SU1088904A1

SU1088904A1 - Ceramic flux for welding low-alloyed steels

Info

Publication number: SU1088904A1
Application number: SU833551226A
Authority: SU
Inventors: Игорь Константинович Походня; Даниил Матвеевич Кушнерев; Виктор Владимирович Головко
Original assignee: Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона
Priority date: 1983-02-11
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1984-04-30

Abstract

КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ, содержащий магнезит обожженный, волластонит , плавиковый гапат, ферромарганец, силикокальций, алюминиевый порошок, двуокись алюмини , компоненты - окислители , отличающийс тем, что, с целью улучшени отделимости шлаковой корки при сварке в глубокую разделку, улучшени формировани металла гава и уменьшени гигроскопичности фхвоса, в качестве компонентов - окислителей флюс содержит ильменитовый концентрат и силикат марганца, а двуокись алюмини введена в виде материала, содержащего не менее 90% oL фазы , при следующем соотношении компонентов , мас.%: 25-35 Магнезит обожженный 12-24 Волластонит Ильменитовый концентрат Силикат марганца Плавиковый шпат Ферромарганец Силикокальций Алюминиевый порошок Материал, содержащий не менее 90% of--фазы 15-25. А1202 причем суммарное содержание ильменитового концентрата и 1/2 силиката 00 00 марганца составл ет 10-20%, суммар ное содержание ферромарганца, силикосо кальци и алюминиевого порошка - 1,52 ,5%, а отношение суммарного содержани магнезита обожженого, d- -фазы и 1/2 волластонита к содержанию плавикового шпата составл ет 6,0-8,6.CERAMIC FLUX FOR WELDING LOW-ALLOY STEELS, containing magnesite, calcined, wollastonite, hydrofluoric hapat, ferromanganese, silicocalcium, aluminum powder, aluminum dioxide, components - oxidizers, characterized in that, in order to improve the separability of the slag, in the air, in the case of heat- ing wax. gava and reducing the hygroscopicity of fvvos, as the components of oxidizing agents, the flux contains ilmenite concentrate and manganese silicate, and aluminum dioxide is introduced as a material, soda burning at least 90% of oL phase, in the following ratio of components, wt.%: 25-35 Magnesite calcined 12-24 Wollastonite Ilmenite concentrate Manganese silicate Fluorspar Ferromanganese Silicocalcium Aluminum powder Material containing at least 90% of - phase 15-25 . A1202, the total content of ilmenite concentrate and 1/2 silicate 00 00 of manganese is 10-20%, the total content of ferromanganese, silico-calcium and aluminum powder is 1.52, 5%, and the ratio of the total magnesite of calcined, d-phase and 1/2 of wollastonite to fluorspar content is 6.0-8.6.

Description

11 Изобретение относитс к сварочным материалам, точнее к флюсам дл механизированной дуговой сварки При сварке низколегированных сталей в тех случа х, когда к сварным соединени м предъ вл ютс повышенные требовани в отношении хладо стойкости металла шва, чаще всего прим(ен готс плавленные флюсы АН-22 AH-J7M и др. 1 . Однако эти флюсы не всегда обеспечивают высокие требовани по удар ной в зкости металла швов при низких температурах. Известен керамический флюс дл сварки ответственных- конструкций Г2}, имеющий следующий состав, мас.%: Плавиковый шпат 6 - 8 Карбонат кальци 30 - 35 Волластонит 8 - 12 Силикат кальци До 7 Ферромарганец 1,6-2 Ферросилиций 1,7 - 2,3 Магнезит14,5-17,5 Двуокись алюмини 3,5 - 4,5 Железный порошок Остальное Однако указанный флюс имеет недостаточно стабильные технологические свойства вследствие высокого со держани мрамора и отсутстви МпО. Известен керамический флюс дл сварки ответственных стальных конструкций С 3 J, имеющий следующий сос тав, мас.%: Глинозем16-28 Плавиковьтй шпат 14-24 Кварцевый песок 8-14 Цирконовьм концентрат 4 - 10 Волластонит2-8 Ферромарганец 4-7 Рутилрвый конце 1трат Остальное Данный флюс обладает высокими с рочно-технологичестсими свойствами, но не обеспечивает достаточно высо кой хладостойкости щвов из-за соде жани во .флюсе цирконового концент та, который приводит к образованию большого количества неметаллически включений в металле шва, снижающих в зкость сварного соединени . Известен керамический флюс дл сварки низколегированньк хладостой ких сталей С 4 , обеспечивающий высокую ударную в зкость сварных сое динений при отрицательных темпера турах и имеющий следующий состав, вес.%: 30-50 Магнезит 2-8 Марганцева руда 1 - 3 Гематит Плавиковый шпат 7-20 Волластонит 10 - 40 Глинозем (двуокись алюмини ) 6..- 20 Мрамор 5-12 Алюминиевый порошок 0,5 - 3 Ферротитан 0,2-5 Ферромарганец 0,2 - 5 Силикокальций 0,1 - 3 Фе р ромолибде н 0,5 - 3 Известный флюс, хот и обеспечивает достаточно высокую хладостойкость металла швов, вьтолненных на низколегированных стал х ( А „ 30-60 Дж/см при - ), не нашел широкого примеени из-за сравнительно невысоких его технологических свойств, трудной тделимости шлаковой корки при сварке ервых проходов многослойных швов, выолненных в глубокой разделке, деектов формировани (особенно при поьШ1ении скорости сварки),и вьгсокой игроскопичности флюса. В этом флюсе в качестве компонентов-окислителей применены мрамор,марганцева руда и гематит. Наличие в этом флюсе от 5 до 12 вес.% мрамора приводит к интенсивному газовьщелению в процессе сварки (из-за диссоциации мрамора), что ухудшает технологические свойства (формирование швов и отделимость шлака, особенно при сварке в глубокой разделке) и санитарно-гигиенические характеристики флюса. Использование в этом флюсе доступных сортов марганцевой руды неизбежно приводит к повьппению содержани фосфора в металле шва. Кроме того, применение во флюсе таких активных окислителей, как мрамор , высшие окислы железа - (гематит) и марганца - Мп02 (марганцева руда) создает высокоокислительную атмосферу в дуге, что требует интенсивного раскислени наплавленного металла. При этом дорогосто щие раскислители используютс нерационально. Кроме того, в этом флюсе используетс обычный глинозем, примен емый в сварочных материалах и поставл емый по ГОСТ 6912-64. Этот глинозем,представл ющий собой полиминеральную смесь различных модификаций A.l20( JA120, ; 1 - Al20,; jS - Al 0 ; ае. - Al2 0 ; AbOg ; а- А120з /Ь - , и лишь до 30% d.- AljrO), вл етс чрезвычайно гигроскопичным материалом. Он плохо смачиваетс жидким стеклом , что затрудн ет процесс гранулировани керамических флюсов методом окомковани . Цель изобретени - улучшение отделимости шлаковой корки в сварке в глубокую разделку, улучшение формировани металла шва и уменьшение гигроскопичности флюса. Поставленна цель достигаетс тем, что керамический флюс дл свар ки низколегированных сталей, содержащий магнезит, обожженный, волласт кит, плавиковый шпат, ферромарганец силикокальций, алюминиевый порошок, двуокись алюмини и компоненты-окис лители, в качестве последних содержит ильменитовьй концентрат и силикат марганца, при этом двуокись алю мини введена в виде материала, содержащего не менее 90% ot-фазы А CU а компоненты флюса вз ты в следующе соотношении, мас.%: Магнезит обожженньй 25-35 Волластонит12 - 24 Плавиковый шпат 6-10 Ферромарганец 0,4 - 2,3 Силикокальций 0,1 - 1,3 Алюминиевый порошокО - Ильмен товый концентрат Силикат марганца Материал, содержащий не менее 90% d-фазы 2 причем суммарное содержание ильменитового концентрата и 1/2 силиката марганца составл ет 10-20 мас.%, суммарное содержание ферромарганца, силикокальци и алюминиевого порощ.ка - 1,5-2,5 мас.%, а отношение сум марного содержани магнезита обожже ного, о -фазы AloOi и 1/2 волластонита к содержанию плавикового шпата составл ет 6,0-8,6%. В предлагаемом флюсе с целью сни жени его гигроскопичности и облегчени технологии изготовлени (что входит в пон тие сварочно-технологи ческих свойств флюса) применен компонент , содержащий не менее 95% .ot- , (например, электрокорунд или высокопрокаленный глинозем). 1 4 . Кроме того, применено комплексное микролегирование, металла шва кальцием и алюминием с ломощью силикокальци (до 1,3 мас,%) и алюминиевого порошка (до 0,8 мас.%), а также дополнительное легирование марганцем за счет ферромарганца, которое позвол ет получать оптимальную структуру металла шва, основной составл кицей которой вл етс игольчатый феррит, что обеспечивает высокую хладостойкость швов при сварке р да низколегированных сталей. Введение в состав флюса ферротитана и ферросилици (как в известном флюсе прототипе ) не позвол ет получить достаточного количества игольчатого феррита в структуре металла швов. Легирование металла шва молибденом и никелем целесообразнее производить с помощью применени проволок, со-, держащих эти элементы, а не ввод ферромолибден и никель во флюс (как это делаетс в изнсестном флюсе-прототипе ), так как значительные количества этих дорогосто щих компонентов неизбежно тер ютс в шлаковой корке. Б предлагаемом флюсе в качестве компонентов-окислителей применены ильменитовый концентрат и силикат марганца, действие которых значи тельно слабее, чем мрамора, марганцевой руды и гематита. Ильменитовый концентрат в отличие от рутила не вл етс дефицитным материалом. Суммарное содержание ильменитового концентрата и 1/2 силиката марганца 10-20 мас.%. Данного количества окислителей достаточно дл создани услоВИЙ перехода сульфидных включений пленочного типа в металле шва в глобул рные оксисульфиды, что способствует улучшению механических свойств сварного соединени . С целью снижени содержани кислорода в шве, ухудшающего в зкость металла, в состав флюса ввод т раскислители . Наличие вьш1еуказанного количества раскислителей во флюсе обеспечивает получение оптимального химического состава металла шва,обладающего высокими механическими свойствами при низких температурах, и вл етс достаточным дл раскислени металла св арочной ванны. Сварочно-технологические характеристики флюсов во многом определ - , ютс их физико-химическими свойствами . Одними из наиболее важных пока .зателей вл ютс температура плавлени шлака и его в зкость в расплавленном состо нии при температуре, близкой к температуре кристаллизации металла шва. Вводимые в состав флюса такие шлакообразующие компоненты, как обожженный магнезит,электроплавленный корунд и частично волластонит, порьшают температуру плавлени флюса и в зкость шлака при ,а плавиковый фпат снижает как температуру плавлени флюса,так и в зкость шлака,11 The invention relates to welding materials, more precisely to fluxes for mechanized arc welding. When welding low-alloy steels in those cases when increased requirements are made to the welded joints with respect to the cold resistance of the weld metal, most often it is used (EN-fused fluxes AN 22 AH-J7M, etc. 1. However, these fluxes do not always meet the high demands on the toughness of the weld metal at low temperatures. A ceramic flux is known for welding critical structures G2}, which has the following composition, in wt.%: Plav Iky spar 6 - 8 Calcium carbonate 30 - 35 Wollastonite 8 - 12 Calcium silicate Up to 7 Ferromanganese 1.6-2 Ferrosilicon 1.7 - 2.3 Magnesite14.5-17.5 Aluminum dioxide 3.5 - 4.5 Iron powder Else However, this flux has insufficiently stable technological properties due to high marble content and lack of MpO. Ceramic flux is known for welding critical steel structures C 3 J, which has the following composition, in wt.%: Alumina 16-28 Fluorspar 14-24 Quartz sand 8 -14 Zircon concentrate 4 - 10 Wollastonite2-8 Ferromanganese 4-7 Rutilr The end of the 1 st remaining Eliminate This flux possesses high properties with excellent technological properties, but does not provide a sufficiently high cold resistance of the chvs due to the presence in the flux of zircon concentrate, which leads to the formation of a large number of non-metallic inclusions in the weld metal, reducing the viscosity of the welded compounds. Ceramic flux for welding low alloyed cold steels С 4 is known, providing high impact strength of welded joints at negative temperatures and having the following composition, wt.%: 30-50 Magnesite 2-8 Manganese ore 1 - 3 Hematite Fluorspar 7- 20 Wollastonite 10 - 40 Alumina (aluminum dioxide) 6 ..- 20 Marble 5-12 Aluminum powder 0.5 - 3 Ferrotitanium 0.2-5 Ferromanganese 0.2 - 5 Silico-calcium 0.1 - 3 Fe rromolybde n 0, 5 - 3 Known flux, although it provides a sufficiently high cold-resistance of the metal of the welds, filled to low-altitude The baths became x (А „30-60 J / cm with -), did not find a wide use because of its relatively low technological properties, difficult separation of the slag crust when welding the first passes of multilayer welds made in deep cutting, forming decks (especially when welding speed), and high flux igroscopicity. In this flux, marble, manganese ore and hematite are used as oxidizing components. The presence of from 5 to 12 wt.% Of marble in this flux leads to intensive gas-cracking during the welding process (due to the dissociation of marble), which impairs technological properties (formation of seams and slag separability, especially when welding in deep cutting) and sanitary-hygienic characteristics flux. The use of available grades of manganese ore in this flux inevitably leads to the phosphorus content in the weld metal. In addition, the use of active oxidizing agents such as marble, higher iron oxides (hematite) and manganese-MnO2 (manganese ore) in the flux creates a highly oxidizing atmosphere in the arc, which requires intensive deoxidation of the weld metal. In this case, costly deoxidizing agents are used irrationally. In addition, this flux uses common alumina used in welding materials and supplied in accordance with GOST 6912-64. This alumina, which is a polymineral mixture of various modifications of A.l20 (JA120,; 1 - Al20 ,; jS - Al 0; ae. - Al2 0; AbOg; a - A1203 / b -, and only up to 30% d.- AljrO) is an extremely hygroscopic material. It is poorly wetted by liquid glass, which makes it difficult to granulate ceramic fluxes by the method of pelletizing. The purpose of the invention is to improve the separability of the slag crust in deep-seam welding, improving the formation of the weld metal and reducing the hygroscopicity of the flux. The goal is achieved by the fact that ceramic flux for welding low-alloyed steels containing magnesite, calcined, wollast kit, fluorspar, ferromanganese silicocalcium, aluminum powder, aluminum dioxide, and oxide components castors, as the latter contains ilmenite concentrate and manganese silicate, This aluminum oxide was introduced in the form of a material containing at least 90% ot-phase A CU and the flux components are taken in the following ratio, wt%: Magnesite roasted 25-35 Wollastonite 12 - 24 Fluorspar 6-10 Ferromargan c 0.4 - 2.3 Silicocalcium 0.1 - 1.3 Aluminum powder O - Ilmente concentrate Manganese silicate A material containing at least 90% d-phase 2, the total content of ilmenite concentrate and 1/2 manganese silicate is 10- 20 wt.%, The total content of ferromanganese, silicocalcium and aluminum powder is 1.5-2.5 wt.%, And the ratio of the total content of calcined magnesite, o-phase AloOi and 1/2 of wollastonite to fluorspar content em 6,0-8,6%. In the proposed flux, in order to reduce its hygroscopicity and ease of manufacturing technology (which is included in the concept of the welding-technological properties of the flux), a component containing at least 95% .ot- (for example, electrocorundum or high-grade alumina) is used. 14 . In addition, the complex microalloying of the weld metal with calcium and aluminum with the use of silicocalcium (up to 1.3 wt.%) And aluminum powder (up to 0.8 wt.%), As well as additional doping with manganese due to ferromanganese, which allows The optimal structure of the weld metal, the main component of which is needle ferrite, which ensures high cold resistance of the welds when welding a number of low alloy steels. The introduction of ferrotitanium and ferrosilicon into the composition of the flux (as in the prototype known flux) does not allow obtaining a sufficient amount of acicular ferrite in the structure of the weld metal. Doping of the weld metal with molybdenum and nickel is more expedient to do with the use of wires containing these elements, rather than putting ferromolybdenum and nickel into the flux (as is done in an external flux of the prototype), since significant amounts of these expensive components inevitably lose in the slag crust. In the proposed flux, ilmenite concentrate and manganese silicate are used as oxidizing components, the effect of which is much weaker than marble, manganese ore and hematite. Ilmenite concentrate, unlike rutile, is not a deficient material. The total content of ilmenite concentrate and 1/2 manganese silicate is 10-20 wt.%. This amount of oxidizing agents is sufficient to create the conditions for the transition of film-type sulfide inclusions in the weld metal to globular oxysulfides, which contributes to the improvement of the mechanical properties of the welded joint. In order to reduce the oxygen content in the weld, which impairs the viscosity of the metal, deoxidizing agents are introduced into the composition of the flux. The presence of the indicated amount of deoxidizing agents in the flux ensures the optimum chemical composition of the weld metal, which has high mechanical properties at low temperatures, and is sufficient for deoxidation of the metal of the arch bath. The welding-technological characteristics of fluxes are largely determined by their physicochemical properties. One of the most important indicators is the melting point of the slag and its viscosity in the molten state at a temperature close to the crystallization temperature of the weld metal. Slag-forming components, such as calcined magnesite, electrofused corundum and partially wollastonite, introduced into the composition of the flux, reduce the melting point of the flux and the viscosity of the slag, while fluoride flux decreases both the melting point of the flux and the viscosity of the slag,

В табл.1 приведены варианты состава флюса, которые подвергались испытани м. Под этимифлюсами бьши получены сварные соединени из низколегированных сталей 09Г2С, 1ОХСНД и 15Г2АФД ПС.Table 1 shows the variants of the composition of the flux, which were subjected to tests. Under the efluxes of the weld, welded joints were obtained from low alloyed steels 09Г2С, 1ОХСНД and 15Г2АФД ПС.

Химический состав и механические характеристики металла швов приведены в табл.2-4.The chemical composition and mechanical characteristics of the weld metal are given in Tables 2–4.

Как видно из приведенных данных, предлагаемый флюс имеет хорошие технологические свойства и обеспечивает высокий уровень ударной в зкос ти металла шва при отрицательных температурах. Флюс должен найти широкое применение дл сварки ответственных узлов металлоконструкций из низколегированных сталей взамен керамического флюса СЧ выбранного в качестве базового объекта. При этом будет получен значительный экономический эффект по сравнению с использованием базового объекта за счет снижени стоимости шихты флюса (отсутстви в ней ферромолибдена), возможности снижени трудоемкости сварки в результате более легкой отделимости шлаковой корки, возможности повышени производительности сварки,а также меньшего расхода флюса .As can be seen from the above data, the proposed flux has good technological properties and provides a high level of impact resistance of the weld metal at negative temperatures. The flux should be widely used for welding critical components of metal structures of low alloyed steels instead of the ceramic medium flux selected as the base object. In this case, a significant economic effect will be obtained compared to the use of the base object due to the reduction in the cost of the flux charge (no ferromolybdenum in it), the possibility of reducing the labor intensity of welding as a result of easier separability of the slag crust, the possibility of increasing the welding performance, as well as lower consumption of flux.

ТаблицаTable

агнезит обожженный 35 25 27burnt agnesite 35 25 27

Корунд электроплавлен- ньйCorundum electroplating

Силикат марганца ВолластонитManganese silicate Wollastonite

ИльменитовыйIlmenite

концентрат484concentrate484

Плавиковый шпат 8610Fluorspar 8610

Ферромарганец11,51,4Ferromanganese11,51,4

Снликокальдий0,80,60,5Snlicocalde 0,80,60,5

А.томиниевый порошок0,50,40,1A. Thomium powder 0.50, 40.1

31,2 32,731.2 32.7

3434

22,5 15 25 12 16 12 16 16 12 Химический состав металла пгеов, полученных при сварке22.5 15 25 12 16 12 16 16 12 The chemical composition of the metal pgeow obtained during welding

под предлагаемым флюсом (мас.%)under the proposed flux (wt.%)

СВ-10Г24SV-10G24

0,088 1,800,33н/о0.088 1.800.33 n / a

СВ-08МХ6SV-08MH6

0,079 1,100,330,190.079 1,100,330,19

Св-ОВХМ5St.-OVHM5

0,082 1,300,440,200.082 1,300,440.20

Св-ЮНМА3Sv-unma3

0,090 1,420,220,250.090 1,420,220,25

Св-1ОГ2Sv-1OG2

0,101 1,420,30н/о0.101 1.420.30 n / a

0,093 1,400,33н/о0,093 1,400,33n / o

Св-1ОНМА 6St-1ONMA 6

0,121 1,460,200,19 Прочностные характеристики металла швов, испытуемым флюсом Примечани0,121 1,460,200,19 Strength characteristics of weld metal, flux under test Note

Таблица 2 table 2

н/о 0,075 0,015 0,019 н/о 0,800 0,016 0,017 н/о 0,310 0,015 0,018 0,18 0,07 6,014 0,016n / o 0.075 0.015 0.019 n / o 0.800 0.016 0.017 n / o 0.310 0.015 0.018 0.18 0.07 6.014 0.016

0,21 0,30 0,016 0,013 0,190,380 0,018 0,012 0,230,083 0,016 0,017 е: В таблице приведены данные испытаний не менее чем трех образцов по ГОСТ6996-66 тип П. В числителе показаны минимальное и максимальное, а в знаменателе среднее значение результатов испытаний образцов. Таблица 3 полученных при сварке под Ударн а в зкость металла швов, полученных 0.21 0.30 0,016 0,013 0,190,380 0,018 0,012 0,230,083 0,016 0,017 e: The table shows the test data of at least three samples according to GOST 6996-66 type P. The numerator shows the minimum and maximum, and in the denominator the average value of test results of samples. Table 3 obtained by welding under the impact strength of the weld metal obtained

Св-1рГ2 Примечание :Sv-1rG2 Note:

104-124104-124

72-10272-102

20-5120-51

205-232 В таблице приведены данные не менее чем трех образцов по ГОСТ 6996-66 тип.УТ. И числителе показаны минимальное и максимальное, а в знаменателе - среднее значение результатов испытаний образцов. Таблица 4 при сварке под испытуемым флюсом205-232 The table shows the data of at least three samples according to GOST 6996-66 type. UT. And the numerator shows the minimum and maximum, and in the denominator - the average value of the test results of samples. Table 4 when welding under the test flux

Claims

CERAMIC FLUX FOR WELDING OF LOW-ALLOYED STEELS, containing calcined magnesite, wollastonite, fluorspar, ferromanganese, silicocalcium, aluminum powder, aluminum dioxide, oxidizing components, characterized in that, in order to improve the separability of the slag crust during deep cutting, the weld metal and reduce the hygroscopicity of the phnos, as components - oxidizing agents, the flux contains ilmenite concentrate and manganese silicate, and aluminum dioxide is introduced in the form of a material containing less than 90% 'o / - phase Al ^ Oj, in the following ratio, wt.%:

P Calcined Magnesite 25-35 Wollastonite - 12-24 Ilmenitovy concentrate 4-12 Manganese Silicate 12-24 Fluorspar 6-10 Ferromanganese 0.4-2.3 Silicocalcium Aluminum Pore shock 0.1-0.8 Material containing not less than 90% of the oC phase Al ^ O ^ 15-25,

moreover, the total content of ilmenite concentrate and 1/2 silicate a

Manganese is 10–20%, the total content of ferromanganese, silico-calcium and aluminum powder is 1.5–2.5%, and the ratio of the total content of calcined magnesite, ot-phase A1 ₂ 0 ₃ and 1/2 wollastonite to the content of fluorine the spar is 6.0-8.6.