RU2207237C2

RU2207237C2 - Welding flux

Info

Publication number: RU2207237C2
Application number: RU2001117411A
Authority: RU
Inventors: И.С. Сарычев; П.П. Чернов; Ю.И. Ларин; А.С. Лавров; А.Ф. Пименов; В.В. Харлан; А.П. Манюгин; Е.И. Ермолаева; Юрий Михайлович Кусков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"; Общество с ограниченной ответственностью "Ресурс - СП"
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: applicable in electroslag welding and welding-on the parts needing preliminary heating. SUBSTANCE: flux has oxides of manganese, aluminum calcium, magnesium, silicon, iron, calcium fluoride, sodium oxide and/or potassium oxide in the following amounts, wt.%: MnO 4-6; CaF₂ 33-38; Al₂O₃ 8-10; CaO 16-18; MgO 4-6; SiO₂ 24-28; Fe₂O₃ not above 1.0; Na₂O and/or K₂O 2-3. EFFECT: improved process properties of flux, increased flux refining ability. 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для электрошлаковой сварки и наплавки деталей, требующих предварительного подогрева (Электрошлаковая сварка и наплавка. Под ред. Патона Б.Е. - М.: Машиностроение, 1980). The invention relates to the field of welding and can be used for electroslag welding and surfacing of parts requiring preheating (Electroslag welding and surfacing. Edited by Paton B.E. - M .: Mechanical Engineering, 1980).

Известен сварочный флюс АНФ-14, содержащий, мас.%:
SiO₂ - 10,0
CaO - 10,0
MgO - 10,0
Аl₂О₃ - 10,0
CaF₂ - 60,0
Недостатком известного флюса являются его низкие технологические свойства; плохая отделяемость шлаковой корки от поверхности наплавляемого металла, низкое качество наплавляемого металла.Known welding flux ANF-14, containing, wt.%:
SiO ₂ - 10.0
CaO - 10.0
MgO - 10.0
Al ₂ O ₃ - 10.0
CaF ₂ - 60.0
A disadvantage of the known flux is its low technological properties; poor separability of the slag crust from the surface of the weld metal, low quality of the weld metal.

Наиболее близким по назначению и химическому составу является сварочный флюс (патент RU 2080227 С1 от 27.05.97), содержащий, маc.%:
СаО - 7,0-10,5
MgO - 0,5-3,5
Аl₂О₃ - 6,5-8,0
CaF₂ - 6,5-9,0
MnO - 23-39
Fe₂O₃ - 1,0-1,8
Na₂O и/или K₂O - 0,6-2,4
SiO₂ - Остальное
Недостатком сварочного флюса являются неустойчивость электрошлакового процесса наплавки металла и низкая рафинирующая способность шлака.The closest in purpose and chemical composition is a welding flux (patent RU 2080227 C1 of 05.27.97), containing, wt.%:
CaO - 7.0-10.5
MgO - 0.5-3.5
Al ₂ O ₃ - 6.5-8.0
CaF ₂ - 6.5-9.0
MnO - 23-39
Fe ₂ O ₃ - 1.0-1.8
Na ₂ O and / or K ₂ O - 0.6-2.4
SiO ₂ - Else
The disadvantage of welding flux is the instability of the electroslag process of metal deposition and the low refining ability of slag.

Задачей данного изобретения является улучшение технологических свойств флюса и повышение его рафинирующих способностей. The objective of the invention is to improve the technological properties of the flux and increase its refining abilities.

Поставленная задача достигается тем, что флюс содержит оксид марганца, фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид кремния, оксид калия и/или оксид натрия, оксид железа, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
MnO - 4-6
CaF₂ - 33-38
Аl₂O₃ - 8-10
CaO - 16-18
MgO - 4-6
SiO₂ - 24-28
Fe₂O₃ - ≤ 1,0
Na₂O и/или К₂О - 2-3
Повышенное содержание СаF₂ (33-38%) во флюсе при высоком содержании SiO₂ (24-28%) обеспечивает устойчивость электрошлакового процесса наплавки металла. Понижение концентрации SiO₂ во флюсе менее 24% при одновременном снижении СаF₂ < 33% способствует переходу электрошлакового процесса в электродуговой. Повышенная концентрация CaF₂ и SiO₂ делает флюс маловосприимчивым к проникновению газов (водорода, кислорода, азота) к наплавляемому металлу.This object is achieved in that the flux contains manganese oxide, calcium fluoride, aluminum oxide, calcium oxide, magnesium oxide, silicon oxide, potassium oxide and / or sodium oxide, iron oxide, characterized in that the components are taken in the following ratio, wt.% :
MnO - 4-6
CaF ₂ - 33-38
Al ₂ O ₃ - 8-10
CaO - 16-18
MgO - 4-6
SiO ₂ - 24-28
Fe ₂ O ₃ - ≤ 1.0
Na ₂ O and / or K ₂ O - 2-3
The increased content of CaF ₂ (33-38%) in the flux at a high content of SiO ₂ (24-28%) ensures the stability of the electroslag metal deposition process. The decrease in the concentration of SiO ₂ in the flux less than 24% while reducing CaF ₂ <33% promotes the transition of electroslag process in the electric arc. The increased concentration of CaF ₂ and SiO ₂ makes the flux less susceptible to the penetration of gases (hydrogen, oxygen, nitrogen) to the weld metal.

Содержание MnO во флюсе ограничивается 4-6%. Такое количество оксида марганца достаточно для получения малоокислительного шлака и для предупреждения окисления Mn в наплавляемом металле. Оксид железа во флюсе специально не вводится, а является неизбежной примесью исходных материалов. Его количество должно находиться на минимальном уровне ≤ 1,0. Дальнейшее повышение МnО более 6%, а также увеличение содержания Fе₂O₃ понижает межфазное натяжение в системе металл - шлак - включение и снижает рафинирующую способность шлака. Поддержание количества данных оксидов на минимальном уровне особенно важно при наплавке металла, содержащего такие активные элементы, как титан, алюминий, ванадий, кремний, марганец и др.The MnO content in the flux is limited to 4-6%. Such an amount of manganese oxide is sufficient to obtain a low-oxidizing slag and to prevent the oxidation of Mn in the weld metal. Iron oxide in flux is not specifically introduced, but is an inevitable impurity of the starting materials. Its amount should be at a minimum level of ≤ 1.0. A further increase in MnO by more than 6%, as well as an increase in the content of Fe ₂ O ₃ lowers the interfacial tension in the metal - slag - inclusion system and reduces the slag refining ability. Keeping the amount of these oxides to a minimum is especially important when surfacing a metal containing active elements such as titanium, aluminum, vanadium, silicon, manganese, etc.

Содержание оксида магния должно быть на уровне 4-6%. Это способствует снижению испарения CaF₂, поддержанию вязкости шлакового расплава на оптимальном уровне и получению на поверхности наплавляемого металла, равномерно и хорошо отделяемого гарниосажа.The content of magnesium oxide should be at the level of 4-6%. This helps to reduce the evaporation of CaF ₂ , maintaining the viscosity of the slag melt at an optimal level and to obtain on the surface of the deposited metal, uniformly and well detachable garniosazh.

Введение в расплав окислов R₂O (Na₂O и/или К₂О) в количестве 2-3% заметно повышает электропроводность шлака. Их влияние проявляется при низких температурах в начале процесса наплавки, при высокой температуре (> 1350^oC) - влияние исчезает из-за их испарения.The introduction of molten oxides of R ₂ O (Na ₂ O and / or K ₂ O) in an amount of 2-3% significantly increases the conductivity of the slag. Their effect is manifested at low temperatures at the beginning of the surfacing process, at high temperature (> 1350 ^o C) - the effect disappears due to their evaporation.

Таким образом, предложенная совокупность компонентов заявленного флюса позволяет улучшить технологические свойства флюса путем обеспечения устойчивости электрошлакового процесса, получения хорошо отделяемого гарниссажа, а также улучшения рафинирующей способности шлакового расплава по отношению к неметаллическим включениям, сере и газам (водороду, кислороду и азоту). Thus, the proposed combination of components of the inventive flux allows to improve the technological properties of the flux by ensuring the stability of the electroslag process, obtaining a well detachable skull, as well as improving the refining ability of the slag melt with respect to non-metallic inclusions, sulfur and gases (hydrogen, oxygen and nitrogen).

Ниже приводятся конкретные примеры использования заявленного флюса. The following are specific examples of the use of the claimed flux.

Пример 1. В промышленных условиях производили изготовление плавленых флюсов в 100-килограммовой печи с графитовой футеровкой. Химические составы флюсов представлены в табл. 1. Example 1. Under industrial conditions, fused fluxes were manufactured in a 100 kg graphite lined furnace. Chemical compositions of fluxes are presented in table. 1.

Пример 2. Опробование предлагаемых флюсов производилось на опытно-промышленной установке ЭШНЖПМ по ранее разработанной технологии. При проведении экспериментов отбирались пробы шлака по ходу наплавки прокатного валка. После наплавки и извлечения валка из установки производили осмотр наплавленной поверхности на наличие дефектов. Результаты осмотра представлены в табл. 2. Example 2. The testing of the proposed fluxes was carried out at a pilot plant ESHNZHPM according to previously developed technology. During the experiments, slag samples were taken along the surfacing of the rolling roll. After surfacing and removing the roll from the installation, the weld surface was inspected for defects. The results of the inspection are presented in table. 2.

Claims

Welding and surfacing flux containing manganese oxide, calcium fluoride, aluminum oxide, calcium oxide, magnesium oxide, silicon oxide, iron oxide, sodium oxide and / or potassium oxide, characterized in that the components are taken in the following ratio, wt.%:
MnO - 4-6
CaF ₂ - 33-38
Al ₂ O ₃ - 8-10
CaO - 16-18
MgO - 4-6
SiO ₂ - 24-28
Fe ₂ O ₃ - ≤ 1,0
Na ₂ O and / or K ₂ O - 2-3k