RU2203787C2

RU2203787C2 - Welding flux

Info

Publication number: RU2203787C2
Application number: RU2001109390/02A
Authority: RU
Inventors: И.С. Сарычев; А.Ф. Пименов; В.П. Меринов
Original assignee: ООО "Ресурс-СП"
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: flux compositions used at welding and surfacing. SUBSTANCE: flux includes oxides of manganese, aluminum, calcium, potassium, sodium, magnesium; calcium fluoride; oxides of ferrum and silicone at next relation (mass. %): MnO, 17 - 21; Al₂O₃, 13 - 16; CaO, 6 - 9; K₂O, Na₂O, 1.0 -1.5; MgO, 7 -9; CaF₂, 9 -16; Fe₂O₃ less than 2; SiO₂ - the balance. Such relation of ingredients allows to enhance welding-technology properties. EFFECT: enhanced quality of surfaced metal and improved welding properties. 4 tbl, 2 ex

Description

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

Известен сварочный флюс по патенту SU 1759229, кл. В 23 К 35/362, 1992, содержащий окислы кремния, марганца, кальция, магния, алюминия, железа, фторид кальция, а также оксиды натрия и калия. Однако он не обеспечивает полного удаления шлаковой корки при наплавке при повышенных температурах сопутствующего подогрева изделия. Known welding flux according to patent SU 1759229, class. In 23 K 35/362, 1992, containing oxides of silicon, manganese, calcium, magnesium, aluminum, iron, calcium fluoride, as well as sodium and potassium oxides. However, it does not provide complete removal of the slag crust during surfacing at elevated temperatures associated with the heating of the product.

Наиболее близким по назначению и химическому составу является сварочный флюс АН-348 В (ГОСТ 9087-81) для наплавки низколегированных сталей, содержащий, мас.%:
SiO₂ - 40-44
МnО - 30-34
CaF₂ - 4-6
TiО₂ - 2-6
CaO - менее 10
MgO - менее 7
Al₂O₃ - менее 8
Fe₂О₃ - менее 2
Сварочный флюс широко применяется в металлургии для наплавки деталей из углеродистой стали (прокатных валков, роликов машин непрерывного литья, заготовок роликов рольгангов).The closest in purpose and chemical composition is the welding flux AN-348 V (GOST 9087-81) for surfacing low alloy steels, containing, wt.%:
SiO ₂ - 40-44
MnO - 30-34
CaF ₂ - 4-6
TiO ₂ - 2-6
CaO - less than 10
MgO - less than 7
Al ₂ O ₃ - less than 8
Fe ₂ About ₃ - less than 2
Welding flux is widely used in metallurgy for surfacing carbon steel parts (rolling rolls, rollers of continuous casting machines, blanks for roller table rollers).

Недостатком являются низкие технологические свойства флюса, плохая отделяемость шлаковой корки при повышенной температуре изделия, а также низкое качество наплавленного металла и сварного шва. The disadvantage is the low technological properties of the flux, poor separability of the slag crust at an elevated temperature of the product, as well as the low quality of the weld metal and weld.

Задачей данного изобретения является улучшение технологических свойств флюса и повышение качества наплавленного металла. The objective of the invention is to improve the technological properties of the flux and improve the quality of the weld metal.

Поставленная задача достигается тем, что флюс содержит оксид марганца, алюминия, кальция, калия, натрия, магния, железа, кремния и фторид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
MnO - 17-21
Al₂O₃ - 16-13
CaО - 9-6
K₂O, Na₂O - 1,5-1
MgO - 9-7
CaF₂ - 9-16
Fe₂O₃ - менее 2
SiO₂ - остальное
Известно, что марганцевая руда имеет высокое содержание серы и фосфора. В предложенном флюсе содержание оксида марганца уменьшено, что способствует повышению чистоты флюса по сере и фосфору, поскольку уменьшается содержание марганцевой руды в шихте флюса.This object is achieved in that the flux contains oxide of manganese, aluminum, calcium, potassium, sodium, magnesium, iron, silicon and calcium fluoride in the following ratio, wt.%:
MnO - 17-21
Al ₂ O ₃ - 16-13
CaО - 9-6
K ₂ O, Na ₂ O - 1.5-1
MgO - 9-7
CaF ₂ - 9-16
Fe ₂ O ₃ - less than 2
SiO ₂ - the rest
Manganese ore is known to have a high sulfur and phosphorus content. In the proposed flux, the content of manganese oxide is reduced, which increases the purity of the flux for sulfur and phosphorus, since the content of manganese ore in the flux mixture decreases.

Вредное влияние серы и фосфора на снижение пластичности металлического шва и повышение склонности к образованию горячих трещин общеизвестно. The harmful effects of sulfur and phosphorus on reducing the ductility of a metal weld and increasing the tendency to form hot cracks are well known.

Однако пониженное содержание оксида марганца в шихте флюса приводит к уменьшению серы и фосфора в наплавленном металле. However, a reduced content of manganese oxide in the flux mixture leads to a decrease in sulfur and phosphorus in the weld metal.

Повышенная концентрация CaF₂ наряду с высоким содержанием SiO₂ в составе предложенного флюса делает его невосприимчивым к образованию пор при наплавке. Это связано с тем, что при сварке под указанным флюсом наблюдается значительная концентрация газа SiF₄, предотвращающая растворение в сварочной ванне водорода. Кроме того, CaF₂ способствует удалению серы с образованием летучего соединения SF.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 surfacing. 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 promotes the removal of sulfur to form the volatile compound SF.

Пониженное содержание оксидов кремния и марганца тормозит окислительно-восстановительные реакции, что благоприятно сказывается на загрязнении наплавленного металла оксидами кремния и марганца. The reduced content of silicon and manganese oxides inhibits redox reactions, which favorably affects the contamination of the deposited metal with silicon and manganese oxides.

Добавка во флюс 1-1,5% оксидов калия и натрия улучшает горение дуги, так как способствует ионизации дугового промежутка. The addition of 1-1.5% potassium and sodium oxides to the flux improves arc burning, as it contributes to the ionization of the arc gap.

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

Пример 1
В условиях ферросплавного цеха производилось изготовление опытных партий флюса по известной технологии в металлургии. Грануляция расплавленного флюса производилась водой.Example 1
Under the conditions of the ferroalloy workshop, pilot batches of flux were manufactured using the well-known technology in metallurgy. Granulation of the molten flux was carried out with water.

В таблице 1 представлены химические составы изготовленных флюсов. Table 1 presents the chemical compositions of the manufactured fluxes.

Пример 2
В лабораторных условиях производилась многослойная наплавка (7-10 слоев) на пластины из стали 30Л размером 300•150•30 мм проволокой Нп-30ХГСА (диаметром 4 мм) под флюсами, составы которых приведены в таблице 1 и под флюсом-прототипом.Example 2
In laboratory conditions, multilayer surfacing (7-10 layers) was performed on 30L steel plates of 300 • 150 • 30 mm in size with Np-30KhGSA wire (4 mm in diameter) under fluxes, the compositions of which are shown in Table 1 and under the prototype flux.

Режимы наплавки: ток 400-450А; напряжение 32-36 В; скорость наплавки 30 м/ч. Surfacing modes: current 400-450A; voltage 32-36 V; surfacing speed 30 m / h.

После наплавки пластины помещались в печь, где выдерживались в течение 2 часов при температуре 450...470^oС, а затем охлаждались вместе с печью. Из верхних наплавленных слоев вырезались образцы на ударную вязкость по ГОСТ 9454-78. При этом строго соблюдалась ориентация образца в наплавленном металле и учтена ориентация подреза относительно вектора наплавки. Результаты испытаний приведены в таблице 2.After surfacing, the plates were placed in a furnace, where they were kept for 2 hours at a temperature of 450 ... 470 ^o C, and then cooled together with the furnace. Samples for impact strength according to GOST 9454-78 were cut from the upper deposited layers. In this case, the orientation of the sample in the deposited metal was strictly observed and the orientation of the undercut relative to the surfacing vector was taken into account. The test results are shown in table 2.

Исследования влияния состава флюса на отделимость шлаковой корки при повышенных температурах производилась при наплавке на указанных выше режимах при температурах предварительного подогрева пластин 300, 350, 400, 450^oС. Результаты приведены в таблице 3.Studies of the influence of the flux composition on the separability of the slag crust at elevated temperatures were carried out by surfacing in the above modes at temperatures of preheating of the plates 300, 350, 400, 450 ^o C. The results are shown in table 3.

Исследование влияния состава флюса на склонность к образованию горячих трещин при наплавке производилась с использованием проб Пеллини. Наплавка осуществлялась поперек образцов размером 25•25•120 мм, собранных в кондукторе по 10 штук. The study of the effect of flux composition on the tendency to form hot cracks during surfacing was carried out using Pellini samples. Surfacing was carried out across samples of 25 • 25 • 120 mm in size, assembled in a conductor of 10 pieces.

Наплавка на образцы из стали 9ХФ производилась проволокой 30ХГСА на автомате А-384 МК на вышеуказанных режимах при температуре предварительного подогрева образцов 400^oС.Surfacing on samples made of 9KhF steel was carried out with 30KhGSA wire on an A-384 MK machine at the above conditions at a temperature of preheating of the samples 400 ^o C.

Критерием оценки сложности наплавленного металла к образованию горячих трещин служило отклонение суммарной площади трещин в поперечном сечении швов к суммарной площади швов. Результаты приведены в таблице 4. The criterion for assessing the complexity of the weld metal to the formation of hot cracks was the deviation of the total area of the cracks in the cross section of the welds to the total area of the welds. The results are shown in table 4.

Преимущества предложенного флюса состоят в том, что улучшаются технологические свойства флюса при одновременном повышении качества наплавленного металла. The advantages of the proposed flux are that the technological properties of the flux are improved while improving the quality of the deposited metal.

Повышается стойкость восстановленных деталей, улучшаются условия работы и техника безопасности, так как не требуется отбивать шлаковую корку при наплавке с подогревом. The resistance of the restored parts is increased, the working conditions and safety measures are improved, since it is not necessary to beat off the slag crust during surfacing with heating.

Claims

A flux for welding and surfacing containing oxides of manganese, aluminum, calcium, potassium, sodium, magnesium, calcium fluoride, iron and silicon oxides, characterized in that the components are taken in the following ratio, wt. %:
MnO - 17 - 21
Al ₂ O ₃ - 13 - 16
CaO - 6 - 9
K ₂ O, Na ₂ O - 1.0 - 1.5
MgO - 7 - 9
CaF ₂ - 9 - 16
Fe ₂ O ₃ - Less than 2
SiO ₂ - Else