RU2074800C1

RU2074800C1 - Flux for welding and surfacing

Info

Publication number: RU2074800C1
Application number: RU94042028A
Authority: RU
Inventors: В.В. Ветер; Г.А. Белкин; И.В. Найденов; В.В. Харлан; П.И. Саблин; И.С. Сарычев
Original assignee: Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1994-11-23
Filing date: 1994-11-23
Publication date: 1997-03-10
Also published as: RU94042028A

Abstract

FIELD: welding. SUBSTANCE: flux contains, mass %: manganese oxide 23-29 %; calcium fluoride 6.5-9%, aluminium oxide 6.5-8%; calcium oxide 7-10.5%; magnesium oxide 0.5-3.5%, ferrum oxide 1.0-1.8%; silicon oxide - the rest. EFFECT: improved quality of surfaced metal owing to prevention of slagging. 5 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при сварке и наплавке изделий. The invention relates to welding and can be used in welding and surfacing of products.

Известен сварочный флюс по патенту SU N 1759229, кл. В 23 К 35/362, 1992, содержащий окислы кремния, марганца П, кальция, магния, алюминия, железа, фторид кальция, а также оксиды натрия, калия, марганца III и марганца IV. Однако он не обеспечивает полного отделения шлаковой корки при наплавке в узкую разделку. Недостатками являются невысокие технологические свойства флюса и низкое качество наплавленного металла. Known welding flux according to patent SU N 1759229, class. In 23 K 35/362, 1992, containing oxides of silicon, manganese P, calcium, magnesium, aluminum, iron, calcium fluoride, as well as oxides of sodium, potassium, manganese III and manganese IV. However, it does not provide complete separation of the slag crust during surfacing in narrow cutting. The disadvantages are the low technological properties of the flux and the low quality of the weld metal.

Наиболее близким по назначению и химическому составу является сварочный флюс А-348В (ГОСТ 9087-81), содержащий, мас. The closest in purpose and chemical composition is welding flux A-348B (GOST 9087-81), containing, by weight.

SiO₂ 40-44
MnO 30-34
CaF₂ 4-6
TiO₂ 2-6
CaF₂ <10
MgO <7
Al₂O₃ <8
Fe₂O₃ <2
Недостатками являются низкие технологические свойства флюса (плохая отделяемость шлаковой корки при повышенной температуре и при наплавке в канавку по месту дефекта), а также низкое качество наплавленного металла и сварного шва.SiO ₂ 40-44
MnO 30-34
CaF ₂ 4-6
TiO ₂ 2-6
CaF ₂ <10
MgO <7
Al ₂ O ₃ <8
Fe ₂ O ₃ <2
The disadvantages are the low technological properties of the flux (poor separability of the slag crust at elevated temperatures and when surfacing in the groove at the place of the defect), as well as the low quality of the weld metal and weld.

Цель изобретения улучшение технологических свойств флюса и повышение качества наплавленного металла. The purpose of the invention is the improvement of technological properties of the flux and improving the quality of the weld metal.

Цель достигается тем, что флюс содержит оксид марганца, фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид железа и оксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас. The goal is achieved in that the flux contains manganese oxide, calcium fluoride, aluminum oxide, calcium oxide, magnesium oxide, iron oxide and silicon oxide in the following ratio, wt.

MnO 23-29
СаF₂ 6,5-9
Al₂O₃ 6,5-8
CaO 7-10,5
MgO 0,5-3,5
Fe₂O₃ 1,0-1,8
SiO₂ Остальное.MnO 23-29
CaF ₂ 6.5-9
Al ₂ O ₃ 6.5-8
CaO 7-10.5
MgO 0.5-3.5
Fe ₂ O ₃ 1.0-1.8
SiO ₂ The rest.

Известно, что марганцевая руда имеет высокое содержание серы и фосфора. В предложенном флюсе уменьшено содержание оксида марганца, что способствует повышению чистоты флюса по сере и фосфору, поскольку уменьшается содержание марганцевой руды в шахте флюса. Вредное влияние серы и фосфора на пластичность металла шва общепризнано. Однако необходимо определенное содержание оксида марганца в шихте флюса для связывания серы в шлаке. Manganese ore is known to have a high sulfur and phosphorus content. In the proposed flux, the content of manganese oxide is reduced, which helps to increase the purity of the flux for sulfur and phosphorus, since the content of manganese ore in the flux mine decreases. The harmful effect of sulfur and phosphorus on the ductility of the weld metal is widely recognized. However, a certain content of manganese oxide in the flux mixture is required to bind sulfur in the slag.

Повышенная концентрация CaF₂ наряду с высоким содержанием SiO₂ в составе предложенного флюса делает его невосприимчивым к образованию пор при сварке металла даже по ржавчине. Это связано с тем, что при сварке под указанным флюсом наблюдается значительная концентрация газа SiF₄, предотвращающего растворение в сварочной ванне водорода. Кроме того, CaF₂ способствует удалению серы из зоны плавления при сварке с образованием летучего соединения SF₆. Повышенное содержание CaF₂ во флюсе понижает его температуру плавления, что благоприятно сказывается на технологичности сварочного флюса. Часто при ремонте и восстановлении деталей металлургического оборудования (роликов, валов и т.д.) необходимо производить токарную обработку изношенной части и подготовленное место под наплавку имеет форму канавки с углами наклона боковой стенки определяемые конструкцией данной детали. При наплавке цапфы или шейки ролика (вала) эти углы очень малы и при наплавке под стандартным флюсом в углу канавки шлаковая корка удаляется плохо и образуются зашлаковки (что особенно усугубляется сопутствующим подогревом), которые приводят к преждевременному выходу детали из строя. При наплавке под заявляемым флюсом зашлаковок не обнаружено.The increased concentration of CaF ₂ along with the high content of SiO ₂ in the composition of the proposed flux makes it immune to pore formation during metal welding even by rust. This is due to the fact that when welding under the specified flux, a significant concentration of SiF ₄ gas is observed, which prevents the dissolution of hydrogen in the weld pool. In addition, CaF ₂ helps to remove sulfur from the melting zone during welding with the formation of the volatile compound SF ₆ . The increased content of CaF ₂ in the flux lowers its melting point, which favorably affects the manufacturability of the welding flux. Often during the repair and restoration of parts of metallurgical equipment (rollers, shafts, etc.), it is necessary to turn the worn-out part and the prepared place for surfacing has the shape of a groove with the angles of inclination of the side wall determined by the design of this part. When surfacing a journal or journal of a roller (shaft), these angles are very small and when surfacing under a standard flux in the corner of the groove, the slag crust is poorly removed and slags are formed (which is especially aggravated by concomitant heating), which lead to premature failure of the part. When surfacing under the inventive flux slag is not detected.

Таким образом, предложенная совокупность компонентов нового флюса позволяет улучшить технологические свойства флюса путем устранения зашлаковок и улучшения отделяемости шлаковой корки флюса при повышенной температуре, а также повысить ударную вязкость наплавленного металла и снизить его склонность к образованию горячих трещин. Thus, the proposed combination of the components of the new flux can improve the technological properties of the flux by eliminating slagging and improving the separability of the flux slag crust at elevated temperatures, as well as increase the toughness of the deposited metal and reduce its tendency to form hot cracks.

На чертеже изображена схема пластины для испытания сварочного флюса на образование зашлаковок по углу канавки, где 1 пластина, 2 наплавленные слои. The drawing shows a diagram of a plate for testing welding flux for the formation of slag along the corner of the groove, where 1 plate, 2 deposited layers.

Пример 1. В лабораторных условиях проводилось изготовление плавленного флюса по известной в металлургии технологии. В табл.1 представлены химические составы изготовленных флюсов. Example 1. In laboratory conditions, the production of fused flux was carried out according to the technology known in metallurgy. Table 1 shows the chemical compositions of the manufactured fluxes.

Пример 2. В лабораторных условиях производилась многослойная (8-10 слоев) наплавка на пластины из стали 3 размером 250х150х30 мм проволокой Св-18ХГС (диаметр 4 мм) под флюсами, составы которых приведены в табл. 1 и под флюсом-прототипом. Режимы наплавки: ток 400 А; напряжение 34 В; скорость наплавки 30 м/ч. После наплавки пластина помещалась в печь, где выдерживалась в течение 1 ч при температуре 400^oC, затем охлаждалась вместе с печью. Из верхних наплавленных слоев вырезались образцы на ударную вязкость по ГОСТ 9454-78. Результаты испытаний представлены в табл. 2.Example 2. In laboratory conditions, multilayer (8-10 layers) surfacing was performed on plates of steel 3 with a size of 250x150x30 mm using Sv-18KhGS wire (diameter 4 mm) under fluxes, the compositions of which are given in table. 1 and under the prototype flux. Surfacing modes: current 400 A; voltage 34 V; surfacing speed 30 m / h. After surfacing, the plate was placed in a furnace, where it was kept for 1 h at a temperature of 400 ^o C, then it was cooled together with the furnace. Samples for impact strength according to GOST 9454-78 were cut from the upper deposited layers. The test results are presented in table. 2.

Исследования влияния состава флюса на отделяемость шлаковой корки при повышенных температурах производилась на указанных выше режимах при температуре пластин 300, 350, 400, 450^oC. Результаты приведены в табл. 3.Studies of the effect of flux composition on the separability of the slag crust at elevated temperatures were carried out in the above modes at a plate temperature of 300, 350, 400, 450 ^o C. The results are shown in table. 3.

Исследование влияния состава флюса на склонность к образованию горячих трещин при сварке производилось с использованием проб Пеллини. Наплавка осуществлялась на образцы из стали 40Х проволокой Нn 30ХГСА на автомате А-384МК на режимах, указанных выше. The study of the effect of flux composition on the tendency to form hot cracks during welding was carried out using Pellini samples. Surfacing was carried out on samples of 40X steel with Hn 30KhGSA wire on an A-384MK machine in the modes indicated above.

Критерием оценки склонности наплавленного металла к образованию горячих трещин служило отношение суммарной площади трещин в поперечном сечении швов к суммарной площади швов (табл. 4). The criterion for assessing the tendency of the deposited metal to the formation of hot cracks was the ratio of the total area of cracks in the cross section of the welds to the total area of the welds (Table 4).

Исследования на образование зашлаковок при наплавке в канавку в зависимости от угла наклона боковой стенки проводились на образцах, схема которых представлена на чертеже. Режимы те же, проволока Св-18ХГС, пластина - Сталь 3, наплавка без подогрева. Глубина канавки поддерживалась постоянной - 30 мм. После полного заполнения канавки пластины разрезались и исследовались на наличие зашлаковок по углу канавки. Результаты представлены в табл. 5. Studies on the formation of slags during surfacing in a groove depending on the angle of inclination of the side wall were carried out on samples, a diagram of which is shown in the drawing. The modes are the same, wire Sv-18HGS, plate - Steel 3, surfacing without heating. The groove depth was kept constant at 30 mm. After the grooves were completely filled, the plates were cut and examined for the presence of slag along the corner of the groove. The results are presented in table. 5.

Преимущества предложенного флюса состоят в том, что улучшаются технологические свойства флюса при одновременном повышении качества наплавленного металла. Повышается стойкость восстановленных деталей, улучшаются условия работы и техника безопасности наплавщиков, т.к. не требуется отбивать шлаковую корку при наплавке с подогревом. The advantages of the proposed flux are that the technological properties of the flux are improved while improving the quality of the deposited metal. The resistance of the reconditioned parts is increased, the working conditions and safety precautions of the welders are improved, because it is not necessary to beat off the slag crust during surfacing with heating.

Claims

A flux for welding and surfacing containing manganese oxide, calcium fluoride, aluminum oxide, calcium oxide, magnesium oxide, iron oxide and silicon oxide, characterized in that the components are taken in the following ratio, wt.

Manganese oxide 23 29
Calcium Fluoride 6.5 9.0
Alumina 6.5 8.0
Calcium oxide 7.0 10.5
Magnesium Oxide 0.5 3.5
Iron oxide 1.0 1.8
Silica The rest.