Порошковая проволока

Порошковая проволока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Цель - повышение качества металла сварного шва за счет снижения в нем вредных примесей и пор и снижение трудоемкости изготовления шихты порошковой проволоки (ПП). ПП состоит из низкоуглеродистой оболочки и порошкообразной шихты , содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%: синтетический шлак (флюс) для рафинирования стали 40-60; лигатура железо-кремний-магний-кальцийлегирующие металлы 3-8; компонент, содержащий диоксид циркония 5-12; железный порошок - остальное. Коэффициент заполнения ПП составляет 30±2%. В качестве синтетического шлака (флюса) используют составы АНФ-6 и АНФ-1П. Используют лигатуры, содержащие компоненты при следующем соотношении, мас.%: кремний 40; магний 6-12; кальций 6-12; РЗМ 1-3; ванадий 10; марганец 25; железо остальное , или кремний 40; магний 6-12; кальций 6-12; РЗМ 1-3; хром 10; марганец 25; железо остальное. Введение в состав шихты ПП лигатуры с легирующими металлами приводит к связыванию свободного азота в нитриды. Удалению азота способствует и синтетический шлак (флюс), основой которого является флюорит. ПП с указанным содержанием компонентов шихты обеспечивает хорошее качество шва и сварочно-технологические свойства при небольшом (4) количестве компонентов. Это существенно снижает трудоемкость подготовки шихты и ее стоимость. 5 табл. Ф (Л ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1425014 А,3 (5D 4 В 23 К 35 368

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ l4 ОТКРЫТИЙ (21) 4075577/29-27 (22) 12.06.87 (46) 23.09.88. Бюл. № 35 (71) Краснодарский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по монтажным и специальным строительным работам (72) Л. П. Мойсов, Б. П. Бурылев и В. Г. Хохлов (53) 621.791.042.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1273225, кл. В 23 К 35/368, 10.11.84.

Авторское свидетельство СССР № 923786, кл. В 23 К 35/36, 1982. (54) ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА (57) Изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Цель — повышение качества металла сварного шва за счет снижения в нем вредных примесей и пор и снижение трудоемкости изготовления шихты порошковой проволоки (ПП). ПП состоит из низкоуглеродистой оболочки и порошкообразной шихты, содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%: синтетический шлак (флюс) для рафинирования стали 40 — 60; лигатура железо-кремний-магний-кальцийлегирующие металлы 3 — 8; компонент, содержащий диоксид циркония 5 — 12; железный порошок — остальное. Коэффициент заполнения ПП составляет 30 2%. В качестве синтетического шлака (флюса) используют составы АНФ вЂ” 6 и АНФ вЂ” 1П. Используют лигатуры, содержащие компоненты при следующем соотношении, мас.%: кремний < 40; магний 6 — 12; кальций 6 — 12; РЗМ 1 — 3; ванадий < 10; марганец 25; железо остальное, или кремний < 40; магний 6 в 12; кальций 6 — 12; РЗМ 1 — 3; хром < 10; марганец 25; железо остальное. Введение в состав LUHxTbl ПП лигатуры с легирующими металлами приводит к связыванию свободного азота в нитриды. Удалению азота способствует и синтетический шлак (флюс), основой которого является флюорит. ПП с указанным содержанием компонентов шихты обеспечивает хорошее качество шва и сварочно-технологические свойства при небольшом (4) количестве компонентов. Это существенно снижает трудоемкость подготовки шихты и ее стоимость. 5 табл.

1425014

+4,10Х„+ — i gPN2; где Х„, Х„, Хмп—

Р№

Изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Цель изобретения — повышение качества металла сварного шва за счет снижения в нем вредных примесей и пор и снижение трудоемкости изготовления шихты порошковой проволоки.

В качестве синтетического шлака (флюса может быть использован флюс марки

АНФ вЂ” 6 состава, мас.%: CaF2 66,2; СаО 2,0;

А120з 29,6; %02 2,2, или флюс АН Ф. 1П состава, мас.%: CaF2 97,8; СаО 2,0; Si02 ( (0,1. Указанные флюсы широко применяются для рафинирования металла при электрошлаковом переплаве.

В качестве лигатуры может быть использована выпускаемая металлургической промышленностью лигатура состава, мас.%:

Я(40; Мд6 — 12; Са 6 — 12; РЗМ1 — 3;

V ((10; Мп 25; Fe остальное, или Si «(40;

Мд 6 — 12; Са 6 — 12; РЗМ 1 — 3; Cr (10;

Мп 25; Fe остальное.

Компонентом, содержащим диоксид циркония, взят бадделеитовый (Zr02) или цирконовый (ZrSi04) концентраты.

Порошковая проволока с предлагаемым составом шихты обеспечивает высокую стойкость к порообразованию и низкую трудоемкость изготовления, имея небольшое количество компонентов.

Такой эффект объясняется тем, что введение в состав шихты лигатуры с легирующими металлами ванадием, хромом, марганцем сложным образом влияет на образование пор в металле шва. Растворимость азота в ферросплавах определяется уравнениями для систем на основе железа:

Fe — V — Л1g (% N) = — 700/Т вЂ” - 0,98+

+8,67X„, + 2 lgPN2, Fe — Cr — Nlg (%N) = — 700/т — 0,98 + ге — Мп — Nlg (%N) = — -700/т — 0,98 +

+ 2,08Хмл + < tgPN2; мольная доля легирующего элемента: парциальное давление азота в газовой фазе; абсолютная температура.

Добавление ванадия, хрома, марганца и

РЗМ с лигатурами приводит к связыванию свободного азота в нитриды и это повышает стойкость порошковой проволоки к порообразованию. Удалению азота способствует и синтетический шлак (флюс), основой которого является флюорит (CaF2).

При высоких температурах получают развитие обменные реакции флюорита с оксидом алюминия во флюсе АНФ вЂ” 6 или с аксидом кремния, получающегося при окислении кремния в лигатуре. Значения стандартного изменения энергии Гиббса при разных температурах рассчитаны из справочных данных.

В табл. 1 дана энергия Гиббса реакций образования AIF> и SiF4.

Энергия Гиббса по-разному изменяется с увеличением температуры и в данном случае свидетельствует о возможности образования летучих фторидов A1Fa и SiF4, которые снижают парциальное давление азота в зоне сварочной дуги. Наличие в лигатуре легирующих металлов ванадия, хрома, марганца, РЗМ увеличивает растворимость азота в металле шва, а одновременное снижение парциального давления азота за счет высокого давления паров кальция, магния, летучих фторидов существенно повышает стойкость проволоки к порообразованию. Синтетический шлак (флюс) обеспечивает необходимую металлургическую обработку расплавленного металла и удовлетворительное формирование шва. Это позволило сократить количество компонентов шихты в два раза.

Для получения порошковой проволоки по обычной технологии были изготовлены смеси ингредиентов.

В табл. 2 приведены конкретные примеры составов порошковой проволоки.

Каждый вариант использован для изготовления порошковой проволоки диаметром

2,8 мм трубчатой конструкции с коэффициентом заполнения 30+-2,0%.

Испытание вариантов проволоки выполняли на пластинах размером 350)< 150)(Х20 мм из стали ВСт3сп. В качестве оборудования для сварки применяли выпрямитель ВДУ вЂ” 504 и сварочный полуавтомат

А — 765.

Стойкость проволоки к порообразованию определяли путем выполнения наплавок на пластины на токе 400А при различных напряжениях дуги. Критерием стойкости к порообразованию служило максимально допустимое напряжение дуги, при котором отсутствовали дефекты в виде пор. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Испытания вариантов порошковой проволоки показали, что при введении синтетического шлака (флюса) более 60 мас.% нарушается формирование шва, а менее

40 мас.% — ухудшаются защитные свойства шлакообразующей фазы. Увеличение лигатуры свыше 8 мас.% снижает ударную вязкость металла шва, а содержание лигатуры в шихте менее 3 мас.% не обеспечивает достаточную стойкость проволоки к порообразованию.

1425014

Формула изобретеная

3 — 8

Таблица1

Реакция взаимодействия пературе, К

1500

1000

2000

3СаР +А1 0з= ЗСаΠ— 2A1F>

2CaF +Si0z= 2СаО + 81Р

1186,2

653,8

316,9

1290,3

205,4

250,6

Таблица 2

Содержание компонентов, мас.7., в составе смеси

1 2 3 4 5 6

Компоненты

Синтетический шлак (флюс)

АНФ-6

50

60

50

АНФ вЂ” 1П

В табл. 3 дано количество компонентов в шихте и стойкость проволок против порообразования.

В табл. 4 дано содержание примесей в металле шва порошковых проволок.

Характеристика трудоемкости изготовления порошковых проволок дана в табл. 5.

Преимущество предлагаемой порошковой проволоки заключается в меньшем количестве компонентов в шихте, в сокращении трудоемкости изготовления и, как следствие, в снижении стоимости порошковой проволоки. Дополнительное преимущество возникает в повышении качества металла шва при сокращении количества компонентов за счет снижения поступления вредных примесей (углерода, серы и фосфора), неизбежно вносимых в шов каждым компонентом (табл. 3) .

Трудоемкость изготовления предлагаемой шихты по сравнению с известной снижается, так как вместо 11 компонентов обработке (измельчению, мойке, сушке, просеиванию и т.д.) до составления шихты подлежат только 4 компонента предлагаемой шихты порошковой проволоки.

Содержание вредных примесей в металле шва меньше, чем в известных составах, что обеспечивает повышенную работоспособность сварного шва.

Испытания показали, что порошковые проволоки с указанными в табл. 2 составами шихты обеспечивают хорошие сварочнотехнологические свойства при сварке. Состав шихты проволок состоит из небольшого количества компонентов, что существенно снизило трудоемкость подготовки шихты и ее стоимость. Высокая стойкость к порообразованию и широкий диапазон рабочих напряжений луги проволоки расширяет область ее применения, повышает качество металла шва.

Порошковая проволока, преимущественно для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, состоящая из низко10 углеродистой оболочки и порошкообразнои шихты, содержащей компонент с диоксидом циркония и железный порошок, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества металла сварного шва за счет

15 снижения в нем вредных примесей и пор, снижения трудоемкости изготовления шихты порошковой проволоки, состав шихты дополнительно содержит синтетический шлак (флюс) для рафинирования стали, лигатуру железо-кремний-магний-кальций-легирующие металлы из группы, содержащей ванадий, хром, марганец и редкоземельный металл, при следующем соотношении компонентов шихты, мас.о:

Синтетический шлак

25 (флюс) для рафинирования стали 40 — 60

Лигатура железо-кремний-магний-кальцийлегирующие металлы из указанной группы

Компонент, содержащий диоксид циркония 5 — 12

Железный порошок Остальное причем коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 30 +- 2О. кДж

Энергия Гиббса, -"---, при теммоль

1425014

Продолжение табл. 2

Компоненты

1 2 3 4 5 6

Лигатура е-Si-Mg-Ca-P3M-V-Mn

Лигатура

Fe-Si-Mg-Ca-P3M-Cr-Mn

5,5 3 радделеитовый кон1 ентрат

12 1ирконовый концентрат

12 железный порошок

36,5 25

25

47

Таблица 3

Стойкость

Количество компонентов шихты

Допустимое напряжение дуги, В, при котором отсутствуют поры

Порошковая проволока против порообразования

Удовлетворительная

28-34

Известная

Предлагаемая

28 — 36

28-38

28-36

28-36

28-38

38-34

Высокая

Удовлетворительная

Содержание компонентов, мас.7, в составе смеси

1425014

Таблица 4

Содержание примесей, Е, в металле шва

Количество газов

Порошковая проволока

Сера

Н„ г см /100 г 7.

Фосфор

Углерод

0,15 0,035 0,040

4, О 0,0098

Известная

Предлагаемая

3,0

2,8

3,2

3,0

2,6

3,2

Таблица 5

Стоимость 1 т порошковой проволоки, руб.

Повышение тру— доемкости изКоличество компонентов в шихте, шт

Порошковая проволока готовления порошковой проволоки 7

728

Известная

742

700

Предлагаемая

Составитель Н. Гершанова

Редактор С. Пекарь Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 4722/14 Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4, 0,05 0,025 0,028

0,08 0,024 0,026

0,08 0,026 0,028

0,10 0,028 0,030

0,09 0,024 0,026

О, 10 0,028 0,028

0,0067

0,0069

0,007

0,006

0,О06

0,008