RU2047450C1

RU2047450C1 - Composition of electrode coating for carrying out steels arc cutting

Info

Publication number: RU2047450C1
Authority: RU
Inventors: В.К. Струнец; В.М. Кирьяков
Original assignee: Производственное объединение "Уралвагонзавод"
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: electrodes production; arc cutting. SUBSTANCE: coating has in by mass: hematite 45-68, marshallite 8-14, marbles 3-8, ferrosilicon 3-10, aluminium powder 1-3, potassium and sodium silicate 9-12, feldspar 7- 11, mica 0.7-1.5 and carboxyl methyl cellulose 0.3-0.7. EFFECT: high thermal stability; high quality of cutting; high production output. 1 tbl

Description

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к составам электродного покрытия для электродуговой резки преимущественно закаливающихся сталей больших толщин. The invention relates to welding materials, and in particular to compositions of the electrode coating for electric arc cutting of mainly hardened steels of large thicknesses.

В настоящее время в производстве металлоконструкций находят применение электроды для резки, выплавки дефектов или удаления прихваток. Широкое применение получили электроды для выплавки дефектов (трещин, зазоров, раковин) при восстановлении литых узлов и деталей. В производстве для этих целей во многих случаях применяются электроды типа ЦМ-7С, В-1, а также ряд других электродов с покрытием кислого характера. Однако при резке или выплавке такими электродами закаливающихся сталей больших толщин не всегда удается получить требуемое качество реза, особенно в части неровностей, что требует значительной зачистки поверхностей в месте резки. Большое значение здесь имеет и производительность резки или выплавки. В ряде случаев резка переменным током имеет значительные преимущества, так как позволяет более рационально использовать сварочное оборудование. Currently, in the manufacture of metal structures, electrodes are used for cutting, smelting defects or removing tacks. Electrodes for smelting defects (cracks, gaps, sinks) during the restoration of cast units and parts are widely used. In production, for these purposes, in many cases, electrodes of the type ЦМ-7С, В-1, as well as a number of other electrodes with an acidic coating are used. However, when cutting or smelting hardened steels of large thicknesses with such electrodes, it is not always possible to obtain the required cut quality, especially in terms of irregularities, which requires significant surface cleaning at the cutting site. Of great importance here is the performance of cutting or smelting. In some cases, cutting with alternating current has significant advantages, as it allows more efficient use of welding equipment.

Известно покрытие для резки закаливающихся сталей, содержащее компоненты в следующем соотношении, мас. Known coating for cutting hardened steels containing components in the following ratio, wt.

Доломит 35-55
Маршалит 5-15
Поташ 0,1-2,5
Ферросилиций 6-12
Алюмомагний 0,1-2,5
Гематит Остальное [2]
Электроды с таким покрытием могут изготавливаться в основном методом окунания. Введение в состав только поташа при значительных количествах карбонатов не позволяет получить требуемые показатели пластичности такого покрытия и как следствие этого технологичности изготовления электродов методом опрессовки. В то же время введение в состав покрытия маршалита существенно повышает его термостойкость, что улучшает качество реза при одновременном повышении производительности резки. Однако при резке такими электродами переменным током значительно ухудшается качество реза, обусловленное главным образом выделением большого количества газов. Это связано с содержанием в покрытии большого количества карбонатов, диссоциирующих в столбе дуги. В определенной мере повысить качество реза удастся за счет снижения силы тока, но это снижает производительность, а в ряде случаев не позволяет произвести выплавку металла в месте дефекта.Dolomite 35-55
Marshalit 5-15
Potash 0.1-2.5
Ferrosilicon 6-12
Aluminum Magnesium 0.1-2.5
Hematite Else [2]
Electrodes with this coating can be made mainly by dipping. The introduction of only potash with significant amounts of carbonates does not allow to obtain the required ductility indicators of such a coating and, as a result, the manufacturability of the electrodes by crimping. At the same time, the introduction of marshalite into the coating composition significantly increases its heat resistance, which improves the quality of the cut while increasing cutting performance. However, when cutting with such electrodes by alternating current, the quality of the cut significantly deteriorates, due mainly to the release of a large amount of gases. This is due to the content in the coating of a large amount of carbonates dissociating in the arc column. To a certain extent, it will be possible to improve the quality of the cut by reducing the current strength, but this reduces the productivity, and in some cases does not allow the smelting of the metal in the place of the defect.

Значительный опыт применения таких электродов показал также, что при длительном их хранении происходит окисление находящегося в покрытии алюмомагния, который производится и поставляется промышленностью в виде пудры. Качество и производительность резки при этом заметно снижаются. Significant experience in the use of such electrodes has also shown that during their long storage, the aluminum magnesium in the coating is oxidized, which is produced and supplied by the industry in the form of powder. The quality and productivity of cutting is significantly reduced.

Известно электродное покрытие для электродуговой резки сталей, содержащее гематит, алюмосиликаты, газо-шлакообразующие компоненты и пластификаторы [3] Это покрытие обеспечивает хорошую технологичность при изготовлении электродов и высокую производительность резки на постоянном и переменном токе. Known electrode coating for electric arc cutting of steels containing hematite, aluminosilicates, gas-slag-forming components and plasticizers [3] This coating provides good manufacturability in the manufacture of electrodes and high cutting performance on direct and alternating current.

Целью изобретения является повышение качества резки. The aim of the invention is to improve the quality of cutting.

Повышение качества реза достигается за счет увеличения стабильности горения дуги. Это обеспечивается путем совместного введения в состав покрытия шпата полевого, силиката калиево-натриевого и слюды, содержащих большое количество высокостабилизирующих горение дуги компонентов (в основном K₂O, Na₂O).Improving the quality of the cut is achieved by increasing the stability of the arc. This is achieved by the joint introduction of feldspar, potassium-sodium silicate and mica into the coating composition, containing a large number of components that are highly stabilizing the burning of the arc (mainly K ₂ O, Na ₂ O).

Совместное введение маршалита, шпата полевого и силиката калиево-натриевого при низком содержании карбоната кальция (мрамора) существенно повышает термостойкость покрытия и позволяет производить резку на больших токах. Это значительно повышает производительность резки без снижения качества реза, в том числе и при резке переменным током. The combined introduction of marshallite, feldspar and potassium sodium silicate with a low content of calcium carbonate (marble) significantly increases the heat resistance of the coating and allows cutting at high currents. This significantly increases cutting performance without reducing the quality of the cut, including when cutting with alternating current.

Хорошая опрессовываемость электродов достигается за счет совместного введения в оптимальных количествах в состав покрытия слюды, карбоксилметилцеллюлозы и калиево-натриевого силиката. Good pressure testing of the electrodes is achieved by the joint introduction of mica, carboxyl methyl cellulose and potassium-sodium silicate in the optimum amounts in the coating composition.

Алюминиевый порошок в покрытии позволяет стабилизировать качество электродов. Это связано, как показали исследования, с тем, что при резке на больших токах в покрытии начинается реакция окисления алюмомагния. Выделяющееся при этом тепло приводит к резкому нагреву покрытия, в нем появляются трещины, прочность его снижается и оно отпадает при резке. Как следствие этого, ухудшается качество реза и снижается производительность резки. The aluminum powder in the coating allows you to stabilize the quality of the electrodes. This is due, as studies have shown, to the fact that when cutting at high currents in the coating, the oxidation reaction of aluminum-magnesium begins. The heat released during this leads to a sharp heating of the coating, cracks appear in it, its strength decreases and it disappears when cutting. As a result of this, the quality of the cut is reduced and the cutting performance is reduced.

Указанные свойства электродов с предлагаемым покрытием получаются при содержании в нем компонентов в следующем соотношении, мас. The indicated properties of the electrodes with the proposed coating are obtained when the content of components in it is in the following ratio, wt.

Гематит 45-68
Маршалит 8-14
Мрамор 3-8
Шпат полевой 7-11
Ферросилиций 3-10
Алюминиевый порошок 1-3
Силикат калиево-натриевый 9-12
Слюда мусковит 0,7-1,5
Карбоксилметилцеллюлоза 0,3-0,7
При резке и выплавке на переменном токе закаливающихся сталей, например, были испытаны опытные электроды диаметром 6 мм, изготовленные опрессовкой стержней из проволоки марки СВ08А покрытием следующих состава, мас. (см. табл.1).Hematite 45-68
Marshall 8-14
Marble 3-8
Feldspar 7-11
Ferrosilicon 3-10
1-3 aluminum powder
Potassium Sodium Silicate 9-12
Muscovite mica 0.7-1.5
Carboxyl methyl cellulose 0.3-0.7
When cutting and smelting with alternating current of hardened steels, for example, experimental electrodes with a diameter of 6 mm were tested, made by crimping rods of wire grade SV08A with a coating of the following composition, wt. (see table 1).

Испытания показали, что электроды с покрытием указанных составов обеспечивают хорошее качество реза при высоких скоростях резки на больших токах. Электроды с таким покрытием технологичны в изготовлении опрессовкой. Tests have shown that electrodes coated with these compositions provide good cut quality at high cutting speeds at high currents. Electrodes with such a coating are technologically advanced in crimping.

В табл.2 приведены результаты испытаний электродов с покрытием составов I-V на качество реза и производительность резки на переменном токе, а также данные по опрессовываемости в части состояния поверхности и скорости опрессовки. Table 2 shows the test results of the electrodes coated with compositions I-V for cut quality and cutting performance on alternating current, as well as data on pressure testing in terms of surface condition and crimping speed.

Оценка электродов на производительность производилась при резке закаливающихся сталей толщиной 40 мм на максимально допустимых токах I_р, макс (I_рмакс. максимальная сила тока, при которой еще не наблюдается скалывания покрытия до полного расплавления электрода). За критерий бралась скорость резки, V_р, мм/мин.The electrodes were evaluated for productivity when cutting hardened steels with a thickness of 40 mm at the maximum permissible currents I _p , max (I _p max. Maximum current at which shearing is not observed until the electrode is completely melted). The criterion was taken cutting speed, V _p mm / min

Качество резки оценивалось по состоянию поверхности реза. За критерий бралась максимальная величина неровностей h_н, мм на поверхности реза.Cutting quality was assessed by the condition of the cut surface. The maximum roughness value h _n , mm on the cut surface was taken as a criterion.

Опрессовываемость (технологичность) покрытия электродов оценивалась по состоянию поверхности при постоянной скорости опрессовки (≈600 шт/мин) и максимальной скорости опрессовки электродов V_опр, макс. шт/мин (т.е. максимальной скорости опрессовки, при которой еще не снижается качество поверхности электродов).The testability (manufacturability) of the electrode coating was evaluated by the surface condition at a constant crimping speed (≈600 pcs / min) and the maximum electrode crimping speed V _opr , max. pcs / min (i.e. the maximum crimping speed at which the surface quality of the electrodes is not yet reduced).

В этой же таблице приведены данные результатов испытания электродов с известным покрытием, изготовленных методом опрессовки. The same table shows the test results of electrodes with known coatings made by crimping.

Как видно из данных табл.2 электроды с предлагаемым покрытием, технологичны в изготовлении и позволяют значительно повысить качество и производительность резки. As can be seen from the data in Table 2, the electrodes with the proposed coating are technological in manufacture and can significantly improve the quality and productivity of cutting.

Были также испытаны опытные электроды диаметром 6 мм с покрытием, содержащим компоненты ниже и выше заявляемых пределов. Испытания также проводились при резке на переменном токе. Эти испытания показали следующее. Увеличение в составе покрытия одновременно алюминиевого порошка и ферросилиция выше оптимальных приводит к увеличению производительности резки, но при этом снижается качество поверхности реза (увеличивается неровность). Дальнейшее увеличение этих компонентов приводит также и к снижению прочности покрытия и связанному с этим снижению производительности резки. Experimental electrodes with a diameter of 6 mm were also tested with a coating containing components below and above the declared limits. Tests were also carried out when cutting with alternating current. These tests showed the following. An increase in the composition of the coating simultaneously of aluminum powder and ferrosilicon above the optimum leads to an increase in cutting productivity, but at the same time the quality of the cut surface decreases (the roughness increases). A further increase in these components also leads to a decrease in coating strength and a related reduction in cutting performance.

Увеличение калиево-натриевого силиката, слюды и карбоксилметилцеллюлозы приводит к улучшению технологичности изготовления электродов. Однако увеличивается гигроскопичность покрытия, снижается его термостойкость и производительность резки. Поэтому содержание этих компонентов ограничивается. Уменьшение же этих компонентов ниже заявляемых пределов приводит к ухудшению опрессовываемости покрытия, снижению качества покрытия и производительности резки. An increase in potassium-sodium silicate, mica and carboxylmethyl cellulose leads to an improvement in the manufacturability of the manufacture of electrodes. However, the hygroscopicity of the coating increases, its heat resistance and cutting performance decrease. Therefore, the content of these components is limited. The reduction of these components below the claimed limits leads to a deterioration of the testability of the coating, reducing the quality of the coating and cutting performance.

Повышение в покрытии шпата полевого и мрамора выше заявляемого предела увеличивает стабильность горения дуги, но ухудшает качество реза в части отделимости шлака с поверхности реза. Уменьшение этих компонентов приводит к ухудшению качества в части увеличения неровностей h_н на поверхности реза.An increase in the coverage of feldspar and marble above the claimed limit increases the stability of arc burning, but affects the quality of the cut in terms of the separability of slag from the surface of the cut. A decrease in these components leads to a deterioration in quality in terms of increasing the roughness h _n on the surface of the cut.

Снижение содержания алюминиевого порошка и ферросилиция ниже заявляемых пределов приводит к заметному уменьшению производительности резки. The decrease in the content of aluminum powder and ferrosilicon below the claimed limits leads to a noticeable decrease in cutting performance.

Электроды с покрытием предлагаемого состава прошли лабораторные испытания и большую опытную проверку при резке образцов и выплавке дефектов литья из закаливающихся сталей на постоянном и переменном токе. Испытания показали, что предлагаемые электроды позволяют повысить качество и производительность резки, а также более технологичны в изготовлении при опрессовке. The electrodes with the coating of the proposed composition have passed laboratory tests and extensive experimental testing when cutting samples and smelting casting defects from hardened steels under direct and alternating current. Tests have shown that the proposed electrodes can improve the quality and productivity of cutting, as well as more technological in manufacturing during crimping.

Применение предлагаемого покрытия в производстве позволяет улучшить качество, снизить трудоемкость и улучшить условия труда при сварочных работах и производстве электродов, а также получить за счет этого определенный экономический эффект. До выяснения объема внедрения этих электродов подсчет такого эффекта не производился. The application of the proposed coating in production can improve quality, reduce labor intensity and improve working conditions during welding and electrode production, as well as obtain a certain economic effect. Until the introduction volume of these electrodes was clarified, no such effect was calculated.

Claims

COMPOSITION OF ELECTRODE COATING FOR ELECTRIC ARC CUTTING OF STEELS, containing hematite, carbonate, feldspar, mica-muscovite, plasticizers, characterized in that it additionally contains marshallite, potassium-sodium silicate, ferrosilicon and aluminum powder, as a plasticizer, carboxylic carbamide carbonate marble in the following ratio, wt.

Hematite 45 68
Marble 3 8
Marshall 8 14
Feldspar 7 11
Potassium Sodium Silicate 9 12
Ferrosilicon 3 10
Aluminum powder 1 3
Muscovite mica 0.7 1.5
Carboxymethyl cellulose 0.3 0.7