RU2579328C1 - Шихта порошковой проволоки - Google Patents
Шихта порошковой проволоки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579328C1 RU2579328C1 RU2014143046/02A RU2014143046A RU2579328C1 RU 2579328 C1 RU2579328 C1 RU 2579328C1 RU 2014143046/02 A RU2014143046/02 A RU 2014143046/02A RU 2014143046 A RU2014143046 A RU 2014143046A RU 2579328 C1 RU2579328 C1 RU 2579328C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten
- cored wire
- charge
- flux
- aluminum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01-0,5, марганец 0,6-4,4, кремний 0,4-1,6, хром 0,9-15,0, молибден 0,1-11,9, вольфрамсодержащий концентрат 0,15-4,6, ванадий 0,3-2,5, алюминий 0,15-1,5, никель 0,03-15, пыль электрофильтров алюминиевого производства 1-12, железо остальное. За счет оптимизации химического состава шихта обеспечивает повышение механических свойств наплавленного металла, в частности износостойкости и твердости, снижение содержания водорода и уменьшение загрязненности наплавляемого слоя неметаллическими включениями. 2 табл.
Description
Изобретение относится к сварочному производству, в частности к производству порошковой проволоки, и может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.
Известна шихта порошковой проволоки [1], содержащая углерод, хром, вольфрам, ванадий, кремнефтористый натрий, серу, кобальт, молибден и алюминий при соотношении компонентов, мас. %:
Углерод | 1-3,6 |
Хром | 6,5-12,0 |
Вольфрам | 6-21 |
Молибден | 8-17 |
Ванадий | 2-6 |
Алюминий | 1-4,5 |
Кремнефтористый натрий | 0,6-3,6 |
Сера | 0,9-3 |
Кобальт | 12-13 |
Железо | Остальное |
Существенными недостатками данной шихты порошковой проволоки являются:
- высокая стоимость сварочного процесса за счет использования дорогостоящих материалов в значительных количествах (вольфрама, молибдена, алюминия и кремнефтористого натрия);
- пониженные механические свойства наплавленного металла, в частности износостойкости и твердости, за счет повышенной загрязненности стали неметаллическими оксидами и высокой концентрацией серы в шихте;
- низкое качество наплавленного металла в связи с порообразованием, связанным с повышенным содержанием водорода.
Известна выбранная в качестве прототипа [2] шихта порошковой проволоки, содержащая углерод, хром, молибден, вольфрам, ванадий, алюминий и железо, а также никель и пыль электрофильтров алюминиевого производства при соотношении компонентов, мас.%:
Углерод | 1-3,6 |
Хром | 6,5-14,0 |
Молибден | 5-21 |
Вольфрам | 1-8 |
Ванадий | 2-6 |
Алюминий | 1-4,5 |
Никель | 3,2-20 |
Пыль электрофильтров алюминиевого производства | 1-15 |
Железо | Остальное |
при этом пыль электрофильтров алюминиевого производства имеет следующий состав, масс. %: Al2O3=20-48; F+=18-27; Na2O=4-16; K2O=0,4-6%, CaO=0,7-1,8; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=1,7-3,27; Собщ=12-31, MnO=0,07-1,3, MgO=0,06-0,9, S=0,09-0,59, P=0,l-0,18.
Существенными недостатками данной шихты порошковой проволоки являются:
- высокая стоимость сварочного процесса за счет использования дорогостоящих материалов в значительных количествах (вольфрама, молибдена, алюминия и др.);
- пониженные механические свойства наплавленного металла, в частности износостойкости и твердости в связи с химическим составом шихты.
Техническими результатами изобретения являются:
- повышение механических свойств наплавленного металла, в частности износостойкости и твердости, за счет оптимизации химического состава шихты, снижения содержания водорода и уменьшения загрязненности наплавляемого слоя неметаллическими включениями;
- снижение стоимости сварочного процесса за счет оптимизации состава шихты и использования вольфрамового концентрата взамен вольфрама.
Для этого предлагается шихта порошковой проволоки, содержащая углерод, хром, молибден, вольфрам, ванадий, алюминий, никель, железо и пыль электрофильтров алюминиевого производства, содержащую, мас. %:Al2O3=20-48; F+=18-27; Na2O=4-16; K2O=0,4-6%, CaO=0,7-1,8; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=1,7-3,27; Собщ=12-31, MnO=0,07-1,3, MgO=0,06-0,9, S=0,09-0,59, P=0,1-0,18, которая дополнительно содержит марганец, кремний, а вольфрам взят в виде вольфрамсодержащего концентрата марки КШ-4 при соотношении компонентов, мас. %:
Углерод | 0,01-0,5 |
Марганец | 0,6-4,4 |
Кремний | 0,4-1,6 |
Хром | 0,9-15,0 |
Молибден | 0,1-11,9 |
Вольфрамсодержащий концентрат | 0,15-4,6 |
Ванадий | 0,3-2,5 |
Алюминий | 0,15-1,5 |
Никель | 0,03-15 |
Пыль электрофильтров алюминиевого производства | 1-12 |
Железо | Остальное |
Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем, исходя из качества получаемого при наплавке металла, стабильности процесса наплавки, предотвращения образования трещин и получения требуемых механических свойств.
Выбранное содержание углерода обеспечивает повышение предела текучести, временного сопротивления разрыву, твердости и износостойкости стали. При содержании углерода более 0,5% значительно возрастает хрупкость и трещинообразование при наплавке.
При концентрации марганца в шихте до 4,4% обеспечивается повышение прокаливаемости стали, уменьшается критическая скорость охлаждения. Выбранная концентрация марганца также способствует значительному измельчению зерна аустенита, уменьшает критическую скорость охлаждения.
Содержания кремния в шихте до 1,6% связано с необходимостью увеличения раскисленности стали при уменьшении содержания алюминия в ней, обеспечивающем повышение чистоты стали по включениям пластичных силикатов, которые снижают ударную вязкость и эксплуатационную стойкость при истирании. При содержании кремния в шихте более 1,6% значительно снижается пластичность наплавленного слоя и увеличивается склонность стали к трещинообразованию.
Введение в состав кремния и марганца по сравнению с прототипом связано также с необходимостью повышения износостойкости заявляемой стали при рабочем контакте поверхность - абразивный материал.
Хром в пределах 0,9-15% положительно влияет на повышение прочности и твердости стали. При меньшем содержании хрома эффективность его влияния на повышение прочности заметно снижается, при содержании его более 15% при заданных содержаниях марганца, кремния, молибдена и никеля возможно получение глубоких трещин при наплавке.
Молибден в указанных пределах обеспечивает получение дисперсной закаленной структуры, увеличивает прочностные свойства, твердость, ударную вязкость и сопротивление износу.
Вольфрам вводится в сталь в виде вольфрамсодержащего концентрата с целью снижения стоимости шихты, а также возможности восстановления вольфрама из оксидов с образованием карбидов вольфрама, которые позволяют значительно уменьшить истираемость поверхности наплавляемого металла.
Введение ванадия в состав шихты обусловлено необходимостью получения дисперсных частиц карбонитрида ванадия, наличие которых позволяет повысить прочностные свойства и увеличить сопротивление хрупкому разрушению.
Содержание алюминия выбрано исходя из обеспечения, с одной стороны, низкого содержания кислорода в наплавляемом слое, с другой стороны - с целью исключения возможности образования недопустимых строчечных включений глинозема, увеличивающих склонность к образованию усталостных трещин и выщерблин при эксплуатации наплавленного слоя.
Введение никеля в заявляемых пределах обеспечивает повышение пластичности и ударной вязкости стали. Его содержание до 0,03% не оказывает положительного влияния на свойства стали, а при концентрации более 15% эта характеристика не превышает определяемых величин и увеличение концентрации нецелесообразно из экономических соображений.
Для изготовления шихты порошковой проволоки использовали углерод аморфный, порошки углеродистого ферромарганца ФМн 78(A) по ГОСТ 4755-91, ферросилиция марки ФС 75 по ГОСТ 1415-93, высокоуглеродистого феррохрома марки ФХ900А по ГОСТ 4757-91, ферромолибдена марки ФМо60 по ГОСТ 4759-91, феррованадия марки ФВ50У0,6 по ГОСТ 27130-94, железа марки ПЖВ1 по ГОСТ 9849-86.
В качестве вольфрамсодержащего концентрата использовали вольфрамовый концентрат марки КШ-4, соответствующий ГОСТ 213-83 производства ОАО «Горнорудная компания "АИР"» следующего химического состава 50-57% WO3, 0,03% Mo, 0,02% Cu, 0,02% Bi, 1,0% Fe, 2,0% Р, 0,6% S.
Пыль электрофильтров алюминиевого производства со следующим химическим составом, масс. %: Al2O3=20-48; F=18-27; Na2O=4-16; K2O=0,4-6%, CaO=0,7-1,8; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=1,7-3,27; Собщ=12-31, MnO=0,07-1,3, MgO=0,06-0,9, S=0,09-0,59, P=0,1-0,18.
Порошки перемешивались в смесители для получения однородной массы и прокаливались для удаления влаги при температуре 250-350°C. Далее производилось изготовление порошковой проволоки на станке. Диаметр готовой проволоки после операций волочения составлял 3,7 мм, при коэффициенте заполнения 0,32-0,33. Порошковой проволокой с предложенной шихтой производилась наплавка заготовок шнеков для горношахтного оборудования. Наплавка производилась под флюсом АН-20 с использованием сварочного трактора ASAW-1250 на следующих режимах:
сварочный ток 410-430 А, напряжение дуги 27-28 В, скорость наплавки 24-25 м/ час, скорость подачи порошковой проволоки 73 м/час.
Наличие трещин в процессе наплавки оценивали визуально, после наплавки наличие трещин, пор и неметаллических включений оценивали ультразвуковым методом, а также на металлографических шлифах.
Определение химического состава металла сварных швов на содержание углерода, серы и фосфора проводили химическими методами по ГОСТ 12344-2003, ГОСТ 12345-2001, ГОСТ 12347-77 соответственно, на содержание марганца, кремния, хрома, никеля, меди в металле и оксидов кальция, кремния, магния, алюминия, марганца, железа, калия, натрия, фтора во флюсах с добавками и полученных шлаках проводили на рентгенофлюорисцентном спектрометре XRF-1800 фирмы SHIMADZU.
Исследование на определение кислорода, водорода и азота методом восстановительного плавления проводили на газоанализаторе фирмы «LECO» ТС-600. Массовая доля кислорода снизилась в пределах от 890-520 ppm (прототип) до 340-480 ppm. Содержание водорода изменялось в пределах 0,2-0,4 см3/100 г наплавленного металла при допустимом содержании водорода в высоколегированном наплавленном металле до 2 см3 /100 г металла. Значительных изменений содержания азота не наблюдалось и осталось на уровне базового варианта в количестве 70-90 ppm. Твердость наплавленного металла после наплавки и термообработки составляла HRC 46-54. Дефекты (трещины, поры и неметаллические включения) при наплавке порошковой проволокой с шихтой заявляемого состава не выявлены. После наплавки проводилось испытание на испытательной машине на истираемость образцов. Металлографические исследования (в том числе определение длины строчки неметаллических включений) проводили на полированных микрошлифах с помощью оптического микроскопа OLYMPUS GX-51.
Исследовались 5 вариантов составов шихты (таблица 1) порошковой проволоки, масс. %: 1 - прототип; 2 - нижний заграничный состав, 3 - нижний граничный состав, 4 - среднее содержание состава заявляемой шихты; 5 - верхний предел заявляемой шихты; 6 - верхний заграничный состав. Взаимосвязь некоторых исследуемых параметров в зависимости от состава шихты приведена в таблице 2.
Использование заявляемого состава шихты порошковой проволоки по сравнению с базовым составом (прототип) позволяет:
1. Повысить механические свойства наплавленного металла, в частности износостойкость и твердость, за счет оптимизации химического состава шихты, снижения содержания водорода и кислорода за счет введения фторсодержащих компонентов и создания дополнительной газовой защиты. Содержание водорода в среднем составило 0,2-0,4 см3/100 г металла (против 0,3-0,6 см3/100 г металла в прототипе). Содержание кислорода 340-480 ppm, в результате чего снизилась загрязненность наплавляемого металла неметаллическими включениями (длина оксидных строчек снизилась до 0,2 мм (в базовом варианте 0,4-0,6 мм)). Достигнута твердость HRC 46-54. Скорость износа снизилась с 0,1 г/мин до 0,0045 г/мин.
2. Снизить стоимость сварочного процесса за счет оптимизации состава шихты и использования вольфрамового концентрата взамен вольфрама на 280-430 руб на 1 кг наплавленного слоя.
Источники информации
1. Пат. РФ №2088392, МПК8, В23К 35/36.
2. Пат. РФ 2492981, МПК8, В23К 35/36.
Claims (1)
- Шихта порошковой проволоки, содержащая углерод, хром, молибден, вольфрам, ванадий, алюминий, никель, железо и пыль электрофильтров алюминиевого производства, содержащую, мас.%: Al2O3 20-48, F+ 18-27, Na2O 4-16, K2O 0,4-6, CaO 0,7-1,8, SiO2 0,5-2,48, Fe2O3 1,7-3,27, Собщ 12-31, MnO 0,07-1,3, MgO 0,06-0,9, S 0,09-0,59, P 0,1-0,18, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит марганец и кремний, а вольфрам взят в виде вольфрамсодержащего концентрата марки КШ-4 при соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 0,01-0,5 Марганец 0,6-4,4 Кремний 0,4-1,6 Хром 0,9-15,0 Молибден 0,1-11,9 Вольфрамсодержащий концентрат 0,15-4,6 Ванадий 0,3-2,5 Алюминий 0,15-1,5 Никель 0,03-15 Пыль электрофильтров алюминиевого производства 1-12 Железо Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014143046/02A RU2579328C1 (ru) | 2014-10-24 | 2014-10-24 | Шихта порошковой проволоки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014143046/02A RU2579328C1 (ru) | 2014-10-24 | 2014-10-24 | Шихта порошковой проволоки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2579328C1 true RU2579328C1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014143046/02A RU2579328C1 (ru) | 2014-10-24 | 2014-10-24 | Шихта порошковой проволоки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2579328C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661126C1 (ru) * | 2017-06-21 | 2018-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Шихта порошковой проволоки |
RU2665859C1 (ru) * | 2017-10-11 | 2018-09-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Шихта порошковой проволоки |
RU2681052C1 (ru) * | 2017-11-21 | 2019-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Шихта для порошковой проволоки |
RU2762690C1 (ru) * | 2021-06-04 | 2021-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Порошковая проволока |
CN114535567A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-05-27 | 湘潭大学 | 一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒及其应用方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2088392C1 (ru) * | 1995-04-04 | 1997-08-27 | Елена Николаевна Зубкова | Шихта порошковой проволоки |
CN102896437A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-01-30 | 首钢总公司 | 一种高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复用药芯焊丝 |
RU2492981C1 (ru) * | 2012-03-05 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Шихта порошковой проволоки |
RU2518035C1 (ru) * | 2013-06-24 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Порошковая проволока |
-
2014
- 2014-10-24 RU RU2014143046/02A patent/RU2579328C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2088392C1 (ru) * | 1995-04-04 | 1997-08-27 | Елена Николаевна Зубкова | Шихта порошковой проволоки |
RU2492981C1 (ru) * | 2012-03-05 | 2013-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Шихта порошковой проволоки |
CN102896437A (zh) * | 2012-10-16 | 2013-01-30 | 首钢总公司 | 一种高锰钢铸钢辙叉及钢轨堆焊修复用药芯焊丝 |
RU2518035C1 (ru) * | 2013-06-24 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Порошковая проволока |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661126C1 (ru) * | 2017-06-21 | 2018-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Шихта порошковой проволоки |
RU2665859C1 (ru) * | 2017-10-11 | 2018-09-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | Шихта порошковой проволоки |
RU2681052C1 (ru) * | 2017-11-21 | 2019-03-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Шихта для порошковой проволоки |
RU2762690C1 (ru) * | 2021-06-04 | 2021-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Порошковая проволока |
CN114535567A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-05-27 | 湘潭大学 | 一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒及其应用方法 |
CN114535567B (zh) * | 2021-12-14 | 2023-09-01 | 湘潭大学 | 一种堆焊用高钒高硼合金的复合粉粒及其应用方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2579328C1 (ru) | Шихта порошковой проволоки | |
RU2661126C1 (ru) | Шихта порошковой проволоки | |
JP2012055899A (ja) | フラックス入り溶接ワイヤ及びこれを用いた肉盛溶接のアーク溶接方法 | |
RU2518035C1 (ru) | Порошковая проволока | |
JP3747237B2 (ja) | 耐熱鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
JP4902489B2 (ja) | 高強度Cr−Mo鋼の溶接金属 | |
US20180221997A1 (en) | Agglomerated welding flux and submerged arc welding process of austenitic stainless steels using said flux | |
EP3062955A1 (en) | Hardfacing incorporating carbide particles | |
JP6901868B2 (ja) | エレクトロスラグ溶接用ワイヤ、エレクトロスラグ溶接用フラックス及び溶接継手 | |
JP6891630B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法 | |
CN109396688A (zh) | 用于形成奥氏体钢和双相钢焊接金属的电极 | |
JP6235402B2 (ja) | 強度、靭性および耐sr割れ性に優れた溶接金属 | |
KR102480788B1 (ko) | 솔리드 와이어 및 용접 조인트의 제조 방법 | |
JP2014198344A (ja) | 高強度鋼のサブマージアーク溶接方法 | |
JP2009106949A (ja) | 高強度Cr−Mo鋼の溶接金属 | |
RU2518211C1 (ru) | Порошковая проволока | |
RU2492981C1 (ru) | Шихта порошковой проволоки | |
RU2478030C1 (ru) | Порошковая проволока для наплавки | |
RU2665859C1 (ru) | Шихта порошковой проволоки | |
RU2623981C2 (ru) | Шихта порошковой проволоки | |
RU2641590C2 (ru) | Порошковая проволока | |
Trindade et al. | Influence of zirconium on microstructure and toughness of low-alloy steel weld metals | |
JP6726008B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
RU2471601C1 (ru) | Керамический флюс | |
RU2632505C1 (ru) | Порошковая проволока |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171025 |