RU2772822C1 - Flux for mechanized welding and surfacing of steels - Google Patents

Flux for mechanized welding and surfacing of steels Download PDF

Info

Publication number
RU2772822C1
RU2772822C1 RU2021128315A RU2021128315A RU2772822C1 RU 2772822 C1 RU2772822 C1 RU 2772822C1 RU 2021128315 A RU2021128315 A RU 2021128315A RU 2021128315 A RU2021128315 A RU 2021128315A RU 2772822 C1 RU2772822 C1 RU 2772822C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
flux
surfacing
welding
calcium
Prior art date
Application number
RU2021128315A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Борисович Юрьев
Николай Анатольевич Козырев
Алексей Романович Михно
Александр Александрович Усольцев
Ольга Евгеньевна Козырева
Юлия Сергеевна Михно
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2772822C1 publication Critical patent/RU2772822C1/en

Links

Abstract

FIELD: welding technology.
SUBSTANCE: invention relates to fluxes intended for electric arc mechanized surfacing and welding of steels. The flux is made of slag produced by silicomanganese containing, wt. %: silicon dioxide 19-48, aluminum oxide 3-28, calcium oxide 10-29, calcium fluoride 0.1-1.7, magnesium oxide 0.7-9.8, manganese oxide 2-19, iron oxide 0.1-2.5, carbon 0.02-0.8, titanium oxide 0.15-0.6, chromium oxide 0.01-0.5, sulfur not more than 0.40, phosphorus no more than 0.40.
EFFECT: use of flux reduces the contamination of steel with non-metallic oxide inclusions, reduces the melting loss of alloying elements during surfacing by reducing the oxidation of the slag system, increases the physico-mechanical properties by increasing the refining ability of the flux in the presence of barium oxides, improves the surface quality of the deposited roller and weld by stabilizing the arc burning process due to the presence of sodium and potassium oxides.
1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к сварке, конкретно к электродуговой механизированной наплавке и сварке под флюсом, в частности, к флюсам, предназначенным для наплавки и сварки сталей.The invention relates to welding, specifically to arc mechanized surfacing and submerged arc welding, in particular, to fluxes intended for surfacing and welding of steels.

Известен сварочный плавленый флюс, содержащий оксиды кремния, алюминия, железа, кальция, магния, марганца, титана, калия, натрия, фторид кальция, при следующем соотношении компонентов, масс. %: оксид кремния 16-28, оксид алюминия 14-22, оксид железа 2-6, оксид кальция 2-7, оксид магния 11-16, оксид марганца 10-20, оксид титана 16-21, фторид кальция 2-8, оксиды калия и/или натрия 0,5-4, причем количество частиц флюса размером до 1 мм составляет 40-65%, а размером более 2,5 мм - 3-15% от массы флюса, а отношение суммарного содержания оксидов калия и натрия к содержанию фторида кальция составляет не менее 0,11 (SU 1754377 МПК В23К 35/362, опубл. 15.08.1992).Known welding fused flux containing oxides of silicon, aluminum, iron, calcium, magnesium, manganese, titanium, potassium, sodium, calcium fluoride, in the following ratio, wt. %: silicon oxide 16-28, aluminum oxide 14-22, iron oxide 2-6, calcium oxide 2-7, magnesium oxide 11-16, manganese oxide 10-20, titanium oxide 16-21, calcium fluoride 2-8, potassium and / or sodium oxides 0.5-4, and the number of flux particles up to 1 mm in size is 40-65%, and more than 2.5 mm in size - 3-15% of the mass of the flux, and the ratio of the total content of potassium and sodium oxides to the content of calcium fluoride is not less than 0.11 (SU 1754377 IPC V23K 35/362, publ. 15.08.1992).

Существенными недостатками данного флюса для сварки являются:Significant disadvantages of this flux for welding are:

- высокая стоимость в связи с использованием дорогостоящих природных материалов и затрат, связанных с подготовкой шихты к плавке и выплавкой флюса в специальных плавильных агрегатах;- high cost due to the use of expensive natural materials and the costs associated with preparing the charge for melting and melting the flux in special melting units;

- высокая окисленность (содержание оксидов железа), приводящая к загрязнению сварного шва оксидными неметаллическими включениями и снижению механических свойств сварной конструкции, а также к значительному окислению легирующих элементов в свариваемых сталях;- high oxidation (content of iron oxides), which leads to contamination of the weld with oxide non-metallic inclusions and a decrease in the mechanical properties of the welded structure, as well as to a significant oxidation of alloying elements in the steels being welded;

- низкое качество поверхности сварного шва.- low quality of the surface of the weld.

Известен, выбранный в качестве прототипа, флюс для механизированной наплавки стали, состоящий из шлака производства силикомарганца, включающего диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, фторид кальция, оксид магния, оксид марганца, оксид железа, углерод, оксид титана и оксид хрома при следующем соотношении компонентов, масс. %: диоксид кремния 19-48, оксид алюминия 3-28, оксид кальция 10-29, фторид кальция 0,1-1,7, оксид магния 0,7-9,8, оксид марганца 2-19, оксид железа 0,1-2,5, углерод 0,02-0,8, оксид титана 0,15-0,6, оксид хрома 0,01-0,5, серы не более 0,40, фосфора не более 0,40 (RU 2749735 МПК В23К 35/362, опубл. 16.06.2021).Known, selected as a prototype, flux for mechanized steel surfacing, consisting of slag production of silicomanganese, including silicon dioxide, aluminum oxide, calcium oxide, calcium fluoride, magnesium oxide, manganese oxide, iron oxide, carbon, titanium oxide and chromium oxide in the following ratio of components, wt. %: silicon dioxide 19-48, aluminum oxide 3-28, calcium oxide 10-29, calcium fluoride 0.1-1.7, magnesium oxide 0.7-9.8, manganese oxide 2-19, iron oxide 0, 1-2.5, carbon 0.02-0.8, titanium oxide 0.15-0.6, chromium oxide 0.01-0.5, sulfur not more than 0.40, phosphorus not more than 0.40 (RU 2749735 IPC V23K 35/362, published 06/16/2021).

Существенными недостатками известного флюса являются:Significant disadvantages of the known flux are:

- высокая загрязненность стали неметаллическими включениями за счет высокой концентрации оксидов марганца и железа;- high contamination of steel with non-metallic inclusions due to the high concentration of manganese and iron oxides;

- повышенный угар легирующих элементов при наплавке за счет высокой окисленности шлака;- increased loss of alloying elements during surfacing due to the high oxidation of the slag;

- низкие физико-механические свойства;- low physical and mechanical properties;

- низкое качество поверхности наплавляемого слоя и сварного шва.- low quality of the surface of the deposited layer and the weld.

Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в обеспечении повышенных значений физико-механических свойств сварного соединения, снижения угара легирующих элементов, снижением загрязненности сварного шва неметаллическими включениями и повышения качества поверхности наплавляемого валика и сварного шва.The technical problem solved by the claimed invention is to provide increased values of the physical and mechanical properties of the welded joint, reduce the waste of alloying elements, reduce the contamination of the weld with non-metallic inclusions and improve the surface quality of the deposited bead and weld.

Для решения существующей технической проблемы в известный флюс для механизированной наплавки и сварки стали, на основе шлака производства силикомарганца, содержащего диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, фторид кальция, оксид магния, оксид марганца, оксид железа, углерод, оксид титана и оксид хрома, согласно изобретению, в него дополнительно введены оксиды натрия, калия и бария, при следующем соотношении компонентов, масс. %: диоксид кремния 18-47, оксид алюминия 3-27, оксид кальция 9-28, фторид кальция 0,1-1,6, оксид магния 0,3-8,9, оксид марганца 1-13, оксид железа 0,1-1,5, углерод 0,01-0,9, оксид титана 0,01-0,6, оксид хрома 0,01-0,8, оксид натрия 0,01-0,6, оксид калия 0,01-0,5, оксид бария 0,01-3,0, при этом флюс содержит серы не более 0,40%, фосфора не более 0,40%.To solve an existing technical problem in a well-known flux for mechanized surfacing and welding of steel, based on silicomanganese production slag containing silicon dioxide, aluminum oxide, calcium oxide, calcium fluoride, magnesium oxide, manganese oxide, iron oxide, carbon, titanium oxide and chromium oxide , according to the invention, oxides of sodium, potassium and barium are additionally introduced into it, in the following ratio of components, wt. %: silicon dioxide 18-47, aluminum oxide 3-27, calcium oxide 9-28, calcium fluoride 0.1-1.6, magnesium oxide 0.3-8.9, manganese oxide 1-13, iron oxide 0, 1-1.5, carbon 0.01-0.9, titanium oxide 0.01-0.6, chromium oxide 0.01-0.8, sodium oxide 0.01-0.6, potassium oxide 0.01 -0.5, barium oxide 0.01-3.0, while the flux contains sulfur no more than 0.40%, phosphorus no more than 0.40%.

Технические результаты, получаемые в результате использования изобретения:Technical results obtained as a result of using the invention:

- снижение загрязненности стали оксидными неметаллическими включениями, за счет снижения концентрации оксидов железа и марганца в шлаковой системе;- reduction of contamination of steel with oxide non-metallic inclusions, by reducing the concentration of iron and manganese oxides in the slag system;

- снижение угара легирующих элементов при наплавке за счет снижения окисленности шлаковой системы;- reduction of burnout of alloying elements during surfacing by reducing the oxidation of the slag system;

- повышение физико-механических свойств за счет увеличения рафинирующей способности флюса при введении оксидов бария;- increase in physical and mechanical properties by increasing the refining ability of the flux with the introduction of barium oxides;

- улучшение качества поверхности наплавляемого валика и сварного шва за счет стабилизации процесса горения дуги в связи с введением оксидов натрия и калия.- improving the quality of the surface of the deposited bead and the weld by stabilizing the arc burning process due to the introduction of sodium and potassium oxides.

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем исходя из качества получаемых при наплавке валиков, стабильности процесса наплавки и требуемых физико-механических свойств.The claimed limits are selected empirically based on the quality of the beads obtained during surfacing, the stability of the surfacing process and the required physical and mechanical properties.

Содержание FeO и MnO выбрано исходя из обеспечения низкого окисления легирующих элементов.The content of FeO and MnO is selected based on low oxidation of alloying elements.

Концентрации K2O, Na2O выбраны исходя из обеспечения стабилизации горения дуги. Концентрации CaO, SiO2, CaF2, Al2O3, MgO, Cr2O3, TiO2, ВаО выбраны исходя из условий обеспечения хороших укрывных свойств и оптимальной рафинирующей способности образующегося шлака по отношению к неметаллическим включениям, а так же хорошей когезией шлака (отслоением) от наплавляемого слоя металла. Выбранные пределы обеспечивают хорошее формирование шлака и высокие рафинирующие и укрывные свойства формирующихся шлаков.The concentrations of K 2 O, Na 2 O are selected on the basis of ensuring the stabilization of the arc. The concentrations of CaO, SiO 2 , CaF 2 , Al 2 O 3 , MgO, Cr 2 O 3 , TiO 2 , ВаО are selected based on the conditions for ensuring good covering properties and the optimal refining ability of the resulting slag in relation to non-metallic inclusions, as well as good cohesion slag (peeling) from the deposited metal layer. The selected limits provide good slag formation and high refining and covering properties of the formed slags.

Для изготовления флюса для сварки использовали шлак производства силикомарганца, выплавленный в рудотермических печах углетермическим способом непрерывным процессом. Шихта состояла из марганцевой руды, кварцита и коксика. Выпуск ферросплава (силикомарганца) осуществляли вместе со шлаком в ковш и подвергали охлаждению. В зависимости от интенсивности охлаждения получался стекловидный или пемзовидный шлак, используемый в дальнейшем при сварке. Шлак содержал, масс. %: диоксид кремния 18-47, оксид алюминия 3-27, оксид кальция 9-28, фторид кальция 0,1-1,6, оксид магния 0,3-8,9, оксид марганца 1-13, оксид железа 0,1-1,5, углерод 0,01-0,9, оксид титана 0,01-0,6, оксид хрома 0,01-0,8,оксид натрия 0,01-0,6, оксид калия 0,01-0,5, оксид бария 0,01-3,0, при этом флюс содержал серы не более 0,40%, фосфора не более 0,40%.For the production of a flux for welding, silicomanganese production slag was used, smelted in ore-thermal furnaces by a carbon-thermal method in a continuous process. The charge consisted of manganese ore, quartzite and coke. The release of the ferroalloy (silicomanganese) was carried out together with the slag into the ladle and subjected to cooling. Depending on the intensity of cooling, a glassy or pumiceous slag was obtained, which was used later in welding. The slag contained, wt. %: silicon dioxide 18-47, aluminum oxide 3-27, calcium oxide 9-28, calcium fluoride 0.1-1.6, magnesium oxide 0.3-8.9, manganese oxide 1-13, iron oxide 0, 1-1.5, carbon 0.01-0.9, titanium oxide 0.01-0.6, chromium oxide 0.01-0.8, sodium oxide 0.01-0.6, potassium oxide 0.01 -0.5, barium oxide 0.01-3.0, while the flux contained sulfur no more than 0.40%, phosphorus no more than 0.40%.

Изготовление заявляемого флюса для механизированной наплавки стали проводили путем дробления, грохочения и просева через сито. Заявляемый флюс для сварки использовали на образцах из стали марок 60-65, 65Г, 09Г2С, наплавку осуществляли проволокой ПП-Нп-35В9Х3СФ, 60Г, 35ХГСА Св-08ГА. В опытах использовали шлак с граничными и заграничными заявленными пределами (таблица 1). Наплавку и сварку проводили с использованием сварочного трактора ASAW-1250. После проведения сварочных и наплавочных работ изучался химический состав полученных образцов, проводился металлографический анализ, механические испытания сварных стыков по ГОСТ 6996. Характеристики исследуемых параметров приведены в таблице 2.The manufacture of the proposed flux for mechanized steel surfacing was carried out by crushing, screening and sifting through a sieve. The inventive flux for welding was used on samples of steel grades 60-65, 65G, 09G2S, surfacing was carried out with wire PP-Np-35V9Kh3SF, 60G, 35KhGSA Sv-08GA. In the experiments, slag with boundary and foreign declared limits was used (table 1). Surfacing and welding was carried out using an ASAW-1250 welding tractor. After welding and surfacing, the chemical composition of the obtained samples was studied, metallographic analysis was carried out, mechanical tests of welded joints according to GOST 6996. The characteristics of the studied parameters are given in Table 2.

Использование заявляемого флюса для сварки и наплавки по сравнению с прототипом позволяет:The use of the proposed flux for welding and surfacing in comparison with the prototype allows:

1. Снизить уровень загрязненности сварного соединения, наплавленного слоя оксидными неметаллическими включениями, за счет снижения концентрации оксидов железа и марганца в шлаковой системе;1. Reduce the level of contamination of the welded joint, the deposited layer with oxide non-metallic inclusions, by reducing the concentration of iron and manganese oxides in the slag system;

2. Снизить угар легирующих элементов на 2-5% при наплавке за счет снижения окисленности шлаковой системы;2. Reduce the waste of alloying elements by 2-5% during surfacing by reducing the oxidation of the slag system;

3. Повысить физико-механические свойства на 5-10% за счет увеличения рафинирующей способности флюса при введении оксидов бария;3. Increase the physical and mechanical properties by 5-10% by increasing the refining ability of the flux with the introduction of barium oxides;

4. Улучшить качество поверхности наплавляемого валика и сварного шва за счет стабилизации процесса горения дуги в связи с введением оксидов натрия и калия4. Improve the surface quality of the deposited bead and weld by stabilizing the arc burning process due to the introduction of sodium and potassium oxides

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (2)

Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей, состоящий из шлака производства силикомарганца, отличающийся тем, что в нем использован шлак, содержащий диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, фторид кальция, оксид магния, оксид марганца, оксид железа, углерод, оксид титана, оксид хрома, оксид натрия, оксид калия, оксид бария, серу и фосфор, при следующем соотношении компонентов, мас. %:Flux for mechanized welding and surfacing of steels, consisting of slag from the production of silicomanganese, characterized in that it uses slag containing silicon dioxide, aluminum oxide, calcium oxide, calcium fluoride, magnesium oxide, manganese oxide, iron oxide, carbon, titanium oxide, chromium oxide, sodium oxide, potassium oxide, barium oxide, sulfur and phosphorus, in the following ratio, wt. %: диоксид кремнияsilica 18-4718-47 оксид алюминияaluminium oxide 3-273-27 оксид кальцияcalcium oxide 9-289-28 фторид кальцияcalcium fluoride 0,1-1,60.1-1.6 оксид магнияmagnesium oxide 0,3-8,90.3-8.9 оксид марганцаmanganese oxide 1-131-13 оксид железаiron oxide 0,1-1,50.1-1.5 углеродcarbon 0,01-0,90.01-0.9 оксид титанаtitanium oxide 0,01-0,60.01-0.6 оксид хромаchromium oxide 0,01-0,80.01-0.8 оксид натрияsodium oxide 0,01-0,60.01-0.6 оксид калияpotassium oxide 0,01-0,50.01-0.5 оксид барияbarium oxide 0,01-3,00.01-3.0 серыsulfur не более 0,40no more than 0.40 фосфораphosphorus не более 0,40no more than 0.40
RU2021128315A 2021-09-27 Flux for mechanized welding and surfacing of steels RU2772822C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2772822C1 true RU2772822C1 (en) 2022-05-26

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116944734A (en) * 2023-09-20 2023-10-27 东北大学 Sintered flux for submerged arc welding of heat-resistant steel, and preparation method and application thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2074800C1 (en) * 1994-11-23 1997-03-10 Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" Flux for welding and surfacing
WO2008072835A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-19 Kiswel Ltd. Sintered flux for submerged arc welding
RU2579412C2 (en) * 2014-06-05 2016-04-10 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий завод резервуарных металлоконструкций" им. Н.Е. Крюкова Flux for steel mechanised welding and surfacing
RU2683166C1 (en) * 2018-05-10 2019-03-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" Flux for steel mechanized welding and surfacing
RU2749735C1 (en) * 2020-10-19 2021-06-16 Общество с ограниченной ответственностью "Регионстрой" Flux for mechanized welding and surfacing of steels

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2074800C1 (en) * 1994-11-23 1997-03-10 Акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" Flux for welding and surfacing
WO2008072835A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-19 Kiswel Ltd. Sintered flux for submerged arc welding
RU2579412C2 (en) * 2014-06-05 2016-04-10 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий завод резервуарных металлоконструкций" им. Н.Е. Крюкова Flux for steel mechanised welding and surfacing
RU2683166C1 (en) * 2018-05-10 2019-03-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" Flux for steel mechanized welding and surfacing
RU2749735C1 (en) * 2020-10-19 2021-06-16 Общество с ограниченной ответственностью "Регионстрой" Flux for mechanized welding and surfacing of steels

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116944734A (en) * 2023-09-20 2023-10-27 东北大学 Sintered flux for submerged arc welding of heat-resistant steel, and preparation method and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2579412C2 (en) Flux for steel mechanised welding and surfacing
JP3747237B2 (en) Flux-cored wire for gas shielded arc welding for heat-resistant steel
CN106514055A (en) Ship steel submerged-arc horizontal welding flux and preparation method thereof
JP2015071171A (en) Fused flux for submerged arc welding
JP7179639B2 (en) Sintered flux for submerged arc welding for high-strength steel
RU2772822C1 (en) Flux for mechanized welding and surfacing of steels
CN108118114B (en) Electroslag remelting slag system suitable for medium carbon steel material and smelting method
RU2643027C1 (en) Flux for mechanized welding and overlaying of steels
RU2749735C1 (en) Flux for mechanized welding and surfacing of steels
JP6437420B2 (en) Firing flux for submerged arc welding of high strength steel
RU2772824C1 (en) Flux for mechanized welding and surfacing of steels
JP2014024098A (en) Melting type flux used for submerged arc welding and welding method using the same
RU2793303C1 (en) Method for manufacturing welding flux from man-made waste of steelmaking
US4306920A (en) Flux composition for flux-cored wire
RU2753346C1 (en) Flux for mechanized welding and surfacing of steels
JP7210410B2 (en) Iron Powder Low Hydrogen Type Coated Arc Welding Rod
RU2576717C2 (en) Welding flux
JP4581842B2 (en) Fused flux for submerged arc welding
RU2625153C2 (en) Flux for welding and surfacing
RU2074800C1 (en) Flux for welding and surfacing
JPH09155588A (en) Large heat input submerged arc welding method of ultra-heavy steel plate excellent in toughness of weld metal
JP4836262B2 (en) Bond flux for submerged arc welding
Chandra et al. Improvement in tensile strength and microstructural properties of saw welded low alloy steels by addition of titanium and manganese in agglomerated flux
JPH07328793A (en) Large heat input submerged arc welding of thick steel plate excellent in toughness of weld metal
JPS5841694A (en) Calcined flux for submerged arc welding