SU923778A1

SU923778A1 - Способ электрошлаковой сварки1

Info

Publication number: SU923778A1
Application number: SU802970686A
Authority: SU
Inventors: Daniil A Dudko; Viktor L Artamonov; Igor I Sushchuk-Slyusarenko; Ivan I Lychko; Viktor M Khrundzhe; Aleksandr A Moskalenko; Vladimir G Tyukalov
Original assignee: Inst Elektroswarki Patona
Priority date: 1980-07-28
Filing date: 1980-07-28
Publication date: 1982-04-30

Description

Изобретение относится к сварке ( металлов и сплавов.

Известен способ электрошлаковой сварки с применением порошкообразного присадочного металла. Введение металлического порошка или крупки в металлическую ванну при электрошлаковой сварке способствует снятию перегрева металла, возрастанию количества центров кристаллизации и ускорению затвердевания металла шва. Это в свою очередь уменьшает глубину металлической ванны и склонность металла шва к образованию кристаллизационных трещин при достаточно больших скоростях сварки СПВместе с тем указанный способ сварки обладает и рядом существенных недостатков. Во-первых, изготовление металлических порошков является сравнительно трудоемкой операцией, а мелкие частицы порошка адсорбируют на своей поверхности большое количество газов, в том числе

2

кислорода, что ухудшает качество металла шва.

Во-вторых, ввод металлических час — тиц в металлическую ванну весьма затруднен из-за наличия магнитных полей в зоне сварки и "налипания" частиц на стенках полости, через которую осуществляется их ввод. Кроме того, при вводе металлических частиц в металлическую ванну способом свободного осыпания весьма трудно регулировать скорость их ввода в металл ванны из-за удержания этих частиц в шлаке силами поверхностного натяжения, вплоть до полного их расплавления, что полностью исключает эффект поглощения этими частицами тепла из металлической ванны.

Регулирование температуры вводимых частиц с целью регулирования их охлаждающего эффекта и изменения степени их воздействия на скорость кристаллизации металла при указанном способе сварки также весьма сложен,

3 923778

4

так как при предварительном нагреве частиц трудно исключить их усиленное поверхностное окисление и поддерживать постоянной температуру вводимых частиц на протяжении всего процесса сварки.

Цель изобретения - повышение качества сварного соединения путем ускорения охлаждения металлической ванны.

Поставленная цель достигается ι

тем, что в способе электрошлаковой сварки,- при котором в сварочную ванну подают расходуемые электроды и присадочный металл, присадочный металл в виде проволоки подают в сварочную < ванну со скоростью, превышающей скорость ее полного расплавления в шлаковой и металлической ванне.

Ввод нерасплавленной присадочной проволоки в металлическую ванну ₂

так же, как и ввод в нее металлических порошков или крупки, способствует снятию перегрева жидкого металла шва и ускорения его затвердения, что позволяет исключить образо- ₂вание кристаллизационных трещин при достаточно больших скоростях сварки.

Вместе с тем применение проволоки взамен сыпучих металлических материалов позволяет существенно упрос- ₃, тить технологию изготовления макрохолодильников, исключить попадания в металл шва вредных газов, адсорбируемых поверхностью порошков, упростить ввод макрохолодильников в метал3'

лическую ванну, а также в широких пределах регулировать скорость, погружения макрохолодильников в шлаковую и металлическую ванну, а следовательно, и температуру их нагрева. _4|

При этом обеспечивается более высокое качества металла шва и снижается стоимость сварки.

Скорость подачи в сварочную ванну нерасплавляемой присадочной проволоки целесообразно подбирать такой, чтобы температура ее нагрева за время прохождения шлаковой ванны была близкой к температуре плавления используемого шлака. При этом обеспечивается полное расплавление корочки шла- ⁵¹ка, затвердевшей на поверхности присадки при входе их в шлаковую ванну, и исключается возможность внесения шлаковых включений в металлическую ванну. ^5:

Нерасплавленная расходуемая присадочная проволока, нагреваясь в шлаковой ванне до температуры, близкой

к температуре плавления шлака, входит в металлическую ванну, и, продолжая нагреваться уже в металлической ванне, отбирает избыточное тепло от жидкого металла.

Изгибаясь после соприкосновения с дном металлической ванны нерасплавляемая присадочная проволока укладывается на дно металлической ванны.

При этом возможно частичное расплавление проволоки - макрохолодильника.

Для повышения производительности процесса сварки возможно применение предварительного (до входа в шлаковую ванну) подогрева присадочной проволоки. Регулируя в широких пределах температуру предварительного подогрева нерасплавляемой присадочной проволоки можно в широких пределах изменять скорость ее подачи или ее температуру при входе в металлическую ванну.

На фиг. 1 изображен продольный · разрез сварного шва, выполняемого электрошлаковой сваркой с использованием проволочных расходуемых электродов; на фиг. 2 - то же с применением массивного расплавляемого расходуемого электрода.

Расходуемые проволочные электроды 1 (фиг. 1) подключены к источнику 2 тока и при подаче в шлаковую ванну 3 со скоростью V4 расплавляются. Капли жидкого металла образуют металлическую ванну 4. Средний электродприсадка 5 либо подключается к источнику тока через регулируемое сопротивление 6, подается в сварочную ванну со скоростью V <], либо отключается от источника и подается в ванну со скоростью V. Присадочная проволока не расплавляется ни в шлаковой, ни в металлической ванне, а укладывается на дно металлической ванны, отбирая при этом тепло от жидкого металла и ускоряя его затвердение.

При электрошлаковой сварке с применением массивного расплавляемого расходуемого электрода 1 (фиг. 2) подключают электрод к источнику 2¹тока, а проволочный нерасплавляемый электрод 3' можно подключать к вело-, могательному источнику 4' тока.

Возможно применение и других известных схем подключения расплавляемых и нерасплйвляемых электродов

к источникам тока.

5 923778 6

Пример. Пластины из Ст. 3 толщиной 100 мм сваривают электрошлаковой сваркой одной электродной проволокой диаметром 3 мм, подключенной к трансформатору ТШС-3000/3 и 5 расплавляемый со скоростью 500 м/ч. Приняв начальную температуру жидкой металлической ванны равной 1б00°С, температуру начала кристаллизации стали 1500^С, температуру плавления используемого шлака и начальную температуру макрохолодильника 1300°С, а теплоемкость стали - 0,138 ккал/кга хград., расчетом устанавливают, что для снятия перегрева жидкой металлической ванны в нее необходимо вводить макрохолодильник в количестве

_т_ 0,138(1600-1500) '100 _ _сп9,

'0,138 (150”0-Т30‘0) ~ ⁵⁰*

от массы жидкой сталиСчитая, что ³⁰примерно половина объема жидкой металлической ванны образуется за счет расплавленной электродной проволоки, то масса макрохолодильника должна быть примерно равной массе рас- ³⁵плавляемого расходуемого электрода, или половине общей массы электродного и присадочного металла.

Учитывая полученные расчетные данные для сварки рекомендуется 30

использовать две дополнительные нерасплавляемые сварочные проволоки диаметром 2 мм, не подключенные к сварочному трансформатору и подаваемые в центр сварочной ванны со ско- 35 ростыо 550 м/ч. Отношение массы нерасплавляемых проволок и расплавляемой составляет 0,98, а скорость сварки должна быть равна

2,8 м/ч. При обычном способе ЭШС 40 с такой скоростью в шве обнаруживаются трещины.

предлагаемый способ электрошлаковой сварки может· быть использован для соединения заготовок из сталей, 45 сплавов и цветных металлов.

Основная идея изобретения может быть также использована в металлургии при отливке крупных металлических слитков.

Использование предлагаемого способа .сварки металла больших толщин позволяет при незначительном усовершенствовании существующего оборудования в 2-5 раз увеличить скорость свар ки, уменьшить в 1,5-2 раза удельный расход электроэнергии, и улучшить качество металла шва за счет измельчения его структуры и улучшения свойства.

В случае использования проволочных макрохолодильников при отливке крупных слитков в изложницы, способы непрерывной разливки или электрошлакового переплава экономический эффект от уменьшения дефектов структуры центральной части слитков и уменьшения брака на 2-5% за счет замены кусковых или порошковых макрохолодильни1*ков проволочными составляет ориентировочно 5¾ себестоимости 1 т выплавленного металла.

Claims

Формула изобретения

Способ электрошлаковой сварки, при котором производят подачу в шлаковую ванну расходуемых электродов и присадочного металла, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварного соединения путем ускорения охлаждения металлической ванны, присадочный металл в виде проволоки подают в сварочную ванну со скоростью, превышающей скорость ее полного расплавления в шлаковой и металлической ванне.