoff. In Beispiel 11 (Vergleichsversuch) hatte das Schweißgut einen extrem hohen Gehalt an dif fusionsf einigem Uasserstoff und auf der Schweißraupe bildeten sich Grübchen.

In den Beispielen 3 und 4 nahm man die Rohstoffe für das Basisschweißpulver F-I mit Ausnahme des Fluorits, welches als nicht-geschmolzene Substanz verwendet wurde, schmolz sie in einem elektrischen Ofen und unterzog das geschmolzene Gemisch einer Wasserkühlung in dem einen Versuch und einer Luftkühlung in dem anderen und erhielt

dadurch die Schweißpulver von Beispiel 3 bzw. 4. Da die geschmolzene Substanz eine mehr als ausreichend niedrige BasizitSt besaß, war der Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes gering. Diese Schweißpulver stellten kein Problem hinsichtlich des Sauerstoff- und Stickstoffgehaltes des Schweißgutes und der Schweißraupenform dar.

Die Rohstoffe für das Basisschweißpulver F-2 mit Ausnahme der Gesamtmenge von Magnesiumschlacke und Fluorit und einem Teil des Kalksteins (1.5 cm³ da im CO_-Gehalt reduziert), die als nicht-geschmolzene Substanz entfernt wurden, wurden in einem elektrischen Ofen geschmolzen und das geschmolzene Gemisch in einem Versuch einer Wasserkühlung und in dem anderen einer Luftkühlung unterzogen. So entstanden die Schweißpulver der Beispiele 5 bzw. 6. Die Rohstoffe für das gleiche Basisschweißpulver mit Ausnahme eines Teils des Kalksteins (l.Ö % da im CO_-Gehalt reduziert), welches als nichtgeschmolzene Substanz entfernt wurde, wurden in einem elektrischen Ofen geschmolzen und das geschmolzene Gemisch einer schnellen Luftkühlung unterzogen. So entstand das Schweißpulver von Beispiel 7. Diese Schweißpulver stellten kein Problem hinsichtlich des Gehaltes and Sauerstoff, Stickstoff und diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes und der Form der Schweißraüpe dar. Aus den Rohstoffen für das Basis schweißpulver F-2 wurden nur die Magnesiumschlacke und das Fluorit als nicht geschmolzene Substanz entfernt. Dann wurden sie nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 6 verarbeitet und bildeten das Schweißpulver von Beispiel 13 (Vergleichsversuch). Dieses Schweißpulver gab dem Schweißgut einen hohen Stickstoffgehalt.

Die Schweißpulver von Beispiel 8 und 9 wurden durch Ent-

fernung eines Teils des Kalksteins (1.0 % da im CO»- Gohalt reduziert) als nicht-geschmolzene Substanz aus den Rohstoffen für das Basisschweißpulver F-I, Schmelzen der verbleibende Rohstoffe in einem elektrischen Ofen und Unterziehung einer Luftkühlung in dem einen Versuch und einer schnellen Luftkühlung in dem anderen hergestellt. Der Gehalt an Sauerstoff, Stickstoff und diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes war ausreichend niedrig und die Schweißraupe war wohlgeformt und frei von Schweißmängeln.

Das Schweißpulver von Beispiel 10 entstand durch Entfernen der Gesamtmenge des Fluorits und eines Teils des Kalksteins (1 % da im CO--Gehalt reduziert) als nichtgcschmolzene Substanz aus den Rohstoffen für das Basis-5chv7cißpulver F-4, Schmelzen der verbleibenden Rohstoffe in einem elektrischen Ofen und Unter2iehung des geschmolzenen Gemischs einer schnellen Luftkühlung. Der Gehalt an Sauerstoff, Stickstoff- und diffusionsfähigem Wasserstoff des Schweißgutes waren ausreichend niedrig und die Schweißraupe wohlgeformt und frei von Schweißmiingoln. Dieses Schweißpulver erfüllte die Aufgabe dieser Erfindung.

Das Schweißpulver aus Beispiel 12 (Vergleichsversuch) entstand durch Schmelzen der Gesamtmenge der Rohstoffe für das Basissclwcißpulver F-3 in einem elektrischen Ofen und Unterziehung des geschmolzenen Gemischs einer schnellen Luftkühlung. Wegen des nicht ausreichenden Gehaltes an CaO, MgO, SiO- und Al₃O₃ war die Schweißraupe instabil geformt und wies Einbrandkerben auf.

Tafel

3^6609

-»-^Basis Schweiß- *-——^pulver Komponente ^^""-—^	F-1	F-2	F-3	F-A
CaO	13.5	17.7	9.2	19.A
MgO	A.5	19.9	3.0	0
Al₂O₃	22.5	26.0	15.3	28.5
SiO₂	5.A	A.8	3.7	5.3
CaF₂	A9.A	17.0	51.9	27.5
Andere	A.8	1A.6	17.0	19.3
Basizitat (B)	3.53	3.18	3.29	3.36

Tafel

Elektrode	Polarität	Strom U)	Voltspannung (V)	Geschwindigfc (cm/min)
L h ^T2	AC AC AC	1350 950 780	35 AO 38	130

Tafel

	C	Si	Mn	P	S
Stahlplatte Draht	0.05 0.10	0.29 0.011	1.62 2.6A	0.028 0.005	0.002 0.002

48

Table 4

	Beispiel Nr.	Basis chw. PuIv.	BasizJL- tät (B) des Schweiß pulvers	Verfahren zur Abküh- Lung des geschm. Gemischs	Basizi- tät (B) der ge schm. Substanz	Zusammensetzung der nicht-geschm. Subst. (Anteil am Gesamtgew. gen. als 100 des Schw pulvers abzgl. der CX)₀-Komponente)	Stickst. Schweiß gutes (ppm)	behalt an diffus.- Eähigem Wasserst. cm³/100 g DM)	Aussehen der 1 SchweißM raupe	Schweiß- mängel
Beispiel der Er findung	¹EF 1 ²EF 6 ²EF 2 EF 3 ⁵EF 4 i3F 5 ⁷EF 7 %F 8 TEF 10 ¹V₉	F-1 F-1 F-I F-1 F-2 F-2 F-2 F-1 F-1 F-4	3.53 3.53 3.53 3.53 3.18 3.18 3.18 3.53 3.53 3.36	Luftkühlung Schnelle Luftkühlung Wasser kühlung Luftkühlung Wasser kühlung Luftkühlung Schnelle Luftkühlung Luftkühlung Schnelle Luftkühlun Schnelle Luftkühlun	3.53 3.53 2.48 2.48 2.31 2.31 3.15 3.51 3.51 3.12	Fluorit 53.9 Fluorit 53.9 21 7 • Magnesiumschi. ,''· Fluorit ^Ί°·5 Kalkstein 3.4 Magnesiumschi. 21.7 Fluorit 18.5 Kalkstein 3.4 Kalkstein ²·3 Kalkstein 2.3 Kalkstein 2.3 ..Fluorit 30.0 Kalkstein ο -ι	18 16 16 14 6 7 13 10 3 7	4.8 1.7 5.1 2.8 1.5 0.9 1.0 1.2 0.8 1.2	Gut Gut Gut Gut Gut Gut Gut Gut Gut Gut	Keine Keine Keine Keine Keine * OO Keine * Keine Keine ■fein-.
Ver gleichs versuch	11 12 13	F-1 F-3 F-2	3.53 3.29 3.18	Wasser kühlung Schnelle Luftkühlun Luftkühlun	3.53 3.29 2.50	Magnesiumschl. 21.7 Fluorit 18.5	13 23	34.5 1.6 3.4	Gut Instabil Gut	Grub- EiEbrand kerben Keine
Säuerst geh.des Schweiß gutes (ppm)
128 110 170 138 105 118 90 145 126
166 130

EF = Erscheinungsform

- Lee ite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

(1) Schweißpulver mit niedrigem Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffgehalt aus einem Vierkomponentensystem von CaO, MgO, Al₃O₃ und SiO-dadurch gekennzeichnet, daß es die Anforderungen, erfüllt, daß die Anteile der vier Komponenten an der als Einheit (100 %) angenommenen Gesamtmenge in folgende Bereiche fallen

CaO: 10 bis bis 60 % MgO: Nicht 5 bis über 30 % Al₂O₃: 20 70 % SiO : 40 %,

• daß die Gesamtmenge der vier Komponenten nicht weniger als 35 % dos Gesamtgewichts dieses Schweißpulvers ausmacht, daß das Schweißpulver CaF₂ in einer Menge von 25 bis 65 % seines Gesamtgewichts enthält, daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizität (B) nicht weniger als 1.0 betragt und daß das Schweißpulver eine geschmolzene Substanz ist, die einer Luftkühlung unterzogen wurde.

(2) Schweißpulver mit niedrigem Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffgehalt aus einem Vierkomponentensystem von CaO, MgO, Al₃O₃ und SiO₃ dadurch gekennzeichnent, daß es die Anforderungen erfüllt, daß die Anteile der vier Komponenten an der als Einheit (100 %) angenommenen Gesamtmenge in folgende Bereiche fallen

CaO: 10 bis 60 %

MgO: Nicht über 30 %

20 bis 70 % 5 bis 40 %,

daß die Gesamtmenge der vier Komponenten nicht weniger als 35 % am Gesamtgewicht des Schweißpulvers abzüglich der CO₂-Komponente ausmacht, daß das Schweißpulver CaF- in einer Menge von 25 bis 60 % seines Gesamtgewichts abzüglich der CO₂-Komponente enthält, daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizität (B) des Schweißpulvers nicht weniger als 1.0 betragt, daß das Schweißpulver sowohl eine geschmolzene als auch eine nicht-geschmolzene Substanz enthalt, daß die geschmolzene Substanz einer Wasserkühlung unterzogen wurde und daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizität der geschmolzenen Substanz nicht mehr als 2.7 beträgt.

(3) Schweißpulver mit niedrigem Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffgehalt aus einem Vierkomponentensystem von CaO, MgO, Al₃O₃ und SiO₃, dadurch gekennzeichnet, daß es die Anforderungen erfüllt, daß die Anteile der vier Komponenten an der als Einheit (100 %) angenommenen Gesamtmenge in folgende Bereiche fallen

CaO: 10 bis 60 % MgO: Nicht über 30 Al₃O₃: 20 bis 70 % SiO₂: 5 bis 40 %,

daß das Gesamtgewicht der vier Komponenten nicht weniger als 35 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich dessen CO_-Komponente ausmacht, daß das Schweißpulver CaF- in einer Menge von 25

bis 65 % seines Gesamtgewichts abzüglich der CO--Komponente enthalt, daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizität (B) des Schweißpulvers nicht weniger als 1.0 beträgt, daß das Schweißpulver sowohl eine geschmolzene als auch eine nicht-geschmolzene Substanz enthalt, daß die geschmolzene Substanz einer Luftkühlung unterzogen wurde und daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizität (B) der geschmolzenen Substanz nicht mehr als 3.0 beträgt.

(4) Schweißpulver mit niedrigem Wasserstoff-. Stickstoff- und Sauerstoffgehalt aus einem Vierkomponentensystem von CaO, MgO, Al-O- und SiO₂ dadurch gekennzeichnet, daß es die Anforderungen erfüllt, daß die Anteile der vier Komponenten an der als Einheit (100 %) angenommenen Gesamtmenge in folgende Bereiche fallen

CaO: 10 bis 60 % MgO: Nicht über 30 % Al₂O₃: 20 bis 70 % SiO_n: 5 bis 40 %,

daß die Gesamtmenge der vier Komponenten nicht weniger als 35 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der CO--Komponente ausmacht, daß das Schweißpulver CaF- in einer Menge von 15 bis 60 % seines Gesamtgewichts abzüglich dessen CO_- Komponente enthält, daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizität (B) nicht weniger als 1.0 beträgt, daß das Schweißpulver sowohl eine geschmolzene als auch eine nichtgeschmolzene Substanz enthält, daß diese Substanz einer Wasserkühlung unterzogen wurde, daß die

gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizitat (B) der geschmolzenen Substanz nicht mehr als 2.7 beträgt und daß die nicht-geschmolzene Substanz ein oder mehrere Karbonatminerale enthalt und zwar in solcher Menge, daß das zu CO--Gas reduzierte CO₃, aus dem das oder die Karbonatminerale bestehen, einen Anteil von 0.2 bis 5 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der CO--Komponente ausmacht.

(5) Schweißpulver mit niedrigem Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffgehalt aus einem Vierkomponentensystem von CaO, MgO, Al_0_ und SiO-, dadurch gekennzeichnet, daß es die Anforderungen erfüllt, daß die Anteile der vier Komponenten an der als Einheit (100 %) angenommenen Gesamtmenge in folgende Bereiche fallen

CaO: 10 bis 60 % MgO: Nicht über 30 % Al₂O₃: 20 bis 70 % SiO.,: 5 bis 40 %,

daß das Gesamtgewicht der vier Komponenten nicht weniger als 35 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der C0₂-Komponente ausmacht, daß das Schweißpulver CaF- in einer Menge von 15 bis 65 % seines Gesamtgewichts abzüglich der CO_- Komponente enthalt, daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizitat nicht weniger als 1.0 beträgt, daß das Schweißpulver sowohl eine geschmolzene als auch eine nichtgeschmolzene Substanz enthalt, daß die geschmolzene Substanz einer Luftkühlung unterzogen wurde, daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I)

errechnete Basizität (B) der geschmolzenen Substanz nicht mehr als 3.0 betragt, daß die nichtgeschmolzene Substanz eines oder mehrere Karbonatminerale enthält und zwar in einer Menge, daß
das zu CO_-Gas reduzierte CO-, aus dem das oder
die Karbonatminerale bestehen, einen Anteil von
0.2 bis 5.0 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der CO--Komponente ausmacht.

(6) Schweißpulver mit niedrigem Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffgehalt aus einem Vierkomponentensystem von CaO, MgO, Al-O-, und SiO-,
dadurch gekennzeichnet, daß es die Anforderungen erfüllt, daß die Anteile der vier Komponenten an der als Einheit (100 %) angenommenen Gesamtmenge in folgende Bereiche fallen

CaO: 10 bis 60 % MgO: Nicht über 30 Al₃O₃: 20 bis 70 % SiO-: 5 bis 40 %,

daß die Gesamtmenge der vier Komponenten nicht
weniger als 35 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers ausmacht, daß das Schweißpulver CaF- in
einer Menge von 25 bis 65 % seines Gesamtgewichts enthält, daß die gemäß der unten aufgeführten
Formel (I) errechnete Basizität (B) nicht weniger als 1.0 beträgt und daß das Schweißpulver eine
geschmolzene Substanz ist, die einer schnellen
Luftkühlung unterzogen wurde.

(7) Schweißpulver mit niedrigem Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffgehalt aus einem Vierkomponentensystem von CaO, MgO, Al-O- und SiO-

dadurch gekennzeichnet, daß es die Anforderungen erfüllt, daß die Anteile der vier Komponenten an der als Einheit (100 %) angenommenen Gesamtmenge in folgende Bereiche fallen:

CaO: 10 bis 60 % MgO: Nicht über 30 % Al₂O₃: 20 bis 70 % SiO-: 5 bis 40 %,

daß die Gesamtmenge der vier Komponenten nicht weniger als 35 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der CO_-Komponente beträgt, daß das Schweißpulver CaF- in einer Menge von 15 bis 65 % seines Gesamtgewichts abzüglich der CO--Komponente enthält, daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizität (B) des Schweißpulvers nicht weniger als 1.0 beträgt, daß das Schweißpulver sowohl eine geschmolzene als auch eine nicht-geschmolzene Substanz enthält, daß die geschmolzene Substanz einer schnellen Luftkühlung unterzogen wurde und daß die nicht-geschmolzene Substanz ein oder mehrere Karbonatminerale enthält und zwar in einer Menge, daß das zu CO_- Gas reduzierte CO₂, aus dem das oder die Karbonatminerale bestehen, einen Anteil von 0.2 bis 5 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der C0₂-Komponente ausmacht.

(8) Schweißpulver mit niedrigem Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffgehalt aus einem Vierkomponentensystem von CaO, MgO, Al₃O₃ und SiO-dadurch gekennzeichnet, daß es die Anforderungen erfüllt, daß die Anteile der vier Komponenten an der als Einheit (100 %) angenommenen Gesamtmenge

in folgende Bereiche fallen CaO: 10 bis 60 %

MgO: Nicht über 30 %

Al₂O₃: 20 bis 70 % SiO-: 5 bis 40 %,

daß die Gesamtmenge der vier Komponenten nicht weniger als 35 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der CO₃-Komponente ausmacht, daß das Schweißpulver CaF₂ in einer Menge von 25 bis 65 % seines Gesamtgewichts abzüglich der CO_- Komponente enthält, daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizitat (B) des Schweißpulvers nicht weniger als 1.0 beträgt, daß das Schweißpulver sowohl eine geschmolzene als auch eine nicht-geschmolzene Substanz enthält, daß die geschmolzene Substanz einer Luftkühlung unterzogen wurde, daß die geschmolzene Substanz CaF- in einer Menge von nicht weniger als 25 % enthält und daß die nicht-geschmolzene Substanz ein oder mehrere Karbonatminerale enthält und zwar in solcher Menge, daß das zu CO_-Gas reduzierte C0_, aus dem das oder die Karbonatminerale bestehen, einen Anteil von 0.2 bis 5.0 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der C0₂-Komponente ausmacht.

(9) Schweißpulver mit niedrigem Wasserstoff-, Stickstoff- und Sauerstoffgehalt aus einem Vierkomponentensystem von CaO, MgO, Al-O, und SiO^ dadurch gekennzeichnet, daß es die Anforderungen erfüllt, daß die Anteile der vier Komponenten an der als Einheit (100 %) angenommenen Gesamtmenge in folgende Bereiche fallen

CaO: 10 bis bis 60 % MgO: Nicht 5 bis Über 30 Al₂O₃: 20 70 % SiO : 40 %,

daß die Gesamtmenge der vier Komponenten nicht weniger als 35 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der CO_-Komponente ausmacht, daß das Schweißpulver CaF₂ in einer Menge von 25 bis 65 % seines Gesamtgewichts abzüglich der CO--Komponente enthält, daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizität (B) nicht weniger als 1.0 beträgt, daß das Schweißpulver sowohl eine geschmolzene als auch eine nichtgeschmolzene Substanz enthält, daß die geschmolzene Substanz einer schnellen Luftkühlung unterzogen wurde und daß die nicht-geschmolzene Substanz ein oder mehrere Karbonatminerale enthält und zwar in einer Menge, daß das zu CO_o-Gas reduzierte CO-, aus dem das oder die Karbonatminerale bestehen, einen Anteil von 0.2 bis 5.0 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der CO₃-Komponente ausmacht.

(10) Schweißpulver mit niedrigem Wasserstoff-, Stickstoff und Sauerstoffgehalt aus einem Vierkomponentensystem von CaO, MgO, Al₂O₃ und SiO-dadurch gekennzeichnet, daß es die Anforderungen erfüllt, daß die Anteile der vier Komponenten an der als Einheit (100 %) angenommenen Gesamtmenge in folgende Bereiche fallen

CaO: 10 bis 60 %

MgO: Nicht über 30 %

Al₂O₃:

5 bis 40 %,

daß die Gesamtmenge der vier Komponenten nicht weniger als 35 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der CO^-Komponente ausmacht, daß das Schweißpulver CaF- in einer Menge von 25 bis 65 % seines Gesamtgewichts abzüglich der CO₂-Komponente enthält, daß die gemäß der unten aufgeführten Formel (I) errechnete Basizitat (B) nicht weniger als 1.0 beträgt, daß das Schweißpulver sowohl eine geschmolzene als auch eine nichtgeschmolzene Substanz enthält, daß die geschmolzene Substanz einer schnellen Luftkühlung unterzogen wurde, daß die geschmolzene Substanz CaF- in einer Menge von nicht weniger als 25 % enthält und daß die nicht-geschmolzene Substanz ein oder mehrere Karbonatminerale enthält und zwar in einer Menge, daß das zu CO_-Gas reduzierte CO_, aus dem das oder die Karbonatmineralc bestehen, einen Anteil von 0.2 bis 5.0 % des Gesamtgewichts des Schweißpulvers abzüglich der CO-,-Komponente ausmacht.

FORMEL I

- ⁶'^50NBaO ^{+ 6}-^05NCaO ^{+ 4}'⁸¹¹MnO ^{+ 4}-^0NMgO ^{+ 3}-^4NFe0

(I)

worin N, Molprozent der Komponente k bedeutet.