Состав электродного покрытия

Состав электродного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ преимущественно для сварки коррозионностойких нержавеющих сталей, содержащий плавиковый шпат, слкщу, феррониобий, феррртитан, глинозем, редкоземельный металл, отличающийся тем, что, с целью поя шет1я коррозионной стойкости сварных шпов в агрессивных средах при снижении стоимости электрода, он дополнительно содержит хлористую соль по крайней мере одного щелочного или щелочноземельного элемента, хромистый серпентинит, доломит, а редкоземельный металл введен в виде комплексной лигатуры РЗМ при следующем соотношении компонентов, мае.%: Плавиковый щпат 7-10 Слюда2-5 Фс рро нио бий6-10 Ферротитан4-8 Комплексная лигатура с РЗМ8-12 Хлористая соль щелочного или щелочноземельного элемента 3-4 Хромистый серпентинит 25-30 Доломит 16-20 Глинозем , Остальное 2.Состав по п. 1, о т л ичающийся тем, что комплек§ сная лигатура с РЗМ содержит следующие компоненты, мас.%: Кремний40-50 Алюминий10-15 Железо20-27 § Редкоземельные металлы18-20 3.Состав поп, 1, отличаS ющий с я тем, что хромистый сер« пентинит содержит следующие компоненты , мас.%: о Двуокись кремния 24-27 со Оксид железа (Ш) й Fej Oj5-6 Оксид алюминия 3-4 Оксид хрома 15-20 Оксид кальция СаО 0,5-1 Оксид магния MgO Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК g 4 В 23 К 35/365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф, 1

8-12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3806877/25-27 (22) 29.!0.84 (46) 30.11.85. Бюл, У 44 (71) Краматорский индустриальный институт (72) В. Д. Кассов, В. М. Карпенко, Г. Б. Билык и Д. С. Кавсов (53) 621.791.04(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

NI 493322, кл. В 23 К 35/365, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 524647, кл. В 23 К 35/365, 03.06.74. (54)(57) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ преимущественно для сварки коррозионностойких нержавеющих сталей, содержащий плавиковый шлат, слюду, феррониобий, ферротитан, глинозем, редкоземельный металл, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения корроэионной стойкости сварных швов в агрессивных средах при снижении стоимости электрода, он дополнительно содержит хлористую соль по крайней мере одного щелочного или щелочноземельного элемента, хромистый серпентинит, доломит, а редкоземельный металл введен в виде комплексной лигатуры РЗМ при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

„„SU„„1194634 А

Плавиковый шпат 7-10

Слюда 2-5

Феррониобий 6-10

Ферротитан 4-8

Комплексная лигатура с РЗМ

Хлористая соль щелочного.или щелочноземельного элемента 3-4

Хромистый серпентинит 25-30

Доломит 16-20

Глинозем Остальное

2. Состав по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что комплексная лигатура с РЗМ содержит следующие компоненты, мас.Ж:

Кремний 40-50

Алюминий 10-15

Железо 20-27

Редкоземельные металлы 18-20

3. Состав по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что хромистый серпентинит содержит следующие компоненты, мас.Х:

Двуокись кремния 24-27

Оксид железа (m)

Ге О

5-6 .Оксид алюминия А! Оз 3-4

Оксид хрома Cr20 15-20

Оксид кальция СаО 0,5-1

Оксид магния NgO Остальное

1194634

55

Изобретение относится к сварке, в частности к электродным покрытиям, применяемым при ручной дуговой сварке.коррозионностойких нержавеющих сталей.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости сварных швов в агрессивных средах при сиижении стоимости электродов.

Использование комплексной лигату" ры с Р3М взамен ферроцерня и иттрия экономически более целесообразно, так как такая лигатура изготавливается из дешевого недефицитного сырья, а расход редкоземельных элементов при этом снижается примерно в 3 раза при одинаковом эффекте модифицирования..

Это объясняется более высоким коэф.фициентом усвоения РЗМ из лигатуры, чем из высокопроцеитных сплавов. Находящиеся в комплексной лигатуре кремний и алканий, участвуя в раскислении металла и будучи термодинамически активными, защищают РЗИ от выгорания при сварке, что и способствует их более полному переходу в наплавленный металл.

Данная лигатура отличается от известных не только по соотношению кремния, алюминия, но и по подбору редкоземельных металлов (скандий, иттрий, церий, лантаи, самарий).

Введение в состав электродного покрытия хлористой соли по крайней мере одного щелочного или щелочноземельного элемента (например, натрия, бария и т.д.) способствует уменьшению количества неметалличес.ких включений, уменьшению содержания серы, снижению общего количества газов. Это связано с тем, что выделяющийся прй диссоциации щелочной или щелочноземельный элемент вступает во взаимодействие с растворенными в металле серой и кислородом, связывая их в прочные соединения типа

Na S и Na O, которые ассимилируются жидким шлаком. Образующиеся пары хлора вступают во взаимодействие с водородом с образованием газообразного соединения НС1, которое интенсивно удаляется иэ металла.

Дополнительный эффект проявляется в том, что, диссоциируя, хлористые соли создают условия дополнительного . перемешивания жидкого металла капли, улучшая рафинировочные процессы, и обеспечивают вместе с доломитом экранизацию расплавленного металла от окружающей окислительной атмосферы за счет выделяющихся при разложении солей газов.

Улучшает очистку металла шва от серы гакже введение хромистого серпентинита. Хромистый серпентинит, сопутствующий хромитовым рудам Кемпирсайского месторождения, содержит в своем составе не более 20X Cr O .

Это бедная хромитовая руда,. запасы которой значительны. В промышлен-— ности хромистый серпентинит используется для производства хромофорстеритовых изделий в насадках регенератов и других элементах нижнего строейия мартеновских печей при ин-. тенсификации выплавки стали методом продувки ванны кислородом.

Данное сырье.поставляется по

ТУ 14-9-48-73, согласно которому химсостав его следующий, вес.Ж:

SiO2 24-27

Fe 2.О3 5-6

А1 205 3-4

Cr O 15-20

СаО 0,1-1

ИВО Остальное

Введение хромистого серпентинита, содержащего окислы кальция, кремния, железа, алюминия, хрома, магния, совместно с другими компонентами покрытия позволяет получить многокомпонентный шлак системы CaO-SiO—

-Ре 20 -А 1 0 у-Cr 20 -Ng0-CaF >-К 20 (Ка2О, ВаО и др.).

Данный шлак характеризуется малой вязкостью н величиной натяжения на границе раздела металл — шлак, что увеличивает рафинирующее действие шлака, так как повышается вероятность образования в нем комплексных химических соединений, вызывающих рост неметаллических частичек в расплавленной ванне с последующим их всплытием, что дополнительно очищает металл шва от серы. Подобный эффект достигается при введении в состав покрытия отдельно окислов кальция, кремния, железа, алюминия, хрома, магния. Однако это усложняет технологию изготовления электродов.

Таким образом, совместное введение в состав покрытия комплексной лигатуры с Р3М, хлористой соли по крайней мере одного щелочного или щелочноземельного элемента и хромистого серпентинита обеспечивает высокую коррозионную стойкость сварных швов благодаря снижению содер1194634 жания газов в металле area и уменьшению его загрязненности серой.

Газовая защита жидкого металла капель и сварочной ванны обеспечивается введением комплексного соединения карбонатов кальция и магния доломита в количестве 16 — 20 мас.Х

Введение газообразующих компонентов в виде доломита более рационально, чем в виде смеси мрамора и магнезита, так как при этом обеспечивается более равномерное. выделение углекис лого газа и предотвращается взрывной характер газообразования, улучшается защита от вредного влияния воздуха. При содержании доломита в покрытии свыше 20 мас.Х, например

22 мас.Х, увеличивается разбрызгивание электродного металла, а при содержании менее 16 мас.Х, напри- мер 14 .мас.Х, появляются поры за счет азота воздуха.

Указанное содержание комплексной лигатуры с РЗМ, хлористой соли по крайней мере одного щелочного или щелочноземельного элемента и хромистого серпентинита диктуется обеспечением соответствующей дегазации по кислороду и азоту, чистоты по сере и коррозионной стойкости наплавленного металла.

Верхний предел содержания в составе электродного покрытия плавикового шпата, обладающего деионизирующим действием, ограничен 10 мас.X.

Нижний предел (7 мас,X) диктуется недопустимым увеличением температуры плавления покрытия и скорости эатвердевания шлака, что затрудняет процесс сварки.

Содержание глинозема в указанном количестве позволяет улучшить отделимость шлаковой корки за счет увеличения разницы в величинах коэффициентов расширения металла и. шлака.

Слюда в указанном количестве обеспечивает высокую пластичность обмазочной массы при опрессовке электродов.

Содержание ферротитана в количестве 4 — 8 мас.X обеспечивает хорошее раскисление сварочной ванны и легирование металла шва малыми . добавками титана.

Содержание феррониобия, образующего в наплавленном металле очень устойчивые карбиды, позволяет задерживать рост зерна при нагреве и получать таким образом наплавленный металл с мелкозернистой структурой.

Составы покрытия приведены в табл, l

Составы комплексной лигатуры с редкоземельными металлами приведены в табл. 2.

Содержание раскислителей — кремI

l0 ния и алюминия — в лигатуре в составах 2-4 оптимально с точки зрения надежной защиты редкоземельных металлов от выгорания при сварке. Содержание редкоземельных металлов в

15 лигатуре в количестве 18 — 20Х наиболее рационально для модифицирования металла шва при сохранении низкой стоимости лигатуры.

Пример. Были изготовлены

20 электроды по указанным 5-ти составам. В качестве связывающего исполь зовалось жидкое калиево-натриевое стекло с модулем 2,2-3,0, плотностью

1,25-1,30 мг/м . Покрытия наносили

25 на металлические стержни из проволоки Св 04Х!9Н9 диаметром 4 мм методом опрессовки. Наплавку выполняли на постоянном токе обратной полярности в режиме: ток дуги 110 — 120 А

Ф напряжение 33 — 36В.

Составы электродных покрытий 2-4 обеспечивают хорошие сварочно-Технологические свойства: горение дуги стабильное, мягкое, разбрызгивание

35 . минимальное, зеркало сварочной ванны внешне хорошо обозримо, отделимость шлака хорошая, наплавленный металл не имеет пор, трещин и других дефектов. Определяли содержание кисло40 рода и азота в сварном шве методом вакуум-плавления образцов, изготов.ленных из сварочного соединения..

Коррозионную стойкость наплавленного металла замеряли весовым мето45 дом. Определяли также содержание серы в наплавленном металле. Результаты испытаний на коррозионную стойкость прицедены в табл. 3.

Таким образом, составы электродного покрытия 2-4 позволяют преду50 предить коррозию металла сварных швов оборудования из аустенитных хромоникелевых сталей марки !2Х!8Н10Т

t эксплуатирующегося в щелочных средах, повысить ресурс этого обору55 дования и надежность сварных конструкций при сокращении применения дорогостоящих и дефицитных компоненTAB.

1194634

T a б л н ц

Компоненты

4 3

9 8

12 14

6 8

3,5 4 5

2 3 элемента

Доломит

Глинозем

15,5

35 40 45 50 55

l8 15 12 10, 8

Редкоземельные металлы

16 18 19 20 22

Железо

31 27

Планиконый шпат

Слюда феррониобий ферротитан

Комплексная лигатура с РВИ

Хлористая соль щелочного или щелочноземельного

Хромистый серпентинит

Кремний

Алюминий

2

5 6

2 3 25

22 20

26 21

8,5 10

8 1О

30 32

16 14

9 - 3

Таблица 2

24 20 15

1194634

Таблица 3

0,020 0,029 0,016

0,017 0 025 0,013

Составитель Н. Иванова

Редактор М. Циткина .Техред А.Бойко. Корректор Я. Муска

Эаказ 7357/17 Тиран 1085 Подписное

ВНИИ!!И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раужская наб,. д.. 4/5.

Филиал ППП "Патент", r. Уагород, ул. Проектная, 4

l,7631

1,5523

1,4840

1,3617

l,6095

0,016 0,026 0,013

0,013 0,021 0,011

0,018 0,025 0,017