SU1754380A1 - Электродное покрытие - Google Patents

Abstract

Использование: ручна  дугова  сварка углеродистых и низколегированных сталей во всех пространственных положени х в различных отрасл х машиностроени . Электродное покрытие содержит карбонаты , плавиковый шпат, ферросилиций, ферромарганец , ферротитан. рутиловый концентрат, двуокись циркони , гематит, графит, алюмосодержаший компонент, железный порошок и пластификатор. Ферросилиций введен в состав в виде 15%-ного ферросплава, при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбонаты 20 - 34; плавиковый шпат 14 - 19; концентрат рутиловый 8-16; двуокись циркони  3 - 10; ферромарганец 2-8; ферросилиций 15%- ный 6 - 14; гематит 2 - 6; графит 0.1 - 0,5г ферротитан 2 - 5; алюмосодержащий компонент 0,1 - 5; пластификатор 0,5 - 3; железный порошок - остальное. Содержание гематита, ферросилици  15%-ного и карбонатов вз то соответственно в соотношении 1:(1,4 - 6):(4.4 - 16). 2 з.п.ф-лы, 2 табл. & Ј

Description

Изобретение относитс  к сварке, а именно к составу электродного покрыти , примен емого преимущественно дл  сварки углеродистых и низколегированных сталей во всех пространственных положени х в различных отрасл х машиностроени , в частности дл  сварки узлов и оборудовани  АЭС.

Известен электрод с низководородистым покрытием, предназначенный дл  сварки горизонтальных швов, а также швов, расположенных под углом 5 - 25° к горизонту (на спуск и на подъем), в состав покрыти  которого вход т

Двуокись циркони 8-25

Двуокись кремни 8-18

Фторид металла0,5 - 4

Карбонат кальци  + карбонат магни 

Железный порошок

Кремний

Марганец

Гематит

Магний или сплав

алюмомагниевый

10-24

20-50

0,2 - 2,8

3-10

1.5

0,2-1,5

а

ь со

00

о

Оксид щелочного металла 1-5 Органическа  св зка 1,5

При эом отношении СаСОз:МдСОз

0,15 - 0,30; фторид металла: (СаСОз +

+МдСОз) - 0.02 - 0,4 и Sl:(CaCOs + МдСОз)

0,117.

Состав обмазки данного электрода

позвол ет достичь хорошего качества электродного покрыти , однако осуществление процесса сварки в вертикальном и потолочном положени х не представл етс  возможным .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  состав электродного покрыти , преимущественно дл  сварки низколегированных сталей, содержащий следующие компоненты, мас.%:

Мрамор35-40

Рутил12-18

Ферросилиций6-9

Ферромарганец5-8

Ферротитан1-4

Железный порошок 5-10

Гематит1,9-6

Графит0,1-0,5

Плавиковый шпат Остальное

При этом отношение графита к гематиту выбрано в пределах 0,05 - 0,2.

Состав известного покрыти  электрода не обеспечивает необходимого качества покрыти  из-за высокого содержани  в нем мрамора и наличи  ферросилици  45%, который даже после пассивировани  вызывает вспухание и растрескивание при взаимодействии с жидким стеклом. Кроме того, сварка в вертикальном и потолочном положени х вызывает существенные затруднени , а сварка в этих положени х в разделку практически невозможна из-за стекани  металла, т.е. образовани  наплывов и подрезов.

Целью изобретени   вл етс  повышение сварочного-технологических свойств электродного покрыти  и его качества за счет улучшени  технологичности .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что электродное покрытие, включающее карбонаты , плавиковый шпат, рутиловый концентрат , двуокись циркони , ферромарганец, ферросилиций 15%-ный, гематит, графит, Ферротитан, алюмосодержащий компонент , железный порошок и пластификатор, содержит компоненты в следующем соотношении , мас.%:

Карбонаты20-34

Плавиковый шпат14-19

Рутиловый концентрат 8-16 Двуокись циркони 3-10

Ферромарганец2-8

Ферросилиций 15%-ный 6-14 Гематит2-6

Графит0,1 -0,5

Ферротитан2 - 5

Алюмосодержащий компонентО, I - 5

Пластификатор0,5 - 3

Железный порошок Ос альное

При этом содержание гематита, ферросилици  15%-ного и карбонатов вз то соответственно в соотношении 1:1,4 - 6:4,4 - 16. Коэффициент массы покрыти  электрода составл ет 50 - 60%. Электродное покрытие

содержит в качестве алюмосодержащего

компонента алюминиевый порошок и/или

алюминиевую лигатуру и/или криолит.

Предлагаемый состав электродного по0 крыти  обеспечивает повышение качества этого покрыти , выражающегос  в уменьшении брака при опрессовке, прокалке, транспортировке и повторной прокалке электродов перед употреблением за счет от5 сутстви  вспухани  и снижени  количества дефектов покрыти : сколов, трещин, вм тин , надрывов, задиров и др. Кроме того, улучшаетс  отделимость шлаковой корки и уменьшаетс  склонность к лорообразова0 нию.

Введение в состав покрыти  гематита, ферросилици  15%-ного и карбонатов в указанном соотношении позвол ет повысить качество электродного покрыти  путем

5 улучшени  реологических свойств обмазочной массы при нанесении ее на стержень, а также за счет устранени  вспухани  и растрескивани  электродного покрыти  в процессе изготовлени ,

0 Отклонени  в большую или меньшую сторону от предлагаемого соотношени  гематита , ферросилици  15%-ного и карбонатов (1:(1,4 - 6):(4,4 - 16) привод т к нарушению баланса при взаимодействии

5 компонентов покрыти  с жидким стеклом, а также нарушению процесса изготовлени  в целом, что ведет к возникновению надрывов , задиров и растрескиванию в процессе подв ливани  и прокалки, сколов и других

0 механических дефектов при транспортировке . Кроме того, несоблюдение указанного соотношени  делает невозможной сварку в вертикальном и потолочном положени х и ведет к повышению веро тности образова5 ни  пор.

Возможность получени  одинакового соотношени  гематита, ферросилици  и карбонатов в предлагаемом покрытии и покрытии-прототипе не обеспечивает высоко0 го качества последнего, так как оно характеризуетс  более высоким содержанием мрамора, а также содержит ферросилиций 45%-ный, а не 15%-ный, Частички ферросилици  45%-ного имеют неправиль5 ную остроугольную форму, что ухудшает реологические свойства обмазочной массы и затрудн ет опрессовку. В противоположность этому ферросилиций 15%-ный представл ет собой гранулированный ферросплав, частички которого имеют правильную сфероидальную форму, что обеспечивает хорошую опрессовку.

Улучшение реологических свойств обмазочной массы достигаетс  при введении в состав покрыти  гематита, характеризующегос  мелкодисперсностью. Гематит заполн ет микропустоты между частичками остальных компонентов и выполн ет функции смазки, облегча  экструзию обмазочной массы при опрессовке электродов. Этот эффект не наблюдаетс , если содержание гематита в покрытии ниже 2%. При содержании гематита в покрытии свыше 6% ухуд- шаюте  механические свойства наплавленного металла вследствие насыщени  его кислородом, а также увеличиваетс  разбрызгивание. Отсутствие вспухани  и растрескивани  вызвано введением в покрытие ферросилици  15%-ного, который не взаимодействует с жидким стеклом , как это имеет место при использований даже пассивированного ферросилици  45%-ного. Содержание ферросилици  15%- ного в покрытии должно быть свыше 6%, так как при меньшем его количестве возрастает веро тность возникновени  пористости. При содержании 15%-ного ферросилици  в покрытии свыше 14% увеличиваетс  содержание кремни  в наплавленном металле, что ведет к ухудшению качества наплавленного металла.

Уменьшение количества карбонатов в покрытии благотворно сказываетс  на реологических свойствах обмазочной массы. Но наличие их в покрытии ниже 20% повышает склонность металла шва к порообразованию вследствие недостаточной газовой защиты. При содержании карбонатов в покрытии свыше 34% ухудшаютс  реологические свойства обмазочной массы, так как они хуже других компонентов, примен емых в электродном производстве, смачиваютс  жидким стеклом. Вследствие этого дл  обеспечени  необходимой пластичности обмазочной массы в нее надо вводить повышенное количество жидкого стекла, что затрудн ет удаление влаги из покрыти  в процессе сушки и прокалки. Это приводит к образованию трещин на поверхности покрыти  и его вспуханию. Подбор карбонатов дл  введени  в электродное покрытие осуществл етс  на основании анализа их физических свойств, степени токсичности и стоимости. В результате этой работы были выбраны мрамор, доломит и магнезит.

При содержании плавикового шпата в покрытии менее 14% повышаетс  веро тность образовани  пор в наплавленном металле . Увеличение содержани  плавикового

шпата в покрытии выше 19% ведет к ухудшению сварочно-технологических свойств; снижаетс  стабильность горени  дуги, ухудшаетс  укрываемость валика шлаком.

Рутиловый концентрат введен в состав

покрыти  дл  обеспечени  шлаковой защиты расплавленного металла на стадии капли и в сварочной ванне от вли ни  окружающей атмосферы. При содержании рутилово0 го концентрата в покрытии ниже 8% наблюдаетс  насыщение металла шва газами . При содержании рутилового концентрата в покрытии свыше 16% происходит забегание лака при сварке в узкую разделку

5 из-за повышени  его жидкотекучести, в результате чего нарушаетс  процесс сварки.

Двуокись циркони  введена в состав покрыти  с целькГ улучшени  отделимости шлаковой корки и повышени  стабильности

0 горени  дуги. Содержимое двуокиси циркони  в покрытии менее 3% ведет к ухудшению отделимости шлаковой корки. При содержании двуокиси циркони  в покрытии выше 10% ухудшаетс  формирование шва.

5 При содержании ферромарганца в покрытии ниже 2% не обеспечиваетс  необходимый уровень раскислени  металла шва и повышаетс  склонность к порообразованию . При увеличении содержани  ферро0 марганца выше8% ухудшаетс  отделимость шлаковой корки, а также возникает опасность загр знени  наплавленного металла шлаковыми включени ми.

Введение в состав покрыти  ферротита5 на обеспечивает необходимое раскисление металла шва и позвол ет улучшить его механические характеристики при отрицательных температурах. При содержании ферротитана в покрытии менее 2% возника0 ет возможность порообразовани  вследствие недостаточного раскислени  наплавленного металла. При содержании ферротитана в покрытии свыше 5% возникает неравномерное легирование наллав5 ленного металла титаном, вызывающее снижение ударной в зкости при отрицательных температурах.

Введение в состав покрыти  графита способствует улучшению переноса расплав0 ленного металла через дуговой промежуток за счет измельчени  капли. При содержании графита в покрытии менее 0,1% положительного эффекта не наблюдаетс . При содержании графита в покрытии более 0,5%

5 происходит науглераживание металла шва, ведущее к потере пластичности. Кроме того, увеличиваетс  разбрызгивание металла в процессе сварки.

Алюмосодержащий компонент вводитс  в состав покрыти  дл  улучшени  отделимости шлаковой корки. С целью определени  конкретного алюмосодержащего компонента были проведены исследовани , показавшие, что положительный эффект достигаетс  при введении в электродное покрытие алюминиевого порошка, алюмомагниевой лигатуры и криолита. При введении других компонентов ухудшились либо отделимость шлаковой корки, либо стабильность горени  дуги, либо увеличилось разбрызгивание. При содержании названных компонентов менее нижнего предела положительный эффект не наблюдаетс , а превышение верхнего предела ведет к увеличению разбрызгивани  и ухудшению стабильности горени  дуги.

Пластификаторы, содержащиес  в покрытии в указанных пределах, обеспечивают технологичность массы, необходимую дл  изготовлени  электродов на современных прессах высокого давлени . В качестве пластификаторов могут быть использованы поташ, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), слюда, измельченный силикат натри  растворимый , сода кальцинированна . При содержании пластификатора в покрытии менее 0,5% опрессовка электродов затрудн етс . При содержании пластификатора в покрытии более 3% недопустимо возрастает содержание водорода в наплавленном металле.

Введенный в состав покрыти  железный порошок положительно вли ет на стабильность горени  дуги. Кроме того, он повышает коэффициент наплавки электрода .

Изготовление электродов производилось на прессах высокого давлени  модели АОЭ-1.

Было изготовлено 11 вариантов электродного покрыти . Обмазочна  масса наносилась на стержень из низкоуглеродистой проволоки марки Св-08 диаметром 4,0 мм. Диаметр калибрующей втулки составл л 6,4 мм. Коэффициент массы покрыти  находилс  в пределах 50-60% и конкретна  величина его зависела от количества металлической составл ющей электродного покрыти .

Составы электродных покрытий приведены в табл.1. Составы 1 и 2 соответствуют составу прототипа. При этом состав Т обладает наилучшим качеством покрыти , а состав 2 имеет такое же, как в составе 3 соотношение гематита, ферросилици  с карбонатов. Составы 3-7 соответствуют среднему и предельным значени м, а составы 8 - 11 - запредельным значени м.

Оценку качества электродного покрыти  проводили по критери м, указанным в

ГОСТ9466-75: наличию вздутий и наплывов, наличию и длине поверхностных трещин, местных сетчатых растрескиваний и зади- ров, прочности покрыти  и др. Кроме того,

по данному ГОСТу проводили оценку допустимых пространственных положений сварки . При опрессовке электродов было определено оптимальное удельное давление на обмазочную массу, гарантирующее

качественное ее нанесение на стержень. Оно составл ет 147 - 294 МПа. Увеличение удельного давлени  опрессовки выше указанного предела повышает веро тность неравномерного нанесени  обмазочной

массы на стержень и, как следствие, возникновение эксцентриситета. Кроме того, на концах электрода по вл ютс  задиры.

Результаты оценки качества электродного покрыти  и их сварочно-технологических свойств, проведенной по дес тибалльной шкале, занесены в табл.2.

Как показывают результаты, приведенные в табл.2, электроды 3-7, обладающие составом покрыти , в котором соблюдаетс 

указанное соотношение, а компоненты вз ты в заданных пределах, обладают электродным покрытием более высокого по сравнению с прототипом качества и обеспечивают сварку во всех пространственных

положени х.

Составы 8 и 9 не обеспечивают высокого качества электродного покрыти  и возможность осуществлени  процесса сварки в вертикальном и потолочном положени х,

так как в них не соблюдаетс  указанное соотношение между гематитом, ферросилицием 15%-ным и карбонатами (1:1,4 - 6:4,4, - 16).

Электроды с составами покрытий 10 и

11 не обеспечивают необходимого качества покрыти  и высоких сварочно-технологиче- ских свойств, так как содержание гематита , ферросилици  15%-ного и карбонатов не соответствует указанным пределам. Кроме

того, состав 9 обладает склонностью к пористости из-за низкого содержани  карбонатов и ферросилици  15%-ного, плохими отделимостью шлака из-за высокого содержани  ферромарганца и формированием

шва из-за высокого содержани  окиси циркони , повышенным разбрызгиванием из- за высокого содержани  алюмосодержащих компонентов, низкой стабильностью горени  дуги из-за высокого содержани  плавикового шпата и забеганием шлака во врем  сварки в разделку из-за высокого содержани  рутилового концентрата. Состав 11 обладает склонностью к порообразованию из-за низкого содержани  плавикового шпата и ферромарганца, плохой отделимостью шлаковой корки из-за низкого содержани  окиси циркони , повышенным разбрызгиванием из-за высокого содержани  графита, забеганием шлака при сварке в разделку из-за высокого содержани  тема- тита. Кроме того, процесс сварки можно вести только в нижнем положении или нижнем в лодочку.

Таким образом, при условии соблюдени  приведенного выше соотношени  меж- ду гематитом, ферросилицием 15%-ным и карбонатами и содержани  компонентов покрыти  в указанных пределах предлагаемое электродное покрытие обеспечивает повышение сварочно-технологических свойств электродного покрыти  и его качества .

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Электродное покрытие преимущественно дл  сварки углеродистых и низколе- гированных сталей, содержащее карбонаты, плавиковый шпат, рутиловый концентрат, ферромарганец, ферросилиций , гематит, графит, ферротитан, железный порошок, отличающеес  тем, что, с целью повышени  сварочно-технологических свойств и качества электродного покрыти  за счет улучшени  его технологичности при обеспечении протекани  процесса сварки во всех пространст-

   венных положени х, оно дополнительно содержит двуокись циркони , алюмосодержа- щий компонент и пластификатор, а ферросилиций введен в виде 15%-ного ферросплава, при следующеем соотношении компонентов покрыти , мас.%: Карбонаты20 - 34

   Плавиковый шпат14-19

   Рутиловый концентрат 8-16 Двуокись циркони 3-10

   Ферромарганец2-8

   Ферросилиций 15%-ный 6-14 Гематит2-6

   Графит0,1-0,5

   Ферротитан2-5

   Алюмосодержащий компонент0,1 - 5,0

   Пластификатор0,5 - 3,0

   Железный порошок Остальное.
2. 2.Покрытие по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что в качестве карбонатов введены мрамор и/или доломит и/или магнезит.
3. 3.Покрытие по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что в качестве алюмосодержащего компонента введены алюминиевый порошок и/или алюмомагниева  лигатура и/или криолит, при этом содержание гематита, ферросилици  15%-ного и карбонатов вз то соответственно в соотношении 1:1,4 - 6:4,4 -16.