RU1815088C - Состав шихты порошковой проволоки - Google Patents

Abstract

Использование: сварка низколегированных атмосферокоррозионных сталей. Сущность изобретени : шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: плавленный флю2 оритовый концентрат 45-60; феррохром 2,5-3,0; медный порошок 0,8-1,0; алюминиевый порошок 1,5-1,8; окись никел  2,0-2,5; ферросилиций 0,1-0,5; ферротитан 3,0-3,7; ферромарганец 1,0-1,6; карбонаты 12,0- 15,0; железный порошок - остальное. Плавленный флюоритовый концентрат включает следующие компоненты, мас.%: фторид кальци  87,10-90,900; окись кальци  4,2Q- 6,00; окись алюмини  2,79-3,677; двуокись кремни  1,60-2,553; закись железа 0,40- 0,500; сера 0,01-0,30; фосфор 0,01-0,020; углерод 0,08-0,100; цветные примеси 0,01- 0,020. Соотношение фторида кальци  к сумме окислов кальци  и алюмини  составл ет 9-13. 1 з.п, ф-лы, 4 табл.

Description

Изобретение относитс  к материалам дл  сварки низколегированных атмосферо- коррозионностойких сталей.

Целью изобретени   вл етс  повышение полноты использовани  фторсодержа- щего материала и улучшение качества порошковой проволоки,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в шихту, содержащую феррохром, медный и алюминиевый порошки, окись никел , ферросилиций , ферротитан, ферромарганец, карбонаты, железный порошок введен плавленный флюоритовый концентрат с отношением фтористого кальци  к сумме окислов кальци  и алюмини  равным 9-13, при следующем соотношении компонентов, мас.%: плавленый флюоритовый концентрат, 45,0-60,0 феррохром 2.5-3,0

медный порошок0,8-1,0 алюминиевый порошок 1,5-1,8

окись никел 2,0-2,5

ферросилиций .0,1-0,5

ферротитан. 3,0-3,7

ферромарганец1,0-1,6

карбонаты12,0-15,0

. железный порошокостальное при этом плавленый флюоритовый концентрат включает компоненты при следующем их соотношении, мас.%:

фтористый кальций87,1-90,9

окись кальци 4,2-6,0

окись алюмини 2,79-3,677

двуокись кремни 1,6-2,553

закись железа0,4-0,5

сера0,01-0,03

фосфор0,01-0,02

углерод0,08-0,10

цветные примеси0,01-0,02

00 СП

о

00

00

Плавленый флюоритовый концентрат выплавленный в дуговых электрических печах имеет повышенное качество. Это обусловлено тем, что в течение плавки в эл.печи можно достичь снижени  содержани  серы и фосфора в расплаве (менее 0,03 и 0,02% соответственно). Наличие в плавленом флю- оритовом концентрате окиси кальци  и алюмини  соответственно 4,2-6,0 и 2,5-4,1 позволило вывести из состава шихты по- рошковой проволоки калиево-натриевую глыбу и силикобарий не снизив при этом устойчивость горени  дуги, особенно на режимах , необходимых дл  сварки прот женными швами тонколистового металла, при этом не было необходимости этими составл ющими шихты обеспечивать дополнительное снижение содержани  серы в шве.

Плавленый флюоритовый концентрат с отношением CaF2/CaO + А1аОз, равным бо- лее 13 (т.е. содержание окиси кальци  и алю- мини  менее 4,2 и 2,5 % соответственно) не способствует комплексному воздействию блокировани  выделени  фторсодержащих газов, Отношение Ca2F/CaO + А120з, рав- ным менее 9 (т.е. содержание окиси кальци  и алюмини  более 6,0 и 4,1 % соответственно ) преп тствует рафинировочным процессам составл ющих шихты.

Благодар  улучшению физико-химиче- ских свойств плавленого флюоритового концентрата , с отношением CaF/CaO + АЬОз равным 9-13, позволило снизить нижний предел его содержани  в шихте порошков вой проволоки до 45%. Содержание его ме- нее 45% не способствует в наплавленном металле снижению неметаллических включений , более 60% снижает устойчивость горени  дуги и ухудшает санитарно-гигие- нические услови  труда за счет большого выделени  фторсодержащих газов. Уменьшение содержани  в шихте феррохрома и медного порошка до количеств, меньших нижнего предела, приводит к недопустимому уменьшению перехода в металл швахро- ма и меди, а повышение - к снижению .ударной в зкости металла шва до значений меньших 0,40 МДж/м2 при-40°С.

Надежность защиты зоны сварки обеспечиваетс  введением в состав шихты как алюминиевого порошка и ферротитана, так и ферросилици , которые наход тс  в небольшом количестве в шихте, оказывает комплексное воздействиена азот и кислород . Проникшие в жидкий металл алюми- ний, титан и кремний соедин ютс  с азотом и кислородом свариваемого металла и в подавл ющем большинстве удал ютс  в шлак, что обеспечивает высокие сварочно-техно- логические свойства проволоки Введение

их в шихту до количеств, меньших нижнего предела, не улучшает механические свойства металла шва. а повышение вводимых эле-. ментов выше верхних пределов ухудшает механические свойства металла шва за счет наличи  нитридов железа.

Содержание окиси никел  выбрано таким образом, чтобы образовавшийс  при их плавлении шлак, как можно более полно способствовал извлечению из жидкого металла оксидных и нитридных соединений, в которые св зан азот и кислород воздуха. Уменьшение содержани  в шихте окиси никел  до количеств меньших нижнего предела , не приводит к стабилизации никел : в металле шва, а повышение - к снижению механических свойств металла шва.

Ферромарганец относитс  к стабилизирующим и раскисл ющим материалам. Уменьшение в шихте ферромарганца меньше нижнего предела не способствует стабилизации марганца в металле шва и уменьшению пористости шва. Повышение ферромарганца выше верхнего предела приводит к недопустимому повышению марганца в металле шва.

Карбонаты в шихте присутствуют в качестве шлакообразующего, а также газообразующего материала дл  создани  защитной газовой среды в зоне плавлени . Защитное действие про вл етс  в снижении парциального давлени  вредных, с металлургической точки зрени , газов (азот, водород) путем их стеснени  от поверхности расплавленного металла или св зывани  в нерастворимые в металле соединени  (например, фтор, водород). Образование сварочного шлака при сварке порошковой проволоки имеет кроме обычных металлургических функций и технологический характер, так как шлак участвует в образовании сварного шва. Содержание карбоната до количеств меньше нижнего предела не обеспечивает покрытие жидкого металла капель и ванны образовавшимс  шлаком, что снижает качество сварных соединений, а содержание карбоната в шихте выше верхнего предела способствует образованию пористости металла шва.

Железный порошок,  вл ющийс  об зательным компонентом порошковых проволок , участвует в.образовании сварного шва, повыша  производительность процесса .

В идентичных лабораторных услови х изготовлена на серийной технологии опытно-промышленна  парти  порошковой проволоки марка ППВ-5К ТУ 36-2528-83 с предлагаемой шихтой и шихтой прототипа. Оболочка проволоки профилировалась из

ленты размером 0,3x12 мм, конструкци  оболочки однозагибнэ . коэффициент заполнени  (28 ±2%). Состав шихты приведен в табл. 1 и 2.

Выбор состава шихты обусловлен технологией сварки низколегированных атмос- ферокоррозионностойких сталей.

Просев плавленого флюоритового концентрата с фракцией 0,007-0,25 мм составил 78%, тогда как при использовании плавикового шпата, шихты-прототипа, просев его с указанной фракцией составил всего 25%.

При использовании в качестве фторсо- держащёго материала - плавленого флюоритового концентрата, в ы сн ли вли ние отношени  СаР2/СаО + АЬОз в нем, на качество сварного шва. С этой целью были проведе-ны испытани  плавленого флюоритового концентрата с отношением CaFa/CaO + AlzOa равное а, 9, 11, 13 и 14. Состав шихты готовили по III варианту.

Установлено, что при использовании в шихте плавленого флюоритового концентрата с отношением СаР2/СаО + АЬОз равным 9-13, качество сварного шва более высокое, чем с отношением менее 9 и более 13 (табл. 3).

В идентичных услови х проведены сопоставительные испытани  порошковой проволоки марки ППВ-5К с предложенной шихтой, по варианту I-Y и шихтой-прототипом при сварке стали 8ХНД.

Содержание серы и фосфора в стали с предполагаемой шихтой было более низким и составило соответственно 0,008-0,009% и 0,007-0,011, а порог хладноломкости наплавленного металла был нйже(-35)-(-45)°С. Предел допустимых колебаний рабочего напр жени  дуги в процессе сварки, дл  проволоки с предлагаемой шихтой, был шире, чем у прототипа и составл л не менее 48, что способствует предотвращению пористости в металле шва. Основные показатели испы- приведены в табл. 4.

Преимущества предлагаемого плавленого флюоритового концентрата в составе шихты перед плавиковым шпатом заключаютс  в том, что проведение рафинировочных процессов в период переплава в дуговой печи позвол ет повысить окись алюмини  от 2,5 до 4,1 % и при этом возрастает окись кальци  от 4,2 до 6,0% за счет имеющей место реакции 2CaF2 + SI02 2СаО + SIF4. При выпуске из печи флюори- товый концентрат продувают потоком воз: духа дл  его гранул ции, при этом снижаетс  концентраци  углерода и серы на 20-40%, азота на 20-30%.

К достоинству следует отнести сравни- тельно высокую однородность зерен, их значительную прочность обусловливающее высокое сопротивление зерэн абразивному 5 износу. Такой переплав выгодно отличаетс  по фракционному составу от механически измельченного плавикового шпата в котором присутствует значительное количество пылевидной фракции. Достижение постав0 ленной цели обеспечено тем, что плавленый флюоритовый концентрат практически не содержит гигроскопических составл ющих, вследствие чего он про вл ет низкую склон- ность- ,к поглощению влаги и обеспечивает

5 снижение пористости швов. Кроме того плавленый флюоритовый концентрат обладает узким температурным интервалом разм гчени . Имеет минимальную окислительную способность. При плавлении флю0 оритового концентрата происходит значительное снижение цветных примесей, например дл  флюоритов Ярославского месторождени  снижение свинца происходит с 0,058 до 0,005%; олоза с 0,014 до 0,009%;

5 цинка с 0,013 до 0,004%.

Применение плавленого флюоритового концентрата в шихте порошково.й проволо- ки способствует, в процессе сварки, уменьшению краевого угла смачивани , при этом

0 увеличиваетс  скорость растекани  и, следовательно , улучшаетс  кроюща  способность шлаковой фазы. Расшир етс  диапазон сварочного тока, превышающее 4В, несколько улучшаетс  внешний вид ва5 лика шва и отделимость шлаковой корки.

При подготовке плавленого флюоритового концентрата дл  шихты порошковой проволоки осуществл ютс  только операции: помол и просеивание, исключаетс 

Claims (2)

1. 0 операци  дробление, При помоле плавленого флюоритового концентрата на оптимальном режиме и просеивании обеспечиваетс  78% фракций размером 0,07-0,25.мкм, тогда .как при использований плавикового шпа5 та, шихты-прототипа, просе в его с указанной фракцией, составил всего 25%. Формула изобретени  1. Состав шихты порошковой проволоки , включающий фторсодержащий матери0 ал, феррохром, медный и алюминиевый порошки, окись никел , ферросилиций, фер- ротитан, ферромарганец, карбонаты, железный порошок, от л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью улучшени  качества порошко5 вой проволоки и повышени  полноты использовани  фторсодержащего материала, в качестве последнего шихта включает плавленый флюоритовый концентрат, содержа- щий фторид кальци  и окислы кальци  и алюмини , при соотношении фторида кальци  к сумме указанных окислов, равном 9- 13, при следующем соотношении компонентов шихты, мас.%:

   плавленый флюоритовый концентрат45,0-60,0 феррохром 2,5-3,0 медный порошок 0,8-1.0 алюминиевый порошок 1,5-1,8 окись никел  2,0-2,5 ферросилиций 0,1-0,5 ферротитан . 3,0-3,7 ферромарганец 1,0-1:6 карбонаты 12,0-15,0 железный порошок . остальное.

   0
2. 2. Состав шихты поп. 1,отличающий с   тем, что плавленый флюоритовый концентрат включает компоненты в следующем соотношении, мас.%:

   фторид кальци 87,10-90,900 окись кальци  4,20-6.000 окись алюмини  2,79-3,677 двуокись кремни  1,60-2,553 закись железа 0.40-0,500 сера 0,01-0.030 фосфор 0,01-0.020 углерод 0,08-0,100 цветные примеси 0,01-0,20,

   Т а б л и ц а 1

   Таблица 2

   Вли ние плавленного флюоритового концентрата с различным отношением CaFa/CaO + А1аОз. в составе шихты порошковой проволоки на показатели

   сварного шва

   Основныв показатели испытаний сварного шва

   Т а б л и ц.а 3

   Таблица 4