SU1080947A1

SU1080947A1 - Composition of electrode coating

Info

Publication number: SU1080947A1
Application number: SU823559829A
Authority: SU
Inventors: Олег Сергеевич Каковкин; Василий Петрович Максяшев; Виктор Михайлович Хананов; Евгений Григорьевич Старченко; Святослав Николаевич Вивсик; Николай Николаевич Потапов
Original assignee: Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш"
Priority date: 1982-12-20
Filing date: 1982-12-20
Publication date: 1984-03-23

Description

эоeo

оabout

Г)D)

Изобретение относитс к с ке, в частности к составам . лектродных покрытий, которые исп г уютс при ручной дуговой сварке струкций ответственного назначени из углеродистых и низколегированн сталей. Известен состав электродного п крыти , содержащий следующие комп ненты, мас.%: Полевой шпат 13-18 . Ферромарганец5-8 Плавиковый шпат . 10-15 Ферросилиций1-5 Железный порошок27-33 Никелевый порошок .4-6 ГематитОстальное Электроды с этим покрытием используютс дл холодной сварки чугуна С1. Недостатками электродов с этим покрытием вл ютс Низкие сварочно-технологические свойства. Известен состав электродного покрыти C2J, содержащий следующие компоненты, мас.%: Мрамор35-40 Рутил12-18 Ферросилиций6-9 Ферромарганец5-8 Ферротитан1-4 Железный порошок5-10 Гематит1,9-6 Графит0,1-0,5 Плавиковый шпатОстальное Недостатками известного покрыт вл ютс низкие еварочно-технологические свойства электродов и их ниэка технологичность при изгото лении из-за наличи в их составе мрамора. Известно, что мрамор пло смачиваетс жидким стеклом, поэто дл обеспечени требуемой пластич ности электродной массы в нее вв д т повышенное количество жидкого стекла или органических пластификаторов , которые способствуют пов шению содержани водорода в метал сварного шва. Кроме того, при тер мической обработке электродов мр измен ет свою кристаллическую реш ку, что способствует образованию трещин в покрытии и ухудшению про . ности прокаленных электродов. В м талле шва, сваренного электродами с этим покрытием, наблюдаютс деф ты в виде шлаковых включений. Целью изобретени вл етс улучшение сварочно-технологических свойств электродов. Дл достижени указанной цели состав электродного покрыти , содержащий плавиковый шпат, ферромарганец , ферросилиций, ферротитан, железный порошок, гематит и углерод дополнительно содержит кремнезем и полевой шпаФ 1фи следующем соотношении компонентов, мас.%: Гематит15-67 Углерод 1,5-7,0 Кремнезем 5-30 Ферромарганец5-20 Ферросилиций 3-10 Ферротитан 0,1-8 Железный порошок 1,0-20 Полевой шпат0,5-35 Плавиковый шпатОстальное Кроме того, отношение содержани гематита к углероду составл ет 9-11. Введение гематита и углерода в состав покрыти в указанных пределах дает возможность обеспечить газовую защиту наплавл емого металла углекислым газом по реакци м: + 2COt +Fe; (l) CO + 2Ее20з- С02 + 2FeO;(2) С + 2FeO + 2Fe;(З) С + cot Fe..(Ц) Реакции (1) - (4) экзогенные, т.е. протекают с выделением и восстановением железа. Это позвол ет на 1520% повысить коэффициент наплавки при сварке электродами с предлагаемым покрытием, что приводит к повышению производительности процесса сварки. Минимальный предел-количества угерода определен условием обеспечени газовой защиты наплавл емого металла, максимальный - определен услови ми технологичности изгот влени электрода. Верхний предел содержани определ етс условием избежани паени пластичности металла шва, нижний - условием обеспечени газовой защиты. При этом должно соблюдатьс птимальное отношение: количество FegO. . количество углерода Если это отношение меньше, то металл шва насыщаетс углеродом и это приводит к понижению пластичности. Лри увеличении этого отношени в ме талле шва возрастает количество кислорода, что приводит к снижению как пластичности, так и ударной в зкости. Ввиду наличи в покрытии больших количеств гематита возникает опасность выгорани кремни , что приводит к недолегированию металла шва и росту содержани кислорода. Поэтому дополнительно ввод т кремнезем. Кре незем служит в покрытии не только шлакообразующим компонентом, но и способствует получению раскисленног кремнием металла шва. Действительно на основании принципа подвижного равновеси Ле-Иателье, изменением исходной концентрации БЮл в составе покрыти можно регулировать остаточное содержание кремни в метал ле шва: 3 Csi + , 3SiO + , (5 В дополнение к этому взаимодействие кремнезема с фтористым кальцием по реакции 2CaF + Si02 2СаО + приводит к улучшению газовой защиты наплавл емого металла от атмосферно го ВЛИЯНИЯ и способствует увеличени его стойкости против оЪразовани пор. При содержании кремнезема менее 5% невозможно получить спокойный раскисленный металл .шва, в результате могут образовыватьс поры при окислении углерода в кристал лизующейс сварочной ванне. Увеличение концентрации кремнезема более 30% придает шлаку при плавлении покрыти большую в зкость. Это приводит к ухудшенному формированию наплавл емого металла. Присутствующий в покрытии углерод вызывает некоторое разбрызгивание наплавл емого металла, поэтом ввод т полевой шпат, который уменьшает разбрызгивание металла, а также улучшает стабильность горени ду ги, поскольку полевой шпат содержит окиси щелочных металлов, стабилизирующих горение дуги. Концентраци полевого шпата менее 0,5% не оказывает положительного воздействи н стабилизацию дуги. Увеличение количества полевого шпата более 35% ухудшает физические свойства шлака, формирование шва и отделимость шлака. Введение комплекса раскислителей в состав покрыти таких как ферромарганец , ферросилиций, ферротитан позвол ет регулировать наплавленный металл по уровню содержани кислорода а введение железного порошка повышает производительность наплавки электродами с предлагаемом покрытием. Дл оценки свойств электродного покрыти готов т составы покрыти , представленные в табл. 1. Шихту готов т по известной технологии: смешивают с жидким стеклом и методом опрессовки нанос т на стержни из проволоки 0 4 мм марки Св08А. Электродами с этими покрыти ми осуществл ют сварку пластин из Ст. 3 толщиной 25 мм с V-образной разделкой кромок. Исследуют формирование сварного шва, отделимость шлака, стабильность горени дуги и склонность металла шва к образованию пор, образование козырька. Оценка сварочно-технологических свойств электродных покрытий приведена в табл. 2.. Данные по показател м покрыти дл различных вариантов представлены в табл. 3. Химический состав наплавленного металла представлен в табл. 4. Сравнительные данные по механическим свойствам металла шва ГОСТ 6996-66 при использовании электродов с предлагаемым покрытием и с известным покрытием представлены . в табл. 5 . Результаты испытаний, представленные табл. 1-5, показывают, что электроды с предлагаемым покрытием обладают высокими сварочно-технологическими свойствами, сохран при этом на том же уровне значени механических свойств металла шва (наплавленного металла ) и повышенной производительностью процесса сварки, а также очень хорошей технологичностью при изготовлении. Предлагаемое электродное покрытие обеспечивает высокие сварочнотехнологические свойства электродов за счет улучшени формировани шва, которое достигаетс уменьшением содержани окиси кальци в шлаке, отсутстви склонности покрыти к обзованию козырька, так как уменьшена тугоплавкость покрыти , повышенна стабильности горени дуги и возможности сварки на переменном токе, что достигнуто введением окисей щелочных металлов в составе полевого шпата, уменьшени склонности металла шва к образованию пор, которое достигаетс построением газовой защиты по другому принципу в совокупности с рудно-кислым покрытием . А также за счет увеличени пластичности электродной массы при изготовлении, так как углерод, вводимый в виде сажи, аморфного или кристаллического графита и т«д. прекрасный пластификатор, что способ- ствует отсутствию трещин и вспухани в покрытии электрода и снижениюThe invention relates to ke, in particular to compositions. Electrode coatings, which are used for manual arc welding of critical-purpose structures from carbon and low-alloyed steels. The composition of the electrode coating is known, containing the following components, wt%: Feldspar 13-18. Ferromanganese5-8 Fluorspar. 10-15 Ferrosilicon1-5 Iron powder27-33 Nickel powder .4-6 Hematite Other Electrodes with this coating are used for cold welding of cast iron C1. The disadvantages of electrodes with this coating are low welding technological properties. The composition of the electrode coating C2J is known, containing the following components, wt%: Marble35-40 Rutile12-18 Ferrosilicon6-9 Ferromanganese5-8 Ferrotitanium1-4 Iron powder5-10 Hematite1.9-6 Graphite 0.1-0.5 Fluorspar Rest from the known surface are the low evaro-technological properties of the electrodes and their niek manufacturability when manufactured due to the presence of marble in their composition. It is known that marble is wetted by liquid glass, therefore, to provide the required ductility of the electrode mass, an increased amount of liquid glass or organic plasticizers is added to it, which contributes to increasing the hydrogen content in the weld metal. In addition, during the thermal treatment of electrodes, the mr changes its crystal lattice, which contributes to the formation of cracks in the coating and the deterioration of pro. incineration electrodes. In the weld stitch welded with electrodes with this coating, defaults in the form of slag inclusions are observed. The aim of the invention is to improve the welding-technological properties of the electrodes. To achieve this goal, the composition of the electrode coating containing fluorspar, ferromanganese, ferrosilicon, ferrotitanium, iron powder, hematite and carbon additionally contains silica and field-material, the following ratio of components, wt.%: Hematite 15-67 Carbon 1.5-7.0 Silica 5–30 Ferromanganese 5–20 Ferrosilicon 3–10 Ferrotitanium 0.1–8 Iron powder 1.0–20 Feldspar 0.5–35 Fluorspar Remaining Furthermore, the ratio of hematite to carbon is 9–11. The introduction of hematite and carbon into the composition of the coating within the specified limits makes it possible to provide gas protection for the deposited metal with carbon dioxide by the reactions: + 2COt + Fe; (l) CO + 2Ee203- C02 + 2FeO; (2) C + 2FeO + 2Fe; (G) C + cot Fe .. (C) Reactions (1) - (4) are exogenous, i.e. proceed with the release and reduction of iron. This allows a 1520% increase in the deposition rate during welding with the electrodes with the proposed coating, which leads to an increase in the productivity of the welding process. The minimum limit of the amount of carbon is determined by the condition of gas protection of the deposited metal, the maximum is determined by the conditions of manufacturability of the electrode. The upper limit of the content is determined by the condition of avoiding the plasticity of the weld metal, the lower limit by the condition of gas protection. In this case, the following poultry ratio should be observed: the amount of FegO. . amount of carbon If this ratio is less, then the weld metal is saturated with carbon and this leads to a decrease in ductility. An increase in this ratio in the weld metal increases the amount of oxygen, which leads to a decrease in both ductility and toughness. Due to the presence of large amounts of hematite in the coating, there is a danger of burning out of silicon, which leads to an under-doping of the weld metal and an increase in the oxygen content. Therefore, silica is additionally introduced. The cross serves in the coating not only as a slag-forming component, but also contributes to the production of a suture-deoxidized silicon metal. Indeed, based on the principle of mobile equilibrium at Le Yatele, the change in the initial concentration of BYules in the coating composition can control the residual silicon content in the weld metal: 3 Csi +, 3SiO +, (5 In addition, the interaction of silica with calcium fluoride by the reaction 2CaF + Si02 2CaO + leads to an improvement in the gas protection of the deposited metal against atmospheric EFFECTS and contributes to an increase in its resistance against the formation of pores. With a silica content of less than 5%, it is impossible to obtain a calm deoxidized metal. As a result, pores can form when carbon is oxidized in a crystallized weld pool. Increasing the silica concentration of more than 30% gives slag a greater viscosity when the coating melts. This leads to poor build-up of the weld metal, which causes some splashing of the weld metal, therefore input t feldspar, which reduces metal spatter, and also improves burning stability, since feldspar contains alkali metal oxides, stabilizes arc burning. A concentration of feldspar less than 0.5% does not have a positive effect on arc stabilization. The increase in the number of feldspar more than 35% affects the physical properties of the slag, the formation of the seam and slag separability. The introduction of a complex of deoxidizers into the composition of a coating such as ferromanganese, ferrosilicon, ferrotitanium makes it possible to regulate the deposited metal according to the level of oxygen content and the introduction of iron powder improves the deposition rate of the electrodes with the proposed coating. In order to evaluate the properties of the electrode coating, the coating compositions prepared in Table 2 are prepared. 1. The mixture is prepared according to the well-known technology: it is mixed with liquid glass and applied using a crimping method to be applied on rods made of wire of Ø 4 mm of mark Sv08A. Electrodes with these coatings carry out welding of plates from Art. 3 with a thickness of 25 mm with a V-shaped groove. Investigate the formation of the weld, slag separability, arc stability and the tendency of the weld metal to form pores, the formation of a visor. Evaluation of the welding-technological properties of electrode coatings is given in Table. 2 .. Data on coating indicators for various options are presented in Table. 3. The chemical composition of the weld metal is presented in table. 4. Comparative data on the mechanical properties of the weld metal GOST 6996-66 when using electrodes with the proposed coating and with a known coating are presented. in tab. five . The test results presented table. 1-5, show that the electrodes with the proposed coating have high welding and technological properties, while maintaining the same level of mechanical properties of the weld metal (weld metal) and increased productivity of the welding process, as well as very good processability during manufacture. The proposed electrode coating provides high welding and technological properties of the electrodes due to improved weld formation, which is achieved by reducing the calcium oxide content in the slag, lacking the tendency of the coating to visor, as the refractoriness of the coating is reduced, the arc stability is increased, and the possibility of welding with alternating current is reduced. alkali metal oxides in feldspar composition, reducing the tendency of the weld metal to form pores, which is achieved by building Gas protection according to another principle in combination with ore-acid coating. And also by increasing the plasticity of the electrode mass during manufacture, since carbon introduced in the form of carbon black, amorphous or crystalline graphite, and so on. excellent plasticizer, which contributes to the absence of cracks and swelling in the electrode coating and

давлени при опрессовке электродов. За счет увеличени прочности покрыти достигают применение меньшего количества жидкого стекла при изготовлении из-за отсутстви в покрытии фaмopa , одновременно это способствует удалению газов из покрыти при подв ливании и термической г бработкегэлектродов.pressure when pressing electrodes. By increasing the durability of the coating, the use of a smaller amount of liquid glass during manufacture is achieved due to the absence of the coating in the coating, at the same time it contributes to the removal of gases from the coating during deposition and thermal treatment of the electrodes.

Кроме этого, предлагаемое покрытие обеспечивает более высокую производительность при сварке за счет увеличени коэффициента наплавки, что достигнуто за счет уменьшени тепла дл диссоциации мрамора, экзо генностью реакций газообразовани (1) - (4) и восстановлением при этIn addition, the proposed coating provides higher welding performance by increasing the deposition rate, which is achieved by reducing heat to dissociate the marble, exogenous gassing reactions (1) - (4) and restoring at this

железа, введением в покрытие железного порошкаiron, the introduction of iron powder into the coating

Отсутствие мрамора в составе покрыти позвол ет снизить содержание водорода в металле шва за счет повышени температуры прокалки электродов.The absence of marble in the composition of the coating reduces the hydrogen content in the weld metal by increasing the temperature of the calcination of the electrodes.

Таким образом, состав электродного покрыти обеспечивает более высокие сварочно-технологические свойства электродов, повышает про ,изводительность процесса сварки, дает плавный переход от шва к основному металлу при сварке в разделку, нетоксично, сохран при этом показатели по механическим свойствам металла шва не ниже допускаемых дл электродов типа Э50.Thus, the composition of the electrode coating provides higher welding-technological properties of the electrodes, increases the productivity of the welding process, gives a smooth transition from the weld to the base metal when welding into a groove, non-toxic, while maintaining indicators of the mechanical properties of the weld metal not lower than electrodes type E50.

Таблиц.а 1Table 1

Продолжение табл. Continued table.

Стабильность Средн Выоо- Высогорени ка ка Склонность к обСкло- Устой- Устойразованию конен чив чин зырька Можно Можно Возможность сварки на переданном токеStability Medium Vysokoreniya ka Tendency to obklo- Resistance- Resistance of the rim of the eye of the spark Can be Possible the possibility of welding on the transmitted current

Та б л и ц That l and c

Т а б л и ix а 4 Сред- Сред- Высо- Высо- Высон н ка ка ка Устой- Устой- Устой- Устой- Устой чив чив чив чив чив Можно Можно Можно Можно МожноTabl ixa 4 Medium Medium High-Vyson kaka ka Resistant - Resistant - Resistant - Resistant - Resistant to Receptive message Can be Possible Possible Possible Possible

Продолжение табл. 4Continued table. four

Т э-в--л tJ ц а 5T-in - l tJ c and 5

Claims

1. The composition of the electrode coating containing fluorspar, ferromanganese, ferrosilicon, ferrotitanium, iron powder, hematite, carbon, different; the fact that, in order to improve the welding and technological properties of the electrodes, the composition additionally contains silica and feldspar in the following ratio of components, wt.%:

Hematite 15-67 Carbon 1,5-7,0 Silica 5-30 Ferromar Ghanaian 5-20 Ferros litsiy 3-10 Ferroti- tan 0.1-8 Iron powder 1,0-20 Field spar 0.5-35 § Fluffy 1 spar Rest cl 2. The composition of p. 1, about t l and - dull so that the attitude FROM hematite content to carbon 1 Tavlyaet 9-11. W "