RU2579328C1 - Шихта порошковой проволоки - Google Patents

Шихта порошковой проволоки Download PDF

Info

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
Application number
RU2014143046/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Анатольевич Козырев
Геннадий Владиславович Галевский
Вадим Михайлович Шурупов
Геннадий Николаевич Вострецов
Татьяна Николаевна Осколкова
Роман Евгеньевич Крюков
Ольга Евгеньевна Козырева
Иван Васильевич Осетковский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет"
Priority to RU2014143046/02A priority Critical patent/RU2579328C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2579328C1 publication Critical patent/RU2579328C1/ru

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.
Figure 00000001
Figure 00000002
Источники информации
1. Пат. РФ №2088392, МПК8, В23К 35/36.
2. Пат. РФ 2492981, МПК8, В23К 35/36.

Claims (1)

  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
RU2014143046/02A 2014-10-24 2014-10-24 Шихта порошковой проволоки RU2579328C1 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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