RU2009823C1

RU2009823C1 - Composition of electrode coating

Info

Publication number: RU2009823C1
Authority: RU
Inventors: В.Г. Лозовой; Г.Ш. Лозовская; В.Г. Хохлов; А.С. Петров; В.А. Прикипелов
Original assignee: Институт "НИИМонтаж"
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: welding technique. SUBSTANCE: coating ensures increase of relative elongation of metal of weld and enhances stability of parameters of its impact strength at negative temperatures. Coating contains the following components, mas. % : marble, 33 to 36; fluorite, 18 to 20; rutile, 2.5 to 3.5; iron powder, 29 to 31; silicomanganese; 5.5 to 9.0; ferrosilicon, 0.5 to 3.0; potash, 1.0 to 1.5 and cellulose, 1.5 to 2.0. To reduce tendency of coating to foaming containing silicomanganese in manufacture of electrodes potassium-sodium or sodium-potassium, clod is introduced in composition in amount of 1.5 to 2.0% . Alloy containing Si - 25 and Mn - 60% is used as silicomanganese. EFFECT: increased relative elongation of metal of weld and enhanced stability of parameters of its impact strength at negative temperatures. 2 tbl

Description

Изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано как покрытие электродов для сварки переменным и постоянным током конструкций из углеродистых и низколегированных сталей. The invention relates to materials for electric arc welding and can be used as a coating of electrodes for welding with alternating and direct current structures made of carbon and low alloy steels.

Известно электродное покрытие, содержащее, мас. % : Мрамор 15-20 Плавиковый шпат 20-21 Рутиловый концентрат 3-10 Ферромарганец 4-6 Ферросилиций 3-10 Поташ 0,5-2 Слюда 2-6
Синтетический шлак для рафинированной стали 3-15
Комплексная лигатура
молибден-алюминий- цирконий 0,1-0,8 Оксид церия 0,6-2 Железный порошок Остальное
Относительное удлинение наплавленного металла для электродов с таким покрытием колеблется в пределах 20-25% , т. е. гарантируется на уровне не менее 20% . Вместе с тем известно, что электроды основного типа, обеспечивающие большие значения относительно удлинения наплавленного металла, гарантируют и большую стойкость против образования трещин в сварных соединениях. Кроме того, недостатком известного покрытия является наличие в его составе компонентов, определяющих порог хладноломкости наплавленного металла в таких количествах, при которых равномерность их распределения по массе смеси покрытия весьма проблематична и не может обеспечить стабильность результатов ударной вязкости наплавленного металла, особенно при отрицательных температурах. Это, в частности, относится к комплексной лигатуре (0,1-0,8% ), наиболее эффективно влияющей на порог хладноломкости металла шва.Known electrode coating containing, by weight. %: Marble 15-20 Fluorspar 20-21 Rutile concentrate 3-10 Ferromanganese 4-6 Ferrosilicon 3-10 Potash 0.5-2 Mica 2-6
Synthetic slag for refined steel 3-15
Integrated Ligature
molybdenum-aluminum-zirconium 0.1-0.8 cerium oxide 0.6-2 iron powder
The relative elongation of the weld metal for electrodes with such a coating ranges from 20-25%, i.e., it is guaranteed at a level of at least 20%. However, it is known that the electrodes of the main type, providing large values relative to the elongation of the weld metal, guarantee greater resistance to cracking in welded joints. In addition, a disadvantage of the known coating is the presence in its composition of components that determine the cold brittleness threshold of the deposited metal in such quantities that the uniformity of their distribution over the mass of the coating mixture is very problematic and cannot ensure the stability of the impact strength of the deposited metal, especially at low temperatures. This, in particular, refers to the complex ligature (0.1-0.8%), most effectively affecting the cold brittleness threshold of the weld metal.

Недостатком покрытия является и наличие в нем дефицитного ферромарганца. A disadvantage of the coating is the presence of deficient ferromanganese in it.

Целью известного решения является улучшение прочностных свойств металла шва за счет устранения подрезов и улучшения формирования швов. Целью изобретения является повышение относительного удлинения металла шва и стабильности показателей его ударной вязкости при отрицательных температурах, расширение сырьевой базы электродов с порогом хладноломкости наплавленного металла - 50^оС.The aim of the known solution is to improve the strength properties of the weld metal by eliminating undercuts and improving the formation of welds. The aim of the invention is to increase the relative elongation of the weld metal and the stability of its toughness at low temperatures, the expansion of the raw material base of the electrodes with a cold brittleness threshold of the weld metal - 50 ^about C.

Известный состав содержит мрамор, плавиковый шпат, цемент, железный порошок, ферросилиций, ферромарганец, алюминий, калиево-натриевую глыбу, каолин, поташ и целлюлозу. The known composition contains marble, fluorspar, cement, iron powder, ferrosilicon, ferromanganese, aluminum, potassium-sodium block, kaolin, potash and cellulose.

Относительное удлинение наплавленного металла для электродов с покрытием лежит в пределах 20-28% , ударная вязкость при положительных температурах 130. . . 180 Дж/см², а ударная вязкость при отрицательных температурах не регламентирована.The relative elongation of the weld metal for coated electrodes is in the range of 20-28%, impact strength at positive temperatures of 130.. . 180 J / cm ² and impact strength at negative temperatures is not regulated.

Цель достигается введением в покрытие рутила в качестве двуокиси титана и силикомарганца, изготовленного из бедных оксидных и карбонатных марганцевых руд, содержащего Si ≅ 20% и Mn<60% при следующем соотношении компонентов, мас. % : Мрамор 33-36 Плавиковый шпат 18-20 Рутил 2,5-3,5 Железный порошок 29-31 Силикомарганец 5,5-9,0 Ферросилиций 0,5-3,0
Глыба калиево-натриевая или натриево-калиевая 1,5-2,0 Поташ 1,0-1,5 Целлюлоза 1,5-2,0
В предлагаемом составе предотвращение подрезов обусловливается в частности и более высоким содержанием мрамора, разлагающегося в процессе сварки на окись кальция (СаО), закись углерода (СО) и кислород, оказывающий то же влияние на формирование шва, что и кислород, входящий в состав ильменита.The goal is achieved by introducing rutile as titanium dioxide and silicomanganese into the coating, made from poor oxide and carbonate manganese ores containing Si ≅ 20% and Mn <60% in the following ratio of components, wt. %: Marble 33-36 Fluorspar 18-20 Rutile 2.5-3.5 Iron powder 29-31 Silicomanganese 5.5-9.0 Ferrosilicon 0.5-3.0
Lump of potassium-sodium or sodium-potassium 1.5-2.0 Potash 1.0-1.5 Cellulose 1.5-2.0
In the proposed composition, the prevention of undercutting is determined, in particular, by the higher content of marble, which decomposes during welding into calcium oxide (CaO), carbon monoxide (CO) and oxygen, which have the same effect on weld formation as oxygen, which is part of ilmenite.

Введение в состав шихты глыбы обеспечивает не только улучшение опрессовочных свойств покрытия, но и уменьшение вероятности его вспучивания при работе с силикомарганцем. Это, возможно, объясняется взаимодействием глыбы с частицами силикомарганца еще на стадии сухого смешивания состава, что предохраняет его частицы от непосредственного контакта с жидким стеклом при мокром смешивании. Тем самым улучшается технологичность изготовления электродов. The introduction of a block into the mixture provides not only an improvement in the crimping properties of the coating, but also a decrease in the likelihood of its expansion during work with silicomanganese. This is possibly explained by the interaction of the block with silicomanganese particles even at the stage of dry mixing of the composition, which protects its particles from direct contact with liquid glass during wet mixing. This improves the manufacturability of the manufacture of electrodes.

Для проведения контрольных испытаний электродов с предлагаемым покрытием были изготовлены их варианты с составами, представленными в табл. 1. В качестве силикомарганца использовался сплав, выплавленный Никопольским ферросплавным заводом из бедных марганцевых руд, содержащий Mn-60. . . 65% и Si - 20-25% . Количество жидкого стекла для всех вариантов - 25-27% . To carry out control tests of the electrodes with the proposed coating, their variants were made with the compositions shown in table. 1. The alloy smelted by the Nikopol Ferroalloy Plant from poor manganese ores containing Mn-60 was used as silicomanganese. . . 65% and Si - 20-25%. The amount of liquid glass for all options is 25-27%.

Модуль стекла 2,6-3,0, плотность 1,47-1,51 г/см³, вязкость 60,0-900 сП.The glass modulus is 2.6-3.0, the density is 1.47-1.51 g / cm ³ , the viscosity is 60.0-900 cP.

Покрытие наносилось на металлические стержни диаметром 4 мм из проволоки Св08А способом опрессовки. The coating was applied to metal rods with a diameter of 4 mm from Sv08A wire by crimping.

В процессе изготовления электродов установили, что по технологичности опрессовки они превосходят карбонатно-флюоритные электроды типа УОНИ и электроды с покрытием-прототипом. In the process of manufacturing the electrodes, it was found that they surpass the carbonate-fluorite electrodes of the UONI type and the electrodes with the prototype coating in the processability of crimping.

Технологические испытания проводили постоянном и переменном токах. Technological tests were carried out by direct and alternating currents.

В процессе технологических испытаний оценивали устойчивость горения дуги, разбрызгивание, формирование швов в различных пространственных положениях, отделимость шлака, склонность к образованию козырька и порообразованию. Электроды перед сваркой прокаливали при 300-320^оС в течение 1 ч.In the process of technological tests, stability of arc burning, spraying, formation of joints in various spatial positions, separability of slag, tendency to form a visor and pore formation were evaluated. Electrodes before welding calcined at 300-320 ^C for 1 h.

Испытания показали хорошую устойчивость горения дуги на переменном и постоянном токе, малое разбрызгивание. Причем при сварке на переменном токе эти показатели несколько улучшались. Отделимость шлака во всех случаях хорошая. Tests have shown good stability of burning of an arc on alternating and direct current, small spraying. Moreover, when welding on alternating current, these indicators improved slightly. Separation of slag in all cases is good.

Рекомендуемые значения сварочного тока для сварки в нижнем, горизонтальном и вертикальном положениях были следующие: нижнее 160-220 А; вертикальное 140-180 А; потолочное 140-180 А. The recommended values of the welding current for welding in the lower, horizontal and vertical positions were as follows: lower 160-220 A; vertical 140-180 A; ceiling 140-180 A.

Коэффициент наплавки электродов 10-11 г/А ч, переход металла в шов 85-100% , расход электродов на 1 кг наплавленного металла -- 1,7 кг. The electrode surfacing coefficient is 10-11 g / Ah, the metal transition to the seam is 85-100%, the electrode consumption per 1 kg of deposited metal is 1.7 kg.

Химический состав наплавленного металла, мас. % : С 0,05. . . . 0,09; Mn 0,86. . . 0,94; Si 0,18. . . 0,26; S 0,019. . . 0,023; Р 0,018. . . 0,020. The chemical composition of the weld metal, wt. %: C 0.05. . . . 0.09; Mn 0.86. . . 0.94; Si 0.18. . . 0.26; S 0.019. . . 0.023; P 0.018. . . 0.020.

Данные механических испытаний сварных соединений стали ВСт. 3пс. толщиной 18 мм, выполненных по ГОСТ 9466-75, представлены в табл. 2. The data of mechanical tests of welded joints of steel 3ps 18 mm thick, made in accordance with GOST 9466-75, are presented in table. 2.

Как видно из результатов испытаний, относительное удлинение металла шва для всех вариантов лежало на уровне не ниже 27% при хорошей стабильности этих показателей. Отсутствие выпадов и хорошая равномерность значений ударной вязкости при отрицательных температурах для всех вариантов электродов подтверждает высокую стабильность и этих показателей наплавленного металла. As can be seen from the test results, the relative elongation of the weld metal for all options was at least 27% with good stability of these indicators. The absence of attacks and good uniformity of the impact strength at low temperatures for all electrode options confirms the high stability of these parameters of the weld metal.

Варьирование составом предлагаемого покрытия при его разработке показало, что только при выдерживании содержаний компонентов в заявляемых пределах обеспечиваются положительные показатели. Varying the composition of the proposed coating during its development showed that only when maintaining the contents of the components within the claimed limits, positive indicators are provided.

Так увеличение содержания плавикового шпата взамен мрамора или железного порошка приводило к ухудшению устойчивости горения дуги на переменном токе, ухудшало формирование швов и их чешуйчатость, нарушало сбалансированность между раскислителям, а тем самым и резко снижало показатели относительного удлинения наплавленного металла. Thus, an increase in the content of fluorspar instead of marble or iron powder led to a deterioration in the stability of arc burning on alternating current, worsened the formation of welds and their scaly, upset the balance between deoxidants, and thereby sharply reduced the relative elongation of the deposited metal.

Изменение содержания мрамора в покрытии в сторону увеличения ухудшало опрессовываемость электродов, повышало гигроскопичность покрытия. Уменьшение же содержания этого компонента приводило к росту вероятности образования пористости при сварке. A change in the content of marble in the coating in the direction of increase worsened the testability of the electrodes, increased the hygroscopicity of the coating. A decrease in the content of this component led to an increase in the probability of formation of porosity during welding.

Увеличение содержания железного порошка ухудшало формирование швов, особенно в потолочном положении, а его уменьшение приводило к снижению устойчивости горения дуги, в первую очередь при сварке по переменном токе снижало показатели относительного удлинения и ударной вязкости металла шва, уменьшало равномерность плавления покрытия, повышалась вероятность образования "козырька" при сварке. An increase in the content of iron powder worsened the formation of welds, especially in the ceiling position, and its decrease led to a decrease in the stability of arc burning, primarily when welding with alternating current, it decreased the relative elongation and toughness of the weld metal, decreased the uniformity of coating melting, increased the likelihood of formation " peak "when welding.

Уменьшение содержания рутила проводило к ухудшению чешуйчатости шва и кроющей способности шлака. A decrease in the content of rutile led to a deterioration in the flake of the seam and the hiding power of the slag.

Изменение содержаний силикомарганца и ферросилиция сказывалось как на показателях механических свойств металла шва, так и на кроющей способности шлака, склонности к образованию пористости. Повышение содержания этих компонентов снижало пластические свойства металла шва, а их уменьшение ухудшало кроющую способность шлака и приводило к повышению вероятности образования пористости в наплавленном металле. Changes in the contents of silicomanganese and ferrosilicon affected both the indicators of the mechanical properties of the weld metal, as well as the covering ability of the slag, and the tendency to form porosity. An increase in the content of these components decreased the plastic properties of the weld metal, and their decrease worsened the slope opacity and led to an increase in the likelihood of porosity in the weld metal.

Влияние изменений содержаний глыбы прежде всего сказывалось на склонности к вспучиванию при мокром замесе и после опрессовки с уменьшением ее содержания. Кроме того, предлагаемое количественное соотношение этого вещества с поташем и целлюлозой является наиболее оптимальным для обеспечения хорошей опрессовываемости предложенного состава покрытия. The influence of changes in the content of the block primarily affected the tendency to bloat during wet batching and after crimping with a decrease in its content. In addition, the proposed quantitative ratio of this substance with potash and cellulose is the most optimal to ensure good pressure testing of the proposed coating composition.

Таким образом, изменение пределов содержания любого из основных компонентов заявляемого состава покрытия приводит к потере свойств электродов, определяемых целью изобретения. При этом достигается расширение сырьевой базы электродов с порогом хладноломкости наплавленного металла до -50^оС, и уменьшение склонности к вспучиванию покрытия электрода с силикомарганцем в результате взаимодействия с жидким стеклом.Thus, a change in the content limits of any of the main components of the claimed coating composition leads to a loss of electrode properties determined by the purpose of the invention. This achieves expansion resource base electrode with the threshold of weld metal cold brittleness to -50 ^{° C,} and a decrease in the propensity to buckle with silicomanganese electrode coating from the interaction with the liquid crystal.

(56) Авторское свидетельство СССР N 948520, кл . В 23 К 35/365, 1981. (56) Copyright certificate of the USSR N 948520, cl. B 23K 35/365, 1981.

Claims

COMPOSITION OF ELECTRODE COATING for welding of carbonaceous and low alloy steels, containing marble, fluorspar, component containing titanium dioxide, iron powder, silicate block, potash, cellulose, fossil fuels, as well as high-quality, the elongation of the weld metal and the stability of its impact toughness at negative temperatures, the component contains titanium dioxide, the composition contains rutile, and the ligature is silicomanganese with a content of marga ca 60% and 25% at kpemniya following ratio of components of the composition by weight. %:
Marble 33 - 36
Feldspar 18 - 20
Rutile 2.5 - 3.5
Iron Powder 29 - 31
Silicomanganese 5.5 - 9.0
Ferrosilicon 0.5 - 3.0
Silicate block 1.5 - 2.0
Potash 1.0 - 1.5
Cellulose 1.5 - 2.0