Способ изготовления сварочного флюса

Способ изготовления сварочного флюса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРОЧНОГО ФЛЮСА, включающий расплавнение шихты, введение окиси хрома и вьщержку расплава в печи, о тличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса изготовления флюса, повьшения его сварочно-технологических свойств и снижения содержания серы во флюсе, одновременно с окисью хрома в расплав вводят алюминиевый порошок в количестве- 0,25-1,25% от массы шихты.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН (19) (111 за В 23 К 35/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlG ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3590150/25 — 27 (22) 18.05.83 (46) 07.10.84. Бюл. Np 37 (72) Н.Н. Потапов, Ю.В. Бобриков, Ю.С. Волобуев, В.Н. Кузнецов, А.M. Парахин и А.В. Ершов (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения

ЦНИИТМАШ (53) 621.791.04(088.8) (56) 1. Г.Л. Петров. Сварочные материалы. Л., "Машиностроение", 1972, с. 230.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 810418, кл. В 23 К 35/40, 02.11.78 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВА—

РОЧНОГО ФЛЮСА, включающий расплавнекие шихты, введение окиси хрома и выдержку расплава в печи, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса изготовления флюса, повышения его сварочно-технологических свойств и снижения содержания серы во флюсе, одновременно с окисью хрома в расплав вводят алюминиевый порошок в количестве 0,25-1,257 от массы шихты.

1 1l

Изобретение относится к сварке и касается способа изготовления сварочных плавленных флюсов, используемых при автоматической сварке (наплавке) в различных отраслях машиностроения, в частности в атомном и энергетическом машиностроении.

Известен способ изготовления флюса путем механического смешивания всех компонентов и связующего, например жидкого стекла (1 ).

К недостаткам указанного способа относится необходимость использования особо чистых по сере и фосфору компонентов, так как в процессе изготовления флюса не происходит рафинирования используемого исходного сырья.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ изготовления флюса, включающий расплавление основной шихты (без окиси хрома) и введение в конце плавки смеси фтористого натрия с окисью хрома в соотношении 1:5

1ю5:5 (2)o

Недостатками известного способа являются необходимость достаточно длительной выдержки расплава флюса в печи и низкая его технологичность (формирование наплавленного валика, отделимость шлаковой корки), особенно в случае выполнения наплавочных работ электродной лентой. Это вызвано тем, что вводимая в состав флюса окись хрома способна в значительной степени изменить его физико-химические характеристики (вязкость, поверхностное натяжение, фазовый сос .тав). В случае наплавки электродной проволокой, когда объем сварочной ванны незначителен по сравнению с наплавкой электродной лентой, изменение укаэанных свойств не столь существенно сказывается на технологичности флюса. При наплавке электродной лентой изменения физических характеристик флюса в значительной сте пени ухудшают его сварочно-технологические характеристики.

Цель изобретения — интенсификация процесса изготовления флюса и повьппение его качества за счет снижения влияния технологических добавок на свойства флюса, а также — снижение содержания серы во флюсе.

Для достижения поставленной цели согласно способу изготовления сварочного флюса, при котором произ30

Окись железа, даже если она не входит в состав шихты, является сопутствующей примесью, входящей в шихтовые материалы, широко используемые при выплавке флюса (магнезит, полевой шпат и др.), что подтверждает технические условия на поставку этих материалов.

Выделение значительного количест ва тепла при взаимодействии алюминия с окисью железа резко увеличивает температуру расплава флюса и приводит к повышению скорости плавления окиси хрома, что интенсифицирует процесс изготовления флюса. Образовавшаяся в результате окислительно-восстановительных реакций окись алюминия расплавляется в жидком плахе, а железо, восстановившееся из его окислов, оседает на дно печи.

Интенсивное повьппение температуры шлакового расплава при введении порошка А приводит к дополнительному рафинированию флюса по $, что является особенно важным для флюсов, используемых в атомном энергомашиностроении, где требуется особая чистота по вредным примесям (табл. 1).

Одновременно идет и процесс восстановления окиси хрома. Однако, в связи с тем, что сродство хрома к

17171 водят расплавление шихты, введение окиси хрома и выдержку расплава в печи, одновременно с окисью хрома вводят алюминиевый порошок в количестве 0,25-1,25% от массы шихты.

Способ осуществляют следующим образом.

Компоненты шихты плавят в электродуговой печи преимущественно с во>0 доохлаждаемым металлическим кокилем обычным способом. После расплавления основной шихты во флюс вводят расчетное количество окиси хрома и алюминиевый порошок в количестве

0,25-1,25% от массы шихты. При этом алюминиевый порошок вводят одновре,менно с окисью хрома. Оптимальное время выдержки для расплавления окиси хрома составляет 30-300 с. Пос 0 ле этого производят грануляцию флюса в воде.

Алюминиевый порошок при введении его на зеркало плавильной печи реагирует прежде всего с окисью железа:

2Ю+(гего ) (Я го 1+2Fe+ ge

3 11 кислороду существенно выше, чем у железа, восстановление хрома идет не до конца, а до его субокислов. При этом металлический хром практически не выпадает на дно печи в осадок, и, следовательно, не происходит существенных потерь этого окисла при выплавке флюса, что обеспечивает, его высокие металлургические свойства. Флюс, выплавленный без введения порошка А0 имеет черно-серый цвет, что свидетельствует о присутствии в его составе окиси хрома в виде Cr Î „, Cr<0 ?? crt1021 . ???????????????? ?????????????? ??8 ?? ?????????????????????? ???? ?????? ????????????????????, ???????????????? ???????? ??????????-???????????? ???? ????????????????????-????????????????, ?????? ?????????????? ?? ?????????????? ?????????????? ?????????????? ?????????? ???????? cr>0< и Сг 0 .

Кроме того, введение порошка Af при выплавке флюса изменяет его фазовый состав. Специальные исследования фазового состава флюсов, выплавленных с введением порошка АГ и без его введения показали, что их фазовый состав резко отличается.

В случае выплавки флюса без введения порошка А0 в аморфной матрице обнаружена фаза Mg АХ О, (шпинель), имеющая кубическую решетку с пара— о метром а = 8,08 А. Наличие подоб— ных фаз в составе флюса неблагоприятно сказывается на отделимости шлаковой корки. Введение порошка

AE в процессе выплавки приводит к возникновению в составе флюса фаз NgAI204, и Mg>SiO<. в равном количестве, причем Mg SiO (форстерит) имеет ромбическую решетку с параметрами а = 4,76 А, Ъ = 10,20 А, с = 5,99 Õ, резко отличающимися от параметров решетки Ы; Уе, что благоприятно сказывается на отделимости шлаковой корки. Кроме того, исследования контактной части шлаковой корки с металлом показали, что Mg Si04 находится на большей части йоверхности в непосредственном контакте с кристаллизующимся металлом, оттесняя объемы шлака с фазовой NgAI>0 от поверхности контакта шлак-металл, способствуя тем самым улучшению отделимости.

Указанные изменения фазового состава флюса приводят также к снижению межфазового натяжения на границе металл — шлак (табл. 1), что способствует более плавному пере17171 4 ходу наплавленного валика к основному металлу. Это в значительной степени снижает вероятность образования дефектов (зашлаковок) по ли10

55 нии сплавления.

Проведенные исследования показали, что введение менее 0,257 от веса шихты алюминиевого порошка недостаточно для интенсификации процесса растворения окиси хрома при выплавке .и получения высоких сварочно-технологнческих характеристик флюса, а более 1,257 — приводит к резкому возрастанию количества металлического осадка на дне электродуговой печи, следовательно, к недопустимо большому содержанию металлических вкпючений во флюсе.

Примером осуществления способа служит способ изготовления флюса

ФЦ-17 одного расчетного состава, который выплавляют в электродуговой печи емкостью 200 кг с водоохлаждаемым кокилем. Расплавляют шихту следующего состава, кг:

Полевой шлат 90

Плавиковый шпат 26

Магнезит 50

Глинозем 24

Фтористый натрий 2.

В готовый расплав затем вводят

10 кг окиси хрома совместно с алюминиевым порошком в количестве 2 кг.

Время выдержки после введения окиси хрома совместно с алюминиевым порошком соответствует времени его полного растворения в расплаве.

В таблице приведены данные по количеству вводимого алюминиевого порошка в предлагаемом способе, время выдержки после введения окиси хрома, общее время выплавки флюса, содержание в нем окиси хрома и металлических включений, насыпная плот- Г ность готового к употреблению флюса, его сварочно-технологические свойства (формирование наплавленного валика, отделимость шлаковой корки), содержание серы в наплавленном металле, значение межфазного натяжения на границе металл — шлак по сравнению с известным способом.

Полученные предлагаемым способом флюсы марки ФЦ-17, ФЦ-18 и ФЦ-19 имеют малую насыпную плотность, высокие металлургические и технологические свойства, превосходящие по своим характеристикам флюсы, выплавленные по известному способу.

1117171

По сравнению со способом изготовления флюса, включающим расплавление шихты с введением в конце плавки смеси фтористого натрия и окиси хрома в соотношении 1: 5 — 1, 5: 5 предлагаемый способ за счет сокращений времени флюса на 30 мин дает годовой экономический эф— фект в размере 13, 5 тыс . руб.

Способ изготовления флюса

Насыпная

Металлические

Количество вводимого алюминиевома в составе флюго порошка, введения

7. от массы окиси са, мас.7 шихты хрома, мин i Не вводится (известный способ) 30

0,025

1,05

0,25

3,09

0,005

О,BI

U,5

3,01

0„010

1,25

2,39

0,5

0,,015

Продачл ение табтд цы

Сварочно-технологические свойства флюса

ФоомироваHK(= . валика 1 !

0Tpелимость шлака металле

Удовлетворительная. Удовлетнорительная0....013

Хорошая

740

Хорошее

Отличная

Отличное,90

Отличное

Отличная

П р и м е ч а н и е. Плавку веду". в злектродуговой печи с водоохлаждением колиля. При наплавке используется лента 07Х25Н13.

Составитель Т, Арест

Редактор Н. Яцола Техред Л.Мартяшова

Корректор к. Сирохман

Заказ 7118/10 Тираж 1036 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„ Ж-35„ Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Номер плавки флюса

Номер плавки флюса

Время выдержки после

Общее время выплавки флюса, мин

Содержание окии хро включения во флюсе, мас,X

Содержание серы в наплавленном

0,010

0,005

0,004 плотность флюса, к г /дмЗ

Межфазное натяжение на границах металл-шлак,.

ИДж/м