SU1054000A1 - Состав порошковой проволоки дл сварки открытой дугой стальных конструкций с алюминиевым покрытием - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к составам порошковых проволок дл  сварки откры той дугой во всех пространственных положени х стальных конструкций с алюминиевым покрытием толщиной до 300 мкм. . . Известна порошкова  проволока П1 дл  сварки стали с алюминиевом покры тием, содержаща  в шихте следующие компоненты, мас.%: Кремнийi 1,5 Марганец 1 0 Фтористый кальций2-15 Окислы металлов (с основностью смеси 1,0-12,5 15-50 чЖелезный порошокОстальное . Данна  проволока не обладает необходимыми сваррчмо-технологическимй свойствами при сварке сталей с алюминиевым покрытием толщиной более 100 мкм из-за значительного перехода алюмини  из покрыти  в сварной шов, в результате чего -ухудшаютс  пластично-в зкие свойства сварного шва и отделимость шлака. Известна также порошкова  проволо ка дл  сварки конструкций С2 3 , покрытых алюминием, состо щ   из металлической оболочки и порошкробразной шихты, содержащей компоненты в следующем соотношении, масД: Гематит1,Й-2,28 Ферросилиций О,57О,76 ферромарганец 0,57-0,.7б Плавиковый шпат 6,08-6,i6 Мрамор1 71 2,13 Рутил5,89-6,27 Железный порошок17,6-19, Ферротитан1,,7t Металлическа  оболочкаОстальное Известный состав проволоки обладает необходимыми сварочнб-технологи-1 ческими свойствами при сварке стали с алюминиевым покрытием до 200 мкм. Однако дл  сварки покрыти  толщиной до 300 мкм данна  проволока содержит недостаточное количество окислов меТа ла , обеспечивающих окисление алюмини  и удаление полученного окисла шлак. А следовательно, не обеспечиваютс  требуемые пластичнов зкие свойства сварных соединений, выполненных на металлоконструкци х. покрытых алюминием толщиной до 300 мкм. Сварные швы, выполненные данной порошковой проволокой обладают при этом плохой отделимостью иГлака, что объ сн етс  значительным переходом в наплавленный металл алюмини  с поверхности издели , который приво .дит к образованию нитридных и оксидных включений, отрицательно вли ющих на пластично-в зкие свойства. Наличие в проволоке ферротитана,  вл ющегос  сильным окислителем, усугубл ет действие алюмини  и ухудшает отделимость шлака. Кроме того, повышенное содержание гззошлакообразующих компонентов, особенно мрамора, плавикового шпата, рутила, нар ду с другими факторами служит причиной разбрызгивани  электродного металла, склонности наплавленного металлак пористости, образовани  большого количества шлака, затрудн ющего сварку.в вертикальном положении, а также сварку деталей вращени  малого диаметра в результате его стекани . Целью изобретени   вл етс  улучШ1ение пластично-в зких свойств металла за счет более полного окислени  алюмини  через шлак и повышение сварочно-технологических свойств порошковой проволоки при сварке стальных конструкций, покрытых слоем алюмини  более 100 мкм. Поставленна  цель достигаетс  тем, то состав порошковой проволоки дл  варки открытой дугой стальных контрукций с алюминиевым покрытием, состо щий из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихы , содержащей окислы железа, ферроилиций , ферромарганец, плавиковый пат, мрамор, рутил, железный пороок , дополнительно содержит двуокись иркони  и кремнефтористый натрий, окислы железа введены в виде окаины при следующем соотношении комонентов состава, масД: Окалина8,6-9,0 Ферросилиций 0,2-0,6 Ферромарганец 1,8-2,.6 Плавиковый шпат1 5 3,0 Мрамор0,5-1,0 .Рутил1,5-3,0 Двуокись циркони 0,5-1.0 Кремнефтористый натрий 2,0-2,5 Железный по8 ,2-12,5 рошок Малоуглеродиста  стальна  оболочка Остальное Процентное содержание вводимой а проволоку окалины 8,6-9,0 определено из расчета, чтобы ее масса составл ла с расправл емым алюминие вым покрытием (2,15-2,25 г на 100 г проволоки ) отношение :1, чтобы масса получаемой в процессе сварки железоалюминиевой термитной смеси составл ла не менее 35 массы шихты проволоки, что позвол ет в полной мере осуществить экзотермическую реакцию 3FeO +2А1 3Fe (аналогично с ) и, таКИМ образом,вывести алюминий из сварного шва путем окислени  его и удалени  получаемого окисла в шлак, что обеспечивает требуемые пластичн в зкие свойствасварных соединений, в ролненных на металлоконструкци х, по крытых алюминием. . . Выделившеес  в процессе взаимодействи  окислов железа с алюминием покрыти  термитное тепло увеличивает врем  существовани  сварочной ванны в жидком состо нии, что создает более благопри тные услови  дл  удалени  .окисла А120з в шлак пу тем его всплывани  и выноса на поверхность раздела фаз, а восстановленно в этой реакции железо увеличивает коэффициент наплавки порошковой про волоки . Выбор окалины по сравнению с другими окислител ми, например ге матитом, произведен исход  из более низкого содержани  в ее составе серы (не более 0,ОА1 ) и фосфора (не боле 0,0521),  вл ющихс  вредными приме,с ми в металле сварного шва (концент раци  серы и фосфора в гематите до 0,15 каждого), а также из того, что окалина  вл етс  дешевым и недефицит ным отходом производства стальных з . готовок., Введение кремнефторида натри  со вместно с плавиковым шпатом и мрамо ром при меньшем содержании последних по сравнению с проволокой-прототипо способствует образованию раннего шл кового расплава, позвол ет повысить жидкотекучесть и улучшить кроющую способность шлака, уменьшить опасНОСТЬ образовани  пор и получить плотный металл. Кремнефтористый натрий благопри тно вли ет и на процесс расплавлени  металлических составл ющих шихты, так как переход - в жидкое состо ние, он повышает электропроводность сердечника проволоки. При меньшем, чем 2,0% введении кремнефторида натри , эффект от него про вл етс  незначительно. Верхний предел 2,5 выбран из соображений количества газошлакообразующих компонентов проволоки. Введение двуокиси циркони  позвол ет снизить газонасыщенность метилпа сварного шва , что существенно повышает его пластичность. Введение двуокис:и циркони  совместно с рутилом, а также уменьшение в 3 раза содержани  мрамора, снижает потери металла на угар и разбрызгивание . Пределы содержани  вводимой двуокиси циркони  выбраны из соображений ее дефицитности и высокой стоимости (верхний предел 1,0) и по влени  эффекта от ее введени  (нижний предел 0,5). Пределы содержани  ферромарганца и ферросилици  выбраны из расчета, чтобы соотношение марганца и кремни  в проволоке было близким к 3 что обеспечивает высокие значени  ударной в зкости (при сварке сталь ных металлоконструкций с алюминиевым покрытием ). Верхн   граница содержани  ферросилици  .в проволоке (0,6 ) ограничена по причине увеличени  количества неметалличесю х включений в сварном шве с увеличением содержани  кремни . Нижний предел содержани  ферромарганца и ферросилици  ограничен заданными значени ми характеристик прочности металла шва, которые с уменьшением содержани  в нем марганца и кремни  снижаютс  . Количество газошлакообразующих: мрамора, плавикового шпата и рутила, выбрано из расчета их соотношени  и суммарного содержани  всех газошлакообразующих в проволоке, близкого к 15 что обеспечивает хорошую газовую защиту, кроющую способность шлака и другие сварочно-технологические свойства проволоки. Оставшийс  объем трубчатой порошковой проволоки заполнен железным порошком , обеспечивающим увеличение

коэффициента наплавки и электропроводность проволоки.

Конкретные составы порошковых .проволок приведены в табл,1.

Таблица 1

Металлическа 

Остальное Остальное Остальное оболочка Дл  изготовлени  самозащитной пофошковой проволоки диаметром 3 мм примен етс  стальна  лента марки 08 кп paa мером 0,5x15 мм. Коэффициент заполнени проволок составл ет О,,31. Проволока при сварке стали с алюминиевы покрытием толщиной до 300 мкм обеспечивает устойчивое протекание дугового процесса, хорошее,формирование шва, меньшее разбрызгивание электрод ного металла. Перед сваркой проволоку прокаливают при 250-2бОС в течение 1 ч. Сварку выполн ют .аппаратом АБС посто  нным током обратной пол рности от выпр мител  ВС-600. Сваривают пластины 200x100x12 мм из стали СТЗеп {0,15 С; 0,55% Мп; 0,25 SI; 0,02% Р; 0,03% S), покрытой методом электррдугового напылени  слоем алюмини  толщиной 300 мкм, стыковым швом в два прьхода. Исследовани  провод т в диапазоне режимов: Сварочный ток, А 380- 20 Напр жение на дуге. В 25-35 Скорость сварки, м/ч ,5 Химическим анализом определ ют содержание алюмини , серы и фосфора в металле сварного шва. Определ ю г ударную в зкость на образцах типа VI по ГОСТ , Коэффициент разбрызгивани  определйют как отношение массы брызг к массе, расплавленного металла проволоки. Определ ют также диапазон напр жений на дуге, в котором может быть получен сварной шов без пор. Дл  определени  количества шлака на 100 г наплавленного металла выполн ют наплавку одиночного валика и определ ют массу наплавленного металла и шлака, образовавшегос  в результате плавлени  проволоки. Отделимость ш лаковой корки определ ют путем приложени  ударной нагрузки со стороны корн  шва сваренной пластины и отнесени  площади отделившегос  шлака к работе удара. Температура сварного шва при определении отделимости шлаковой корки составл ет . Усредненные результаты испытаний сведены в табл.2.

Таким образом предлагаема  порошкова  проволока обладает значительно большей окислительной способностью по отношению к алюминию покрыти . Это видно по снижению более чем в 30 15 раз содержани  алюмини  в сварном шве, что обеспечивает увеличен е в 1,3 раза ударной в зкости, по сравнению с известным составом проволокипрототипа . В два раза снижаетс  ко- 35

Таблиц a 2

личество вредных -примесей (серы и фосфора ) в металле сварного шва. В 2,3 рзза улучшаетс  отделимость шлаковой корки, в 2 раза снижаетс  склонность к порообразованию. Коэффициент разбрызгивани  уменьшаетс  на 22. Общее количество шлака уменьшаетс  на 23% при сохранении хороших сварочно-технологических свойств проволоки.

Claims (1)

1. СОСТАВ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ СВАРКИ ОТКРЫТОЙ ДУГОЙ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С АЛЮМИНИЕВЫМ ПОКРЫТИЕМ, состоящий из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей окислы железа, ферросилиций, ферромарганец, плавиковый шпат, мрамор, рутил, железный порошок, отличающийся тем, что, с целью улучшения пластично-вязких свойств металла шва за счет более полного окисления алюминия и последующего удаления окисла алюминия через шлак и повышения сварочно-техноДо гических свойств порошковой проволоки при сварке стальных конструкций, покрытых слоем алюминия более 100 мкм, шихта дополнительно содержит двуокись

   циркония и кре’мнефтористый натрий, а окислы железа введены в виде ока- лины при следующем соотношении ком- понентов состава, мас.%: t Окалина 8,6-9,0 Ферросилиций 0,2-0,6 Ферромарганец 1,8-2,6 Плавиковый шпат 1,5-3,0 Мрамор 0,5-1,0 2 в Рутил 1,5-3,0 j Двуокись циркония 0,5-1,0 (Л Кремнефтористый натрий 2,0-2,5 Железный 1 >* порошок 8,2-12,5 —* Малоуглеро- дистая сталь- ная оболочка Остальное Οι ' О О о