Состав электродного покрытия и способ изготовления обмазочной массы для покрытия сварочных электродов

Патент 967753

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

<и 967753

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . " (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.07.80(21) 2966150/25-27 (51)М. Кл.

В 23 К 35/365

В 23 К 35/40 с присоединением заявки М 2966109/25-27

Гасударственный комитет

СССР но аелзи изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.10.82. Бюллетень М 39 (53) УД К621.791..042.4

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е. О. Патона (7I ) Заявитель (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ И СПОСОБ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБМАЖ)ЧНОЙ МАССЫ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ

СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ

9-14

Изобретение относится к сварке, в частности к сварочным материалам, а именно к составу электродного. покрытия .и к технологии его приготовления.

Известен состав электродного покрытия (1), содержащий следующие компсьненты, вес.%:

Газошлакообразующие компоненты 51 -60

Раскисляющие и легирующие компоненты

Неорганические пласти.фикаторы 1-2

Сухой остаток натриевокалиевого силиката 7-8.

Однако известный состав электродного покрытия не обеспечивает достаточной ударной вязкости металла шва и стабильности горения дуги на переменном токе.

Цель изобретения вЂ” повышение ударной вязкости металла шва и стабильности горения цуги на переменном токе, а также качества шва за счет снижения содержания диффузионно-подвижного водо рода.

Поставленная цель достигается тем, что состав электродного покрытия, содержащий газошлакообразующие KOMHOHBKRbl раскисляющие и легирующне компоненты, органические пластификаторы, железный порошок и сухой остаток жидкого стекла (натриево-калиевого силиката) содер

<в жит дополнительно, по крайней мере, один компонент, выбранный из группы: соляная

:кислота, карбонат аммония, хлористый аммоний и щавелевая кислота, и алюминиево-магниевую лигатуру, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Газошлакообразующие компоненты 49-73

Раскисляющие и легирующие компоненты 14,3-16

Органические пластификаторы 0,5-1,5

Сухой остаток натриевокалиевого силиката 7 «8

967753

Компонент, выбранный иэ группы: соляная кислота, хлористый аммоний, щавелевая кислота 0,01 5-0,7

Алюминиево-магниевая лигатура 0,5-0,8

Железный порошок Остальное

B качестве газошлакообразуюших компонентов состав электродного покрытия содержит карбонаты щелочноземельных металлов в количестве 45-65 вес.% и фториды шелочноземельных металлов в количестве 1-4 вес.%.

В качестве газошлакообразуюших компонентов состав электродного покрытия содержит полевой шпаг и рутиловый концентрат в количестве 3-4 вес% в соотношении 1:1.

В качестве органических пластификаторов состав электродного покрытия содержит карбоксиметилцеллюлозу и альгинаты.

Известен способ изготовления обмаэоч 5 ной массы для покрытия сварочных электродов, при котором производят дозирование компонентов покрытия с последующим смещением их с жидким стеклом (2).

В шихте, применяемой для изготовления электродов с покрытием основного вида, содержится, как правило, значительное количество карбонатов и фторидов щелочных и шелочноэемельных металлов, способных вступать во взаимодействие

35 с жидким стеклом.

В результате химического взаимодействия связующего с отдельными компонентами шихты обмазочная масса с течением времени теряет свои технологи40 ческие свойства, что приводит к нестабильному истечению массы из головки пресса, затрудняет концентричное нанесение покрытия на стержень, увеличивается количество браке из- за дефектов

45 покрытия (трешины, вмятины и т.д.).

Для компенсации отрицательного влия1 ния процессов взаимодействия жидкого стекла с компонентами шихты на технологические свойстве обмазочной массы и создание необходимого запаса пластичноо- 5

50 ти, обеспечиваюшего хорошее истечение ее из головки электродообмаэочного пресса и равномерного нанесения на металлический стержень, в обмазочную массу вводят пластифицируюшие добавки минерального и органического происхождения.

Известно применение микеральных пластифицируюших добавок, таких кек бентоннт, различные сорта глин, тальк, слюда мусковит, каустическая сода и т.д. (2 3.

Пластифицируюший эффект с применением указанных минеральных добавок достигается эа счет пластинчатой формы частиц или за счет частичной гидратации их в щелочной среде связующего, обеспечиваюшее скольжение частиц обмазоч- ной массы в процессе ее экструзии из головки пресса. Однако введение минеральных добавок в состав покрытия электродов основного вида даже в небольших количествах сопряжено с ухудшением сварочно-технологических свойств электродов (склонность к образованию пор, флокенов, холодных трещин), что обусловлено содержанием в минеральных добавках кристаллизационной и конституционной влаги, которая является источником цоступления водорода в металл шва. В качестве органических пластификаторов применяются электродная целлюлоза.,карбоксиметилцеллюлоза, водорослевая мука.

Органические добавки при приготовлении обмазочной массы частично растворяются или набухают в жидком стекле и значительно повышают технологические свойства обмазочной массы.

Недостатком применения органич=-::::: . пластификаторов в значительных коли= чествах (более 279) является угодника... пористости покрытия после те;.:.о: ":,--.":oòки электродов за счет въ горация .-.:., 1то в свою очередь, повышает гнгро.вЂ”.эпичность покрытия.

Бель изобретения - улучшение процесса удаления влаги из покрытия при сушке и повышение качества металла шва эа счет пониженного содержания диффузионноподвижного водорода.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу, при изготовлении обмазочной массы для сварочных электродов с дозированием компонентов покрытия с последующим смещением их с жидким стеклом, при смешении компонентов„ покрытия с жидким стеклом в замес добавляют водные растворы кислот или их, солей в количестве 2,4-2,6 л на 100 кг сухой шихты, В качестве органических кислот приме няют насыщенный водный раствор шааелевой кислоты.

В качестве неорганических кислот применяют водный раствор соляной кислоты.

967753

В качестве водных растворов солей неорга нических кислот применяют аммоний углекислый или аммоний хлористый.

Благодаря малому содержанию фторидов в покрытии и благоприятному соотношению остальных компонентов электроды позволя-. ют производить сварку вертикальных швов высокопроизводительным способом "сверхувниз", причем сварку можно производить как на постоянном токе при прямой поляр- 10 ности, так и на переменном токе.

Небольшие добавки алюминиево-магниевого сплава (0,5-0,8) позволяют повысить ударную вязкость металла швов при положительных и особенно при отрицатель- 15 ных температурах.

В качестве легирующих и раскислителей использутся одновременно ферросилиций и ферромарганец, составляющие в сумме 14,3-16,0%.

Примеры конкретных составов покрытия данных низководородных электродов, содержание диффузионного водорода в наплавленном металле и механические свойства металла швов, сваренных ими, приведены в табл. 1 -3. Содержание диффузионного водорода определено для элек тродов в модификации (1, 2, 3, 9, 10, 1 1, 12 с минимальным и максимальным содержанием фторида кальция).

При осуществлении данного способа в результате взаимодействия связующегожидкого стекла с технологической добавкой в процессе мокрого смешивания на поверхности частиц шихты образуется плен

35 ка стойкого геля кремнезема. Образование пленок геля кремнезема из части задаваемого жидкого стекла значительно повышает технологические свойства обмазочной массы, что позволяет полностью ис40 ключить при изготовлении электродов применение минеральных пластификаторов.

Предлагаемый способ приготовления обмазочной массы заключается в:следую щем.

Предварительно сМешанную шихту, не

45 содержащую минеральные пластификаторы, загружают в смеситель мокрого смешивания. Туда же задается определенная доза жидкого стекла. Naccy перемешивают до состояния, при котором достигается рав» номерное распределение жидкого стекла, после чего в смеситель с массой вводят дозу одной из технологических добавок и вымешивают массу до необходимой кондиции. 55

Количество вводимой технологической добавки, необходимой для достижения высоких технологических свойств, выбира6 ют опытным путем (2,4-2,6 л на 100 кг сухой шихты), что обеспечивает образование достаточного количества геля кремнезема из задаваемой дозы жидкого стекла (20-22% от массы сухой шихты) и не приводит к значительному разрушению структуры жидкого стекла.

Оценка свойств обмазочной массы, приготовленной согласно предлагаемому и известному способам, проведена при изготовлении наиболее массовых электродов с покрытием основного вида марки

УОНИ 13/55.

Пример l. Обмазочная масса электродов марки УОНИ 13/55 (индекс

"У ) готовится известным способом. В состав сухой шихты для улучшения пластических свойств обмазочной массы вводятся минеральные пластификаторы в колйчестве 3% (слюда мусковит, поташ, сода) и органические пластификаторы (0,5-1,0% KMII). Предварительно смешанную сухую шихту массой 1 кг смешивают в бегунковом смесителе с различными дозами жидкого стекла (обычно применяемые при изготовлении данной марки электродов вЂ” 22-26%) натриевокалиевого типа стандартного модуля плотностью 1,42 г/см и вязкостью 170 сПз, з время смешивания обмазочной массы

l0 мин.

Пример 2. Для приготовления обмазочной массы электродов марки

УОНИ 13/55 (индекс 1") применяется насыщенный водный раствор аммония углекислого. В состав сухой шихты минеральные пластификаторы не вводятся, а количество органических пластифшсаторов составля ет 0,5%, Предварительно смешанную сухую шихту массой 1 кг смешивают в бегунковом смесителе с различными дозами жидкого натриево-калиевЂ” вого стекла с характеристиками как в примере 1. После 1,0-1,5 мин смешения сухой шихты с жидким стеклом вводится

24-26 мл указанной технологической добавки на 1 кг сухой шихты. Время смешивания обмазочной массы 10 мин.

Пример 3. Для приготовления обмазочной массы электродов марки

УОНИ 13/55 (индекс "2") применяется насыщенный водный раствор аммония хлористого, Дальнейшие приготовления обмазочной массы проводятся так же, как и в примере 2.

Пример 4. Для приготовления обмазочной массы электродов марки

УОНИ 13/55 (индект 3 ) применяется насьпценный водный paci вор щавелевой кислоты. Дальнейшие приготовления обь азочной массы производятся так же, как и в примере 2.

Во время испытаний обмаэочных масс оценивается влияние технологических дсьбавок на давление истечения обмазочной массы при постоянной скорости нагружения через калибровочное отверстие на капиллярном вискоэиметре и определяется пластическая прочность обмазочной массы на коническом автопластометре.

Лучшей считается обмазочная масса„которая имеет наибольшую пластическую прочность при меньшем давлении истечения. Изменение дозировки жидкого стекла позволяет выбрать оптимальное количество жидкого стекла для каждой обмазочной массы, при этом обеспечиваются ее высокие пластические свойства.

Результаты - опенки пластическихвЂ” свойств обмазочных масс представлены на фиг. 1 - 3 и табл. 4.

Динамика удаления влаги из покрытия

При температуре 70 + 5 С показана в табл. 5.

Как видно из представленных рээульта тов испытаний, электроды с предлагаемым покрытием обеспечивают существенно меньшее содержание водорода в металле шва и более высокие значения ударной

i вязкости при отрицательных температурах.

При сварке электродами с предлагаемым покрытием, улучшаются условия труда, повышается надежность сварных конструкций эа счет высокой пластичности металла швов, их малой склонности к образованию холодных трещин, в особенности при сварке сталей, частично закаливаюпгихся в зоне термического влияния, повышается производительность сварки в

1,5-3 раза при выполнении швов, расположениых в вертикальной плоскости. 7753 8

Как видно из результатов испытаний, обмазочные массы приготовленные предлагаемым способом, обладают большей пластической прочностью при меньшем давлении истечения, чем обмазочная масса, приготовленная по известной технологии с применением минеральных пластификаторов У, что свидетельствует об их лучших технологических свойствах.

1î Применение технологических-добавок для приготовления обмазочных масс позволяет сократить расход связующего, необходимого для обеспечения достаточной технологичности обмазочной массы.

15 При обеспечении равного давления истечения обмазочных масс расход жидкого стекла в случае применения аммония углекислого сокращается на 5-10%. При термообработке покрытых электродов, покрытие которых составляет обмазочная масса, приготовленная по данному способу, скорость удаления влаги возрастает, при этом вспухание электродного покрытия практически отсутствует, темп удаления влаги из покрытия с технологическими добавками, например насыщенный водный раствор щавелевой кислоты, выше, чем из покрытия, приготовленного по известному способу. Высокий темп удаления влаги обычно вызывает вспухание электродного покрытия, что оказывает влияние на качество электродов.

Применение технологических добавок позволяет обеспечить высокий темп сушки практически беэ вспухания электродов. Так, 35 например, если вспухание покрытия контрольных электродов "У составляет 0,220,25 мм, то в случае применения технологической добавки 0,06-0,08 мм.

Полученные результаты дают основание рекомендовать применение предлагаемого способа приготовления обмазочной массы при производстве электродов с пс крытием основного вида для дуговой сварки стали. о»

К (О о» о

«-1

tX) о о» (О о»

С0 о о

«-» «-(о»

CQ о о а

«-1 «-« о» (О о

CO о

С0 о„ о

«-« о» с9 (:0 о о

О 30

«-» «-«

О3

О 1

О о

Щ (О о о

«-« о

»6

CQ о о (О

1 1 о (О

Я (О о о

Ж о в с0 л о

Щ (О о о Со 0 о»

CD о

tQ (О о о в с0 «-» о»

CD ф о

О о) о о о»

С0 о

О С0

Л з-(о

tf .

О о

fO о о

fQ с) о

)-" о а с)

tQ С, о о

l 3 о

Ц н о

O. О

t о

«3(о

Щ о о а

«-1

lQ о

tQ о

l I

00 о о

tQ о а

«-(fQ о

Я о! l

tQ o о о о

tQ 3(о

fQ о о со с)

1 I 1

3 k

I3 .а

I :jg

i о

О. о и

Ц у о о

Д й1 . :1 г ой

) " о н о и

И„

l3 о

8 о у о а Ф о

4 L»

5 о

Г"

О ((3 о м

6 о

2 о> о

yö

Н о о

v о

v о а а

«-(«- «-«

967753

И ) ) )

«-» о

" - ) "«-(о

tQ о) О о о С0 о

Щ о 0) о

tQ о, с

12 о

I а

»»

«о

"о о Ф

3.(e(g сО

CD, CD Q а„

Щ о

I о» (O

СЧ о

О и

»»»

К (б

Q э

»f ь

Ф а

& а э

& с, o y о

Ц о

nl (I о

t о о о

Щ Ь\ i

I о

»Q

I о

« о

О о» э

N, о (Т-» о» е о е О а рл и с»

1 о о

Ж ф»6

»f щ а

g &

v <

Ж и

И о

gO ц

О -. & ац э орр о о

4 еоо

kn)

% И и<> о о т-»» о о

Я Ol

3 I о о о о

Оч ОЧ -»

ll tt Ь о

О Ф

4 о

Q д

2 .96 7753 э о

g o е м

k-- è

e»- f о ое х» о о о о е

Ж Й» щ

63е4 е ef и

&:NM

$»»» э 3 > М

& & э щ

v KH э р, Я Й. э

g о е о о э а

М о .ОВ

: 2д а о Я

Л, » я

ip а - а» Ж,О И э kf p & (d о и ж

« н аааа

g0 vk

° ° O

Е."

967753

Таблица 4 кую

43,2

390

24.

220

11,3

180

7,5

280

205

13,1

150

8,1

57,2

350

2" 0

18,1

26 ф

9,7

51,4

330

200

140

Таблица 5

3,40

2,45

3,32

2,50

6,50

6,65

5,68

5,80

8,80

7,30

8,60

7,16

9,48

7,74

7,90

8,13

100

130

160

Исходная влажность покрытия 10,0%.

Исходная влажность покрытия 12,0%. Более высокая влажность вызвана применением водного раствора технической добавки.

8,30

8,80

9,00

8,62

8,82

19,5

12,8

9,70

10,40

10,70

19,90

10,17

1 0,46

10,65 967753

Формула изобретения

l. Состав электродного покрытия для изготовления електродов, предназначенных для ручной дуговой сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей, содержащий газошлакообразующие компоненты, раскисляющие и легирующие компоненты, огранические пластификаторы, железный порошок и сухой остаток рас- 1р твора натриево-калиевого силиката, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения ударной вязкости металла шва и стабильности горения дуги на пе ременном токе, а также повышения качества шва эа счет снижения содержания диффуэионно-подвижного водорода, он дополнительно содержит, по крайней мере„ один компонент, выбранный из группы: соляная кислота, карбонат аммония, хлористый аммоний и щавелевая кислота, и алюминиево-магниевую лигатуру при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Газошлакообразующие компоненты 49-73

Раскисляющие и легирующие компоненты 14,3-1 6

Органические пластификато ы 0,5-1,5

Сухой остаток натрие во-калиевого силиката 7-8

Компонент, выбранный из группы: соляная кислота, хлористый аммоний, щавелевая кислота 0,015-0,7

Алюминиево-магниевая лигатура 0,5-0,8

Железный порошок Остальное

2. Состав по п. 1, о т л и ч а ю40 шийся тем, что в качестве газошла кообразующих компонентов он содержит карбонаты щелочноземельных металлов в количестве 45«65 вес.% и фториды щелочноземельных металлов в количестве 14 вес.%.

3. Состав по п. 1, о т л и ч а ю-. шийся тем, что в качестве газошлако. образующих компонентов он содержит полевой шпат и рутиловый концентрат в количестве 3-4 вес.% в соотношении 1:1.

4.Составпоп. 1, отличаювЂ” шийся тем, что,в качестве органи-: ческих пластификаторов он содержит карбоксиметиллюлоэу и альгинаты.

5. Способ изготовления обмазочной. массы для покрытия сварочных электродов, при котором производят дозирование компонентов покрытия с последующим смешением их с жидким стеклом, о т л и.

1 ч а ю m и и с я тем, что, с целью улучшения процесса удаления влаги из покрытия при сушке и повышения качества ме-талла шва, при смещении компонентов покрытия с жидким стеклом в замес добавляют водные растворы кислот или их солей в количестве 2,4-2,6 л на 100 кг сухой шихты.

6. Способ по и. 5; о т л и ч а юшийся тем, что в качестве органи ческих кислот применяют насыщенный водный раствор щавелевой кислоты.

7. Способ по п. 5;, о т л и ч а ющ и и с.я тем, что в качестве неорганических кислот применяют водный раотвор соляной кислоты.

8. Способ по. и. 5, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве водных растворов. солей неорганических кислот применяют аммоний углекислый или аммоний хлористый.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ,М 250345, кл. В 23 К 35/365, 1968, (щзототип} .

2, Справочник по сварке. Поц реп.

Е.В. Соколова. Т. 1, М., Иашинострое ние, 1960, с. 97 (прототип}.

Составитель Н. Козловская

Редактор A.Коэорю Техред М. Коштура Корректор M. Шароши

Заказ 7981/24 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4