SE430770B - Svetselektrod av kerntyp - Google Patents

Description

Ul 10 15 20 25 30 35 UD ?9@37hë-6 2 derna, speciellt när höga avsättningshastigheter har varit önsk- värda, har innefattat stor droppöverföring av metall från elektro- den till svetsansamlingen och dåligt openmïnsgensmr. Dessutom ger elektroder innehållande stora mängder av fluoriderna stora rök- mängder. Vidare förefallez'det nu am1mnsådana elektroder uppvisar ett smalt spänningsintervall vari godtagbara svetssträngar kan erhållas.

Uppfinningen avser en ny och förbättrad beredning för fyll- ning av en rörformig stålelektrod eller kärnelektrod av stål var- med samtliga ovannämnda svårigheter samt även andra svårigheter övervinnes och enligt uppfinningen erhålles en svetselektrod som ger god penetrering, låga rökmängder, goda slaghållfasthetsegen- skaper och som vid svetsning i luft uppvisar ett betydligt för- bättrat spänningsintervall vari godtagbara svetsar kan erhållas.

I stället för stora mängder av fluorider för åstadkommande av skydd för bågen och mot metallöverföring till svetssträngen användes enligt uppfinningen större än normala mängder av vissa basiska oxider under det att samtidigt mängden av andra kända pflussmedelsbeståndsdelar begränsas, såsom de sura eller amfotära 'oxiderna, fluoriderna och desoxidationsmedlen.

Enligt uppfinningen utgöres de basiska oxiderna av oxideri av litium, barium, kalcium, magnesium, kalium, natrium, strontium, cesium eller sällsynta jordartsmetaller i mängder sådana att den minimala totala mängden av dessa oxider utgör åtminstone 3,6 % av den totala elektrodvikten. Den övre gränsen har ej bestämts men förmodas vara av storleksordningen l0 %.

De sura eller amfotära oxiderna utgöres av oxider av titan, kisel eller zirkonium. Den totala mängden av dessa oxider är be- gränsad sålunda att den ej överstiger 5,0 % av elektrodvikten ef- tersom dessa oxider reduceras i hettan från bågen genom aluminium-, eller magnesiumdesoxidationsmedlen, vartill hänvisas i det följan- de, för bildning av metallen av oxiden, som därefter överföres till svetsansamlingen och ger svetsmetallen dålig sträckbarhet och låg slagseghet. Dessutom ökar kisel porositetskänsligheten.

Om fluorider användes utgöres dessa av fluorider av kal- cium, barium, litium, magnesium, kalium, natrium eller strontium men mängden av den utvalda fluoriden är begränsad så att den to- tala mängden av fluor i fluoridföreningen är lägre än 0,5 1 av elektrodvikten. I detta hänseende bör framhållas att närvaron av ökande mängder av fluor i en kärnsvetselektrod gör elektroden be- 10 15 20 25 BO 35 40 79@3?aa-5 3 nägen för låg penetrering. Genom användningen av ovan diskutera- de basiska oxider undanröjes emellertid denna effekt av fluor och en hetare båge åstadkommas som avsevärt ökar bågens penetrering in i arbetsstycket. En del fluor är önskvärd för att optimalt slaggavlägsnande skall uppnås och enligt en utföringsform av upp- finningen ingår tillräckligt med fluor i blandningen så att fluor- halten i flussmedlet utgör åtminstone 0,1 % av elektrodvikten men, såsom indikerats, ej överstiger 0,5 % av elektrodvikten. Större fluormängder i blandningen skulle ge upphov till ett slagg som häftar vid den stelnade svetssträngen samt också reducerar pene- treringen.

Normalt tillnandahålles fluoren i form av en fluoríd av litium, kalcium eller barium varvid det är betydelselöst vilken metall som användes så länge som den totala fluormängden i före- ningen ligger inom de angivna gränserna.

Desoxidationsmedlen utgöres av aluminium, magnesium,(såsom primära desoxidationsmedel) zirkonium, titan och kisel (såsom se- kundära desoxidationsmedel), vilka samtliga antingen utgör fria metaller och/eller en legering. Det primära desoxidationsmedlet -utgöres av aluminium plus i vissa fall magnesium. En del av detta aluminium överföres till svetssträngen såsom en återstod. Den procentuella mängden av aluminiet som överföres varierar beroende på ett antal faktorer, huvudsakligen mängden av oxider som ingår i fyllningen (exempelvis i kisel-, järn- eller manganoxid), som Alltför höga aluminiummängder har ten- Följaktligen be- reduceras genom aluminiet. dens att försämra slagsegheten för svetsgodset. gränsas mängden aluminium sålunda att i svetsgodset återstående aluminium ej överstiger l,l0 %. I allmänhet utgör den maximala aluminiummängd som ger en sådan återstod 5,0 % av elektrodvikten.

Vid svetsning i luft är detta normalt ett otillräckligt desoxida- tionsmedel och följaktligen användes en eller flera av de övriga desoxidationsmedlen som angivits ovan. Magnesium utgör ett ut- märkt desoxidationsmedel och kvarstår ej såsom en återstod i svetsen och kan användas såsom ett primärt desoxidationsmedel, vanligen i form av en legering med aluminium, exempelvis US % magnesium och 55 5 aluminium.

Dessutom kan sekundära desoxidationsmedel (exempelvis kisel, titan eller zirkonium) användas. En del av dessa metaller överföres alltid till svetssträngen såsom en återstod. dikerats har närvaron av alltför höga mängder av dessa metaller i Såsom in- Ul 10 lä 20 25 30 35 H0 'ffïfïfiïïfïf-fš--E B svetsgodset en tendens att försämra slagsegheten och att sänka sträckbarheten för svetsmetallen och enligt uppfinningen begränsas mängderna av kisel, titan och zirkonium såsom desoxidationsmedel eller såsom en oxid till en mängd sådan att återstoderna i svets- strängen ej överstiger 0,30 % för kisel, 0,lU % för titan och 0,lM % för zirkonium. Den procentuella mängden av dessa metaller som överföres till svetssträngen varierar beroende på ett antal faktorer, exempelvis mängden av aluminium i fyllningen eller när- varon av andra oxider, som kan reduceras genom dessa metaller i form av en legering eller av grundämne. Det kan generellt anges att den totala mängden kisel, titan och zirkonium i fyllningen, antingen i elementär form eller såsom en legering eller såsom en I förening av syre, ej får överstiga 2,0 % av elektrodvikten.

När zirkonium användes användes detta företrädesvis såsom en legering av aluminium.

Aluminium tillföres sålunda både såsom en legering och så- Med de använda stora mängderna av aluminium Väsentligen som en ren metall. fungerar mangan ej såsom ett desoxidationsmedel. 100 % av eventuellt mangan som ingår överföres till svetssträngen. _När sådant mangan användes användes det i legeringssyfte.

De basiska oxiderna som användes enligt uppfinningen är normalt ganska hygroskopiska och enligt uppfinningen användes des- sa oxider i form av ett sammansatt material innehållande neutrala oxider, exempelvis järnoxid och/eller manganoxid och i vissa fall en eller flera av de övriga sura eller amfotära oxiderna som an- givits ovan i tillräckliga mängder för maskering av den basiska oxiden mot fuktigheten i atmosfären. Bildandet av ett sammansatt material beskrives i den amerikanska patentskriften 2 909 778 och beskrives ej närmare här.

Vid beredning av en flussmedelsblandning är det nödvändigt att slaggens smältpunkt är lägre än stelningstemperaturen för den avsatta svetsmetallen. Bariumoxid och/eller litiumoxid bil- dar en eutektisk substans med de andra oxiderna och uppvisar då en låg stelningstemperatur och följaktligen användes normalt all- tid bariumoxid och/eller litiumoxid. I detta hänseende kan dessa tillhandahållas i oxidform i sig eller såsom ett karbonat. Om de användes såsom ett karbonat nedbrytes emellertid karbonatet i hettan från bågen varvid koldioxid utvecklas och utvecklandet av koldioxid i bågen har tendens att orsaka finfördelning vilket operatören ogillar. Av detta skäl måste den totala mängden av 10 20 79Û37ßB'6 5 bunden koldioxid i karbonatet vara lägre än 1,5 % av elektrod- vikten.

De nämnda flussmedelsbeståndsdelarna blandas normalt samman mycket noggrant i en mycket finfördelad pulverform och hälles där- efter i en U-formad remsa av mjukt kolstål i en sådan mängd be- roende pâ remsans dimensioner att den önskvärda procentuella fyll- ningsmängden uppnås. Därefter tillslutes den U-formade remsans kanter och det sålunda bildade röret med flussmedelsmaterialen inuti drages därefter till den slutgiltigt önskvärda yttre diame- tern.

Enligt uppfinningen utgöres generellt den förbättrade fyll- ningen för ett rör av ett mjukt kolstâl i viktprocent av den tota- la elektroden av följande: ' basisk(a) oxid(er) 3,6-l0 % sur(a) eller.amfotär(a) oxid(er) 0,0-5,0 % primär(a) desoxídationsmedel 3,5-5,5 % sekundär(a) desoxídationsmedel 0,1-2,0 % bunden fluor 0,1-0,5 % neutrala oxider 0-12 % Efter behov för an- passning till arbets- styckets mangan mangan Typiska flussmedelsberedningar inom dessa intervall är följande: TABELL I Kemikalíe A B C D E (aluminiumpulver) l5,H % 15,9 % lU,5 % 11,9 % 15,7 % (manganmetall) 3,1 3,1 4,1 3,0 -- (12 % lítiumoxid, 13 % ' -- -- -- -- 16,0 % kalciumoxid, 60 % mangan- oxid, 15 % kiseldíoxíd) (H0 % ren ferrotitan) 2,5 2,5 2,2 -- -- (18 % lítiumoxid, 2H,H 22,H 22,H -- 6,9 % 82 % järnoxid) (no-50 % bariumoxid, 37,7 39,2 29," -28,6 32," 5 50-60 % järnoxíd) (12 z liniumoxid, 13 1 -- -- 10,0 33,8 7,U % kalciumoxid, 60 % järn- oxid, 15 % S102) (legering av 56 % zirko- 5,9 5,9 5,0 3,5 2,9 % nium och UB 1 aluminium) (bariumfluorid) 7,0 7,0 7,0 7,1 ”,0 5 (magnesiumoxid) U,0 4,0 2,9 " " '_790'5'?¿'-¿ff-6 6 Tabell I (forts.) Kemikalíe A B C D E (legering av 05 % magne- -- -- 2,5 % 3,2 ä 8,1 % sium och 55 % aluminium) (28 7 Lizo, 72 7 Tioz) -- -- -- -- 4,8 7 (järnpulver) -- -- -- 0,5 % -- (kalciumfluorid) " ““ -- -- 1,8 S 100,0 5 100,0 % 100,0 å 100,0 É 100,0 % Fyllningsgrad (flussmedel till total elektrodvikt) 22/25 % 22/25 % 22/25 % 20/22¿š% ID¶9,5% Dessa flussmedelsberedníngar_ger för medelvärdet av fyll- ningsintervallet för var och en av de typiska beredningarna föl- jande beståndsdelar varvíd vikterna anges såsom procent av den totala elektrødvikten.

TABELL II Kemikalíe A B C D E Al U,23 % 8,35 % '4,25 % 3,31 % 3,91 % Mg -- -- 0,26 5 0,78 7 0,67 5 'Mn 0,73 7 0,73 3 0,96 1 0,69 7 -- Ti 0 0,20 5 0,20 % 0,21 % -- -- zr 0,78 % 0,78 7 0,66 7 0,02 % 0,30 7 Fe 0,35 7 0,35 7 0,31 z 0,11 2 -- Mg-0 0,90 5 0,90 z 0,68 % -- 0,38 2 Ca-0 -- ~- 0,31 % 0,93 7 0,176 5 Lizo 1,03 7 0,95 7 1,23 z 0,86 5 0,98 7 Ba-0 3,99 7 M,15 7 3,11 5 2,78 7 2,66 7 Fexoy 9,58 7 9,38 7 9,53 z 7,65 7 5,10 5 Mnxoy -- -- -- -- 1,75 z si-0, -- -- 0,35 5 1,08 5 0,601 z Ti-02 -- -- -- 0,72 5 0,631 7 Ba-F2 1,65 5 1,65 2 1,65 1 1,51 5 0,73 7 ca-F2 -- -- -- -- 0,33 % Typiska svetsningsbetingelser vid användning av elektroden enligt uppfinningen är följande: 10 15 20 25 79@3?üfi-6 q.

TABELL III Förfarandeomrâde: Likström(+)-polaritet, 18-25 mm elektriskt uttag Trådtjocklek Trådmatningshas- Strömstyrka (A) .Bågspänning (V) tighet cm/min 2 mm 400-750 255-H20 2l-27 375-625 375-530 20-28 Med användning av elektroden enligt uppfinningen har föl- jande testresultat erhållits: 2,U mm TABELL IV Ch arpy~ I svetsat Draghållfast- - 2 Töjníng slagseghet tillstånd het MPa Sträckgräns MPa % av 5 cm vid 29 C 2 mm U95'550 H15-Ä55 22-28 20-57 2,Ä mm UQS-595 Ä15-ÄQS 22-28 20-39 När svetsmetallegenskaper eller -återstoder anges hänför sig dessa till allt svetsgods (dvs en flera-gångers avsättning) med föga eller ingen spädning från metallen i arbetsstycket.

Enligt uppfinningen är det väsentligt att såsom huvudsak- lig flussmedelsbeståndsdel eller skyddande beståndsdel användes mer än 3,6 % basiska oxíder i kombination med andra konventionel- rla beståndsdelar som vanligen ingår i svetselektroder av kärntyp men i sådana mängder att de ej är skadliga för slaggens eller svetsgodsets fysikaliska egenskaper. I detta hänseende kan påpe- kas att aluminium i svetsgodset i mängder överstigande 1,10 % är skadliga. Kisel överstigande 0,U0 1 är skadligt. Zirkonium el- ler titan i individuella mängder överstigande var och en 0,lÄ % är skadligt. Följaktligen måste mängderna av sådana element som ingår i röret antingen såsom en fri metall eller (vad beträffar de tre senare) i en förening begränsas så att överföringseffekten till svetsgodset beaktas varvid återstoderna i svetsgodset skall vara lägre än de angivna mängderna.

Vilken som helst fluorid som ingår i röret kommer alltid Alltför mycket eller alltför litet gör att slaggen blir vidhäftande. Med den riktiga mängden lyftes slaggen av. Intervallet av bunden fluor som anses vara nödvändigt är 0,1-0,5 %. Detta är mycket lägre än vad som hittills använts.

På grund av den reducerade halten av fluorider och användningen av höga oxidhalter som normalt är högrekokande reduceras mängden rök. att ingå i slaggen.

De basiska oxíderna kan användas i begränsade mängder i karbonatformen eller såsom sådan, dvs i oxidformen. Om de använ- 10 8 des i oxidformen kombineras de företrädesvis på grund av sin- hygroskcpiska tendens med en eller flera av de neutrala oxiderna såsom ett sammansatt material. Ett sammansatt material kan natur- ligtvis definieras såsom en intim blandning av de angivna bestånds- delarna som har upphettats till en tillräckligt hög temperatur sådan att den ökade slumpvisa tillståndsfördelningen medger att åtminstone en av beståndsdelarna reagerar med de andra beståndsde- larna så att för alla ändamål åtminstone en del av beståndsdelarna utgöres av en förening av två eller flera av beståndsdelarna.

Dessa blandningar kan också upphettas till en temperatur varvid fullständig smältning sker.

Uppfinningen har beskrivits med hänvisning till föredragna utföringsformerv Det är dock uppenbart att modifikationer och variationer av de angivna beredningarna är möjliga.

Claims (6)

'Tßšfllffflïf-lr-E 9 Patentkrav

1. Svetselektrod av kärntyp, k ä n n e t e c k n a d där- av, att den utgöres av ett rör av mjukt kolstål i vars inre finns såsom Wrnmsædiga beståndsdelar: en eller flera basiska oxider som utgöres av oxider av litium, barium, kalcium, magnesium, strontium, cesium och/eller sällsynta jordartsmetaller; en eller flera sura eller amfotära oxider som utgöræ;av oxider av zirkonium, titan och/eller kisel; en eller flera neutrala oxider som utgöres av manganoxid och/eller järnoxid; ett eller flera primära desoxida- tionsmedel som utgöres av aluminium och/eller magnesium; ett el- ler flera sekundära desoxidationsmedel som utgöres av kisel, zir- konium och/eller titan, vilka beståndsdelar utgöres av följande element eller föreningar uttryckt i viktprocent av den totala elektrodvikten: basisk(a) oxid(er) 3,6-l0 % neutral(a) oxid(er) 0,0-12,0 1 sur(a) eller amfotär(a) oxid(er) 0,0-5,0 % primärt(a) desoxidationsmedel 3,5-5,5 % sekundärt(a) desoxidationsmedel 0,10-2,0 % mangan Efter behov för an- passning till mangan i svetssträngen, varvid den totala mängden av desoxidationsmedel och den totala mängden av surßa) eller amfotär(a) oxid(er) är sådan. att den återstående mängden därav i svetssträngen ej överstiger 1,10 % aluminium; 0,lU % zirkonium, 0,lü % titan och/eller O,H0 % kisel under antagande av att ingen spädning uppstår från arbetsstycket som svetsas.

2. Elektrod enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att de huvudsakliga beståndsdelarna innefattar en eller flera fluorider som utgöres av fluorider av kalcium, barium, litium, magnesium, kalium, natrium, strontium, cesium och/eller sällsynta jordartsmetaller i maximala mängder av 3,0 %.

3. Elektrod enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att den totala fluorhalten är 0,1-0,5 %.

4. N. Elektrod enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att åtminstone en av de basiska oxiderna föreligger i form av ett sammansatt material med den neutrala, sura eller amfotära oxiden.

5. Elektrod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att de basiska oxiderna innefattar litiumoxid i en mängd av åt- minstone överstigande 0,50 % och att maximal total mängd kisel, ?903?¿sls-6 a 10 titan eller zirkoníum, antingen såsom en fri metall, en legeríng eller i en förening, ej överstiger 2,0 %.

6. Elektrod enligt krav l,_k ä n n e t e c k n a d därav, att åtminstone en av de basiska oxiderna ingår i form av ett kar- bonat, varvid totalt bunden koldioxid i karbonatet ej överstiger ?903?4¿e~6 _ Sammandrag En svetselektrod av kärntyp beskrives, som möjliggör god penetrering, uppvisar förbättrat svetsspänningsintervall, ger upphov till liten rökbildning och ger ett svetsgods uppvisande goda slaghållfasthetsegenskaper. Svetselektroden utgöres av ett rör av mjukt kolstål i vars inre såsom huvudsakliga bestånds- delar finns: en eller flera basiska oxider som utgöres av oxider av litium, barium, kalcium, magnesium, strontium, cesium och/eller sällsynta jordartsmetaller; en eller flera sura eller amfotära oxider som utgöres av oxider av zirkonium, titan och/eller kisel; en eller flera neutrala oxider som utgöres av manganoxid och/eller järnoxid; ett eller flera primära desoxidationsmedel som utgöres av aluminium och/eller magnesium; ett eller flera sekundära des- oxidationsmedel som utgöres av kisel, zirkonium och/eller titan, vilka beståndsdelar utgöres av följande element eller föreningar uttryckt i viktprocent av den totala elektrodvikten: basisk(a) oxid(er) 3,6-10 % neutral(a) oxid(er) 0,0-12,0 % sur(a) eller amfotär(a) oxid(er) 0,0-5,0 % primärt(a) desoxidationsmedel 5,5-5,5 % sekundärt(a) desoxidationsmedel 0,10-2,0 % mangan Efter behov för an- passning till mangan _ i svetssträngen, varvid den totala mängden av desoxidationsmedel och den totala mängden av sur(a) eller amfotär(a) oxid(er) är sådan att den återstående mängden därav i svetssträngen ej överstiger 1,10 % aluminium; O,1U % zirkonium, O,1U % titan och/eller O,UG % kisel under antagande av att ingen spädning uppstår från arbetsstycket som svetsas.