Шихта порошковой проволоки

Шихта порошковой проволоки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к сварке, а именно к материалам для сварки низколегированных атмосферокоррозионно-стойких сталей. Цель изобретения -улучшение качества наплавленного металла за счет снижения порога его хладноломкости, расширения диапазона допустимых колебаний рабочего напряжения дуги, а также снижения себестоимости порошковой проволоки и сбережения ресурсов полезных ископаемых . Шихта содержит следующие компоненты , мас.%: шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония 40-45; феррохром 2,5- 2,0; медный порошок 0,8-1,0; алюминиевый порошок 1,5-1,8; ферротитан 2,0-3,5; ферросилиций 0,5-1,3; окись никеля 2,0-2,5; ферромарганец 1,0-1,6; карбонаты 12-15; железный порошок остальное, Шлак имеет следующий состав, мас.%: кремнезем 0,5- 0,8; фторид кальция 93,0-96,0; металлический кальций 0,5-0,7; оксид кальция 2,0-4,895; цирконий 0,6-1,0; фосфор менее 0,002; сера менее 0,003. 2 табл. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s В 23 К 35/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1 1 lj 2 <

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4807238/08 (22) 27.06.90 (46) 07.05.92. Бюл. М 17 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) И.Б.Паримончик, В,П.Кандыбка, B,Ã,Ëîзовой и А.С.Петров (53) 621.791.04 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 956204, кл, В 23 К 35/36, 19,01,81, (54) ШИХТА ПОРОШКОВОИ ПРОВОЛОКИ (57) Изобретение относится к сварке, а именно к материалам для сварки низколегированных атмосферокоррозионно-стойких сталей, Цель изобретения — улучшение качества наплавленного металла за счет снижения порога его хладноломкости, расИзобретение относится к материалам для сварки низколегированных атмосферокоррозионно-стойких сталей, Известна шихта порошковой проволоки (типа ППВ-5 ТУ 36-1904-76), содержащая плавиковый шпат, алюминиевый порошок, ферротитан, ферросилиций, окись никеля. ферромарганец, карбонаты, калиево-натриевую глыбу, силикобарий, железный порошок и магнезит.

Однако порошковая проволока с известной шихтой не позволяет производить сварку атмосферокорроэионно-стойких сталей с хромом, никелем и медью. Наличие большого количества плавикового шпата (60 — 707ь) и наличие пылевидной части снижает коэффициент заполнения порошковой проволоки и ухудшает ее сварочно-технологические свойства.

„„Я „„1731549 А1 ширения диапазона допустимых колебаний рабочего напряжения дуги, а также снижения себестоимости порошковой проволоки и сбережения ресурсов полезных ископаемых. Шихта содержит следующие компоненты, мас. (,: шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тет, рафторида циркония 40 — 45; феррохром 2,5—

2,0; медный порошок 0,8 — 1,0; алюминиевый порошок 1,5-1,8; ферротитан 2,0 — 3,5; ферросилиций 0,5 — 1,3; окись никеля 2,0 — 2,5; ферромарганец 1,0-1,6; карбонаты 12 — 15; железный порошок остальное, Шлак имеет следующий состав, мас. : кремнезем 0,50,8; фторид кальция 93,0 — 96,0; металлический кальций 0,5 — 0,7; оксид кальция

2,0 — 4,895; цирконий 0.6 — 1,0; фосфор менее

0,002; сера менее 0,003. 2 табл. л

1

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является шихта порошковой проволо- 11 4 ки. содержащая плавиковый шпат, фер- l(p) рохром, медный и алюминиевый порошок, а ферротитан, ферросилиций, окись никеля,, (Л ферромарганец, карбонаты, калиево-натриевую глыбу, силикобарий и железный поро! шок.

Указанные компоненты взяты в следующих соотношениях, мас, ) :

Плавиковый шпат 55-60

Феррохром 2,5-3,0

Медный порошок 0,8 — 1,0

Алюминиевый порошок 1,5-1,8

Ферротитан 3,0-3,7

Ферросилиций 0,1-0,5

Окись никеля 2,0-2,5

Ферромарганец 1,0-1,6

Карбонаты 12-15

1731549

40-45

2,5-3,0

0,8 — 1.0

Калиево-натриевая глыба 1,4 — 2,0

Силикобарий 0,4-0,6

Железный порошок Остальное

Недостатком известной шихты является трудность равномерного заполнения ею оболочки проволоки вследствие наличия в ней большой (55-60 ) количества флюоритового концентрата, обогащаемого из природного сырья.

Гранулометрический состав плавикового шпата в значительной мере определяют сыпучесть шихты и тем самым равномерность коэффициента заполнения проволоки, Вследствие истощения запасов плавиково-шпатовой руды плавиковый шпат (ГОСТ 4421 73, марки ФКС и ФФС) поставляется с нерегламентированным гранулометрическим составом, содержание в котором фракции 0,07 0.25 мм, необходимой для изготовления порошковой проволоки с известной шихтой, составляет 20-30 .

Таким образом, при использовании плавикового шпата для изготовления порошковой и ро вол оки в отсев его уходит около 75 . что обусловливает необходимость дополнительных поставок плавикового шпата. Кроме того, проволока с известной шихтой не обеспечивает порог хладноломкости ею металла при -20 С, предел допустимых колебаний рабочего напряжения дуги в процессе сварки узок и не превышает ЗВ.

Целью изобретения является улучшение качества порошковой проволоки за счет снижения порога хладноломкости наплавленного металла, расширения диапазона допустимых колебаний рабочего напряжения дуги в процессе сварки, а также снижение себестоимости, сбережение ресурсов полезных ископаемых, более полное использование фторсодержащего материала.

Поставленная цель достигается тем, что в шихту, содержащую феррохром, медный и алюминиевый порошок. ферротитан, ферросилиций, окись никеля. ферромарганец, карбонаты и железный порошок, введен шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония при следующем соотношения компонентов. мас. :

Шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония

Феррохром

Медный порошок

Алюминиевый порошок 1,5-1,8

Ферротитан 2,0-3,5

Ферросилиций 0,5 — 1,3

Окись никеля 2,0-2,5

Ферромарганец 1,0-1,6

Карбонаты 12-15

Железный порошок Остал ьное

Шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, в виде отходов химического производства имеет низкое содержание вредных примесей серы и фосфора (менее

0,003 и 0,002 соответственно), высокие концентрации фторида кальция (93 — 96 ), а также содержит легирующие элементы металлического кальция (0,5 — 0,7 ), циркония (0,6 — 1.0 ) и оксида кальция (2,0-4,895 ), Восстановление циркония, в результате чего образуется и фторид кальция, протекает по реакции ZrF,, t-2(Ca)=2CaFz+Zr. Поставляется этот шлак в виде кусков различного размера, при помоле которого на оптимальном режиме обеспечивается 75 / фракции размером 0 07-0,25 мкм. Наличие в шлаке полученном при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, металлического кальция и циркония позволяет вывести силикобарий и калиево-натриевую глыбу, не снижая при этом устойчивость горения дуги. Присутствие в используемом шлаке циркония (0,6 — 1,0 p) благотворно влияет на сварочно-технологические свойства проволоки, облегчает защиту зоны сварки от азота воздуха, позволяет снизить нижний предел содержания ферротитана до

2,0 . Содержание шлака, полученного при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, в сердечнике порошковой проволоки менее 40 не способствует в наплавленном металле снижению неметаллических включений, более 45 — снижает устойчивость горения дуги и ухудшает санитарно-гигиенические условия труда за счет большего выделения фторсодержащих газов. Уменьшение содержания в шихте феррохрома и медного порошка до количеств, меньших нижнего предела, приводит к недопустимому уменьшению перехода в металл шва хрома и меди, а повышение — к снижению ударной вязкости металла шва до значений, меньших 0.40

МДЖ/м при — 40 C.

Надежность защиты зоны сварки обеспечивается введением в состав шихты как алюминиевого порошка и ферротитана, так и ферросилиция, которые, находясь в небольшом количестве в шихте, оказывают комплексное воздействие на азот и кисло1731549 род, проникшие в жидкий металл, благодаря которому соединения алюминия, титана и кремния с азотом и кислородом в подавляющем большинстве удаляются в шлак, что обеспечивает высокие сварочно-технологические свойства проволоки. Введение их в шихту в количествах, меньших нижнего предела, не улучшает механические свойства металла шва, а повышение выше верхних пределов ухудшает механические свойства металла шва за счет наличия нитридов железа. Содержание окиси никеля выбрано таким, чтобы образовавшийся при плавлении шлак как можно более полно способствовал извлечению из жидкого металла оксидных и нитридных соединений, в которые связаны азот и кислород воздуха. Уменьшение содержания в шихте окиси никеля до количеств, меньших нижнего предела. не приводит к стабилизации никеля в металле шва, а повышение — к снижению механических свойств металла шва, Ферромарганец относится к стабилизирующим и раскисляющим материалам, Уменьшение в шихте ферромарганца меньше нижнего предела не способствует стабилизации марганца в металле шва и уменьшению пористости шва. Повышение ферромарганца выше верхнего предела приводит к недопустимому повышению марганца в металле шва.

Карбонаты в шихте присутствуют в качестве шлакообразующего, а также газообразующего материала для создания защитной газовой среды в зоне плавления, Защитное действие проявляется в снижение парциального давления вредных с металлургической точки зрения газов (азот, водород) путем их оттеснения от поверхности расплавленного металла или связывания в нерастворимые в металле соединения (например, фторводород). Образование сварочного шлака при сварке порошковой проволоки имеет, кроме обычных металлургических функций, и технологический характер, так как шлак участвует в образовании сварного шва, Содержание карбоната в количестве меньше нижнего предела не обеспечивает покрытие жидкого металла капель и ванны образовавшимся шлаком, что снижает качество сварных соединений, а содержание карбоната в шихте выше верхнего предела способствует образованию пористости металла шва.

Железный порошок, являющийся обязательным компонентом большинства Iloрошковых проволок, участвует в образовании сварного шва, повышая производительность процесса.

В лабораторных условиях изготовлена по серийной технологии опытно-промышленная партия порошковой проволоки марки ПП — 5К с предлагаемой и известной шихтами. Оболочка проволоки профилировалась из ленты размером 0,3 х 12 мм, конструкция оболочки — однозагибная, коэффициент заполнения 28» 2 . Состав шихты приведен в табл. 1.

Выбор состава шихты обусловлен технологией сварки низколегированных атмосферокоррозионно-стойких сталей.

При использовании в качестве фторсодержащего материала шлака, полученного .при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, в предлагаемой шихте для изготовления порошковой проволоки просев его с фракцией 0,07 — 0,25 мм составил 75, тогда как при использовании плавикового шпата в известной шихте просев его с указанной фракцией составил всего 25 .

В идентичных условиях проведены сопоставительные испытания порошковой проволоки марки ПП — 5К с предлагаемой шихтой по вариантам 1 — 5 и известной шихтой при сварке стали 8ХНД, Содержание серы и фосфора более низкое и составило соответственно 0,008-0,010 и

0,012 — 0,016, а порог хладноломкости наплавленного металла ниже — (-35)-(45 С), Предел допустимых колебаний рабочего напряжения дуги в процессе сварки для проволоки с предлагаемой шихтой шире, чем у прототипа, и составлял не менее 4В, что способствует предотвращению пористости в металле шва.

Основные показатели испытания приведены в табл. 2.

Таким образом, положительный эффект от использования изобретения заключается в сбережении ресурсов полезных ископаемых, более полном использовании фторсодержащего материала, улучшении качества порошковой проволоки за счет снижения порога хладноломкости наплавляемого ею металла и расширения диапазона допустимых колебаний рабочего напряжения дуги в процессе сварки;

Формула изобретения

Шихта порошковой проволоки, включающая фторид кальция, феррохром, медный и алюминиевый порошки, оксид никеля, ферросилиций, ферротитан, ферромарганец, карбонаты, железный порошок, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества наплавленного металла за счет снижения порога его хладноломкости, расширения диапазона допустимых колебаний рабочего напряжения дуги,.а также сниже1731549

2,0-2,5

1,0-1,6

12 — 15

Остальное

Оксид никеля

Ферромарганец

Карбонаты

Железный порошок

15

Таблица 1

Сод

Компоненты шихты шихте предлагаемый известной

57,5

39,0

2,4

0,7

46,0

3,1

40,0

2,5

0,8

2,75

0,9

1,9

2,6

1,4

3,6

1,7

1,4

1,9

0,4

1,9

0,9

1,5

2,0

0,5

2,0 . 1,0

1,65

2,25

0,3

3.35

1,3

0,5

13,5

16.0

1,7

Остальное

Железный по ошок

Таблица 2

20 ния себестоимости порошковой проволоки и сбережения ресурсов полезных ископаемых, фторид кальция введен в виде шлака, полученного при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, при следующем соотношении компонентов шихты, мас, :

Шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония 40-45

Феррохром 2.5-3,0

Медный порошок 0.8--1.0

Алюминиевый порошок 1.5-1,8

Ферротитан 2,0-3,5

Ферросилиций 0,5 в 1,3

Плавиковый шпат

Шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония

Феррохром

Медный порошок

Алюминиевый порошок

Окись никеля

Ферросилиций

Ферротитан

Ферромарганец

Силикобарий

Карбонаты

Калиево-натриевая глыба причем шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, имеет следующий состав, мас. ;

Кремнезем 0,5-0,8

Фторид кальция . 93,0 — 96,0

Металлический кальций 0,5 — 0,7

Оксид кальция 2,0 — 4,895

Цирконий 0,6 — 1.0

Фосфор Менее 0 002

Сера Менее 0,003