Состав электродного покрытия
Иллюстрации
Показать всеРеферат
.СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ , содержащий мрамор, плавиковый шпат, ферросилиций, ферромарганец и Pm fOfna 12 4 ферротитан, отличающийся тем, что, с целью улучшения плйстических свойств обмазочной массы и повышения сварочно-технологических свойств электродов, он дополнительно содержит природный волластонит и железный порошок при следующем соотношении компонентов, мае. %: 28-36 Мрамор Плавиковый 18-22 шпат 5-9 Ферросилиций Ферромарганец 2-5 6-8 Ферротитан Природный 7-12 волластонит i Железный пороОстальное шок (Л 46 Фиг.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) 5 65
3(S1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Qfgq)ggт1..г °
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3582390/25-27; 3579725/27 (22) 18.04.83 (46) 30.07 84. Бюл. 9 28 (72) И.К.Походня, В.Н,Горпенюк, В.Д. Макаренко, A. Е.Марченко, В.Е.Пономарев и В.С.Ворошило (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е. О. Патона (53) 621.791.04 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 265324, кл. В 23 К 35/365, 1968.
2. Патент США )) 2435504, кл. 148-24, 1948 (прототип) . ферротитан, отличающийся
- тем, что, с целью улучшения пластических свойств обмазочной массы и повышения сварочно-технологических свойств электродов, он дополнительно содержит природный волластонит и железный порошок при следующем соотношении компонентов, мас. Ъ:
Мрамор 28-36
Плавиковый шпат 18-22
Ферросилиций 5-9
Ферромарганец 2-5
Ферротитан 6 вЂ
Природный волластонит 7-12
Железный порошок (54) (57) f.COCTAВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ, содержащий мрамор, пл ави к овый шпат, ферросилиций, ферромарганец и
Остальное
Цдх!9 gg
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1105288
Ферросилиций
Ферротитан
Природный волластонит
Иттрий в порошке
Железный порошок
5-7
6-8
8-10
0,5-1,0
Остальное отличаюсодержит приани з оди амет ри2. Состав поп, 1, отли ч аюшийся тем, что, с целью обеспечения стабильности горения дуги и повышения ударной вязкости металла шва при отрицательных температурах, он дополнительно содержит полевой шпат и иттрий в порошке при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Мрамор 28-32
Плавиковый шпат 20-22
Полевой шпат 5-7
Ферромарганец 2-3
Изобретение относится к дуговой сварке плавлением и может быть использовано в производстве сварочных электродов и сварных конструкций.
При сварке конструкций из низко 5 и среднеуглеродистых низколегированных сталей применяют электроды с основным видом покрытия. Совершенные по своим металлургическим характеристикам и свойствам сварных соединений существующие покрытия электродов этого вида характеризуются низкими пластическими свойст вами обмаз очной массы электродов основного вида, затрудняющими изготовление их на поточных линиях пресс-конвейерная печь и вызывающими, как правило, дефекты электродов при изготовлении, такие как трещины, эксцентричность и низкая прочность покрытия.
Пластические свойства обмаэочным 20 массам придают минеральные и органические пластификаторы (природная слюда, целлюлоза, бентонит, каолин, тальк, карбоксиметилцеллюлоза). Однако большинство таких веществ является источником водорода в Электродах с покрытием основного вида и поэтому количество их обычно ограничено, в связи с чем мала и их эффективность.
Разработанные пластификаторы обма- 30 зочных масс — слюда синтетическая и волокнистый титанат калия не нашли широкого примейения из-за трудоемкости изготовления и отсутствия необходимых прои з водст венных мощи ос- З5 тей, в связи с чем не могут удовлетворит ь пот ре бн ости з аводов-и з гот овителей электродов. Отсутствие в достаточном количестве укаэанных материалов тормозит дальнейший рост производства прогрессивных марок электродов и приводит к необходимости применения различных заменителей.
Известен состав электродного окрытия (1I, содержащий следующие компоненты, мас.Ъ:
3. Состав по п. 1, щи и с ятем, что он родный волластонит с ческой формой частиц, Мрамор 40-50
Плавиковый шпат 10-16
Кварцевый песок 6-8
Ферромарганец 5-10
Ферросилиций 2-5
Ферротитан 15-20
Карбиды тугоплавких металлов (Мо, Nb, Ti, Cr) 1-2
Недостатком данного покрытия являются низкие пластические свойства обмаэочной. массы. Кроме того, при сварке электродами с указанным покрытием наблюдаются невысокая стабильность горения дуги и плохая отделимость шлаковой корки с поверхности шва, Наиболее близок к предлагаемому состав электродного покрытия 21, содержащий следующие компоненты,мас.Ъз
Мрамор 25-50
Плавиковый шпат 23-48
Полевой шпат 0-17
Ферромарганец 0-5
Ферросилиций 0-6
Ферротитан 2-15
Бентонит О, 5-5
Глина О, 5-5
Кремнезем О, 5-6
Однако известное покрытие имеет пониженные пластифицирующие свойства обмазочной массы.
Цель изобретения — улучшение пластических свойств обмазочной массы и повышение сварочно-технологических свойств электродов.
Для достижения указанной цели состав электродного покрытия, содержащий мрамор, плавиковый шпат, ферросилиций, ферромарганец и ферротитан, дополнительно содержит природный волластонит и железный порошок при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Мрамор 28-36
Плавиковый шпат 18-.22
1105288 действие на обмазочную массу, благодаря чему увеличивается прочность покрытия, В табл, 1 представлены составы покрытий с различным содержанием волластонита. Испытания электродов с этим свойствами покрытий показали (см. табл, 2), что с увеличением содержания волластонита улучшается отделимость шлаковой корки.
Отделимость шлаковой корки оценивали величиной работы, затрачив емой на удаление шлака с поверхности шва.
Фазовый анализ шлаков, образующихсяя при плавлении покрытия с волл астонитом, показал, что количество сте клофазы незначительно, а кристаллическ ая составляющая содержит, в основном, двухкальциевый силикат (2СаО» Я10 ) при соотношении СаО/S10y > 1,52,0, улучшающий отделимость шлаковой корки, поскольку двухкальциевый силикат при остывании претерпевает полиморфные превращения и переходит из 3 в т -фазу с увеличением объема кристаллов, I
Это приводит к возникновению в шлаке напряжений, вызывающих его саморастрескивание и саморассыпание дикриптацию шлака.
Испытания показали, что высокие пластические свойства обмазочной массы при огрессовке электродов обеспечиваются при содержании волластонита в покрытии равном 7-12Ъ. При этом электроды обеспечивают хорошую. отделимость шлаковой корки с поверхности шва.
Введение в покрытие поЛевого шпата повышает стабильность горения дуги и улучшает характеристики переноса электродного металла. Критерием пе-, реноса металла служит длительность коротких замыканий (.,мс), харак" теризующая реальные размеры капель, а критерием стабильности горения дуги — показатель В (Ом ". c ) . При
3 этом снижает ся раз брыз ги в ание мет алла. Оптимальное содержание полевого шпата в электродном покрытии ограничено 5-7 мас. Ъ .
Введение в состав покрытия иттрия в порошке позволяет значительно уве личить ударную вязкость металла шва сварных соединений сталей 09Г2С и
16Г2АФ при отрицательных температурах (вплоть до -70ОС) .
Наиболее высокие и стабильные значения ударной вязкости металла шва хладостойких сталей (09Г2С, 09Г2, 10ХСНД и др.) достигается при содержании иттрия в покрытии 0,5-1,0Ъ.
Составы электродных покрытий представлены в табл. 3. Р
28-32
20-22
5-7
2-3
6-8
8-10
5-7
В табл. 4, 5, 6 и 7 приведены данные о химическом составе наплавленного металла, механических свойст65 вах и ударной вязкости сварных швов, Ферросилиций 5-9
Ферромарганец 2-5
Ферротитан 6-8
Природный волластонит 7-12
Железный поро- 5 шок Остальное
Для обеспечения стабильности горения дуги и повышения ударной вязкости металла шва при отрицательных температурах покрытие может содержат ь полевой шпат и иттрий в порошке при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Мрамор
Плавиковый шпат
Ферросилиций
Ферромарганец
Ферротитан
Природный волластонит
Полевой шпат го
Иттрий в порошке 0,5" 1,0
Железный порошок Остальное
В электродное покрытие вводится природный волластонит с анизодиаметрической (волокнисто-игольчатой) формой частиц. Анизодиаметрическая форма частиц сУщественно облегчает истечение обмазочной массы благодаря ориентационному эффекту, в результате которого хаотически расположенные частицы под давлением разворачиваются (ориентируются по потоку) и скользят парал-35 лельно одна другой. Обмазочные массы в сыром виде характеризуются пластической прочностью P и давлением экструзии (истечения) массы из пресса Р„ . Эти две величины взаимосвяза- 40 ны и могут регулироваться, например, количеством связующего. При увеличении количества последнего масса течет при меньшем давлении, но готовые электроды легко деформируются на кон-45 .вейерной линии, и наоборот. Введение неорганических пластификаторов позволяет получать легко экструдируемые массы с достаточно высокой пластической прочностью Р
На фиг. 1 показана взаимосвязь между пластической прочностью (P ) и давлением истечения (Р„) обмазочных .масс; на фиг. 2 — влияние содержания волластонита на прочность обмазочной массы после термообработки, Введение в состав электродного покрытия природного волластонита с анизодиаметрической формой частиц минерала CaOxS10z с ярко выраженной волокнисто-игольчатой (анизодиамет- Щ рической) формой частиц, улучшает пластические свойства обмазочных масс (фиг. 1) . Из фиг. 2 видно, что волластонит с анизодиаметрической формой частиц оказывает армирующее
1105288
Та бли ца
Составы покрытия электродов
Компоненты
Состав, мас.%
1 ) 2 4 5
Мрамор ()лавиковый шпат
32 32
20 20
32 32
20 20
20
Природный волластонит с анизодиамет риче ск ой формой частиц
12
Ферросилиций (CC-15 Гс) 8 8
7 7
4 4
22 20
Ферротитан
Ферромарганец
17
Железный порошок 24
Т а блиц а 2
Результаты измерения отделимости шлаковой корки (А„ ) 2
Состав покрытия Содержание волл астонит а А„, Дж/м в покрытии, мас.%
1950
4500
2800
2900
6700
14 полученных при сварке электродами с покрытиями составов 1-4 и известных составов (1 ) и (2 ) . Сварные соединения выполняют электродами диаметром 4 мм с составами покрытия
1 и 3 на переменном токе (I 5
170 A), а с составами покрытйй 2 и
4 на постоянном токе (Z щ = 170 A) .
Результаты сравнительйых испытаний электродов с составами покрытий
1 и 3 и известным составом {13 при- 10 ведены в табл. 7 .
Анализ результатов испытаний (табл. 5 и 6) показал, что по механическим свойствам металла шва электроды с указанным покрытием относятся к типу Э50А по ГОСТ 9467-75 и обеспечивают требуемые значения ударной вязкости при отрицательных температурах (вплоть до -70 С) .
Стабильность горения дуги, ударная вязкость металла шва, пластифицирующие свойства обмазочной массы электродов с данным покрытием значительно превышают те же показатели,характеризующие сварочно-технологические свойства электродов с известным покрытием.
Результаты исследований технологических свойств обмазочных масс, содержащих природный волластонит с анизодиаметрической формой частиц показали, что электроды хорошо прессуются без органических пластификаторов, покрытие имеет хороший внешний вид.
Покрытие электродов менее подвержено механическим повреждениям при транспортировке и зачистке электродов, В покрытии не образуются трещины во время сушки
1105288
Таблица 3
Компоненты
1 2 3 4
32
32
20
22
Ферромарганец
Ферросилиций
Ферротитан
Волластонитовый концентрат
12
Иттрий в порошке
Железный порошок
0,5
10,5
27
Т а б л и ц а 4
Химический состав наплавленного,металла
Состав покрытия
Содержание, Ъ
1 1 1 1
Nn Y S P
0,86-0,97 Следы 0,017 0,018
0,91
1, 0-1,2
0,026 0,025
Следы 0,020 0,021
1,2
0,027 0,028
0,025
0,02
0,8-1,2
Прототип
Таблиц а 5
Механические свойства металла шва т
МПа
Р, Ъ
МПа
Ч, Ъ
Состав покрытия
424-445
420-46 3
424-438
424-462
70-75
Мрамор
Плавиковый шпат
Полевой шпат
0,08-0,09
0,08-0,09
0 09-0,10
0,085-0,09
0,08-0,11
530-544
515-544
527-530
515-560
0,35-0,45
0,33
0,34-0,42
0,37
0,2-0,5
26-32,7
29-33, 4
32 — 33
25-28
66-73, 3
60,9-73,2
61,2-75,0
1105288
Та блица 6
Значения ударной вязкости металла сварного шва (образцы с надрезом по Шарпи — тип 1Х по ГОСТ 6996-66) а„, Дж/см, при Т, С
Состав Марка стали, покры- толщи н а, тия . мм
+20 -20 -40 -60 -70
45-65
40-65
37-70
42-64
195-210 150-191 90-130 184-201 144-185 85-135
1 09Г2С,14
09Г2,14
10ХСНД,16
145-187
75-135 86-97
3 09Г2С,14
88-125
152- 189
192-205 37-57
35-.5 4
182-194 140-182 79-128
09Г2, 14
10ХСНД, 16
69-125 80-94
143-180
186-196 109-118 54-60
182-190 100-117 52-58
Извест-09Г2С,14 ный 09Г2,14
Г17 10ХСНД,16
67-115
49-50
14 1-17.4
Таблица 7
Сварочно-технологические свойства электродов оказатель стабильности, В Ом - с
-Ф
Коэффициент набрызгивания, HS
П
Допускаемые режимы свар ки A (элект- Х роды ф4 мм) 160 A
Состав покрытия мс (Св
120 A) ce
180 A
11,7 2, 1-3,6
10,8 1,9-3, 7
195,6
201,5
173,5
179,. 3
90-200 Известный (1) 140-200
17,1 5,3-.7,4
108,9
89, 1
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
0 д б g
3пйужпнив Яипспинапп, cop., +>8. 2
ВНИИПИ Заказ 5430/8 Тираж 1037 Подписное
50-85
4 3-80
5 1-78
5 1-79
49-7.6
49-69
12-17
11-15
5-11