Шихта для выплавки сварочных флюсов

 

1. ШИХТА ДЛЯ ВЬППАВКИ СВАРОЧНЫХ ФЛЮСОВ, содержащая кварцевьй песок, плавиковоишатоБый концентрат, глинозем, сырье, содержащее оксид кальция и сырье, содержащее оксид марганца, отличающаяся тем, что, с целью повьшения ударной вязкости и стойкости против трещинообразсзания сварных швов при использовании сварочных флюсов, полученных из шихты, сьфье содержащее оксид кальция, и сырье, содержащее оксид марганца, введены в шихту в виде синтетического марганцевого шлака и отвального шлака производства металлического марганца при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кварцевый песок 16-19 Глинозем12-15 Синтетический марганцевый шлак 14-25 Отвальный шлак производства металлического марганца 26-38 Плавиковошпатовый концентрат15-20 2. Шихта ПОП.1, отличающая с я тем, что отвальный шпак .производства металлического марганца содержит следующие компоненты, мас.%: Окись кальция 44-47 (Л 26-29 Двуокись кремния Монооксид марганца 19-21 Двуокись алюминия 3-6 0,002-0,10 Фосфор Сера 0,08-0,10 3. Шихта попп. 1и2, отличающаяся тем, что .синтетический марганцевый шлак содержит следующие компоненты, мас.%: Окись кальция4-9 Двуокись кремния25-3 Монооксид марганца53-58 Двуокись алюминия3-8 Фосфор0,008-0,018 Сера ,0,2-0,3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU (11) (51)4 В 23 К 35/365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1,„-, Ы

Ф

Кварцевый песок

Глинозем

Синтетический марганцевый шлак

Отвальный шлак производства металлического марганца

Плавиковошпатовый

16-19

12-15

14-25

26-38

15-20 концентрат мас.X:

44-47

26-29

19-21

3-6

Окись кальция

Двуокись кремния

Монооксид марганца

Двуокись алюминия

Фосфор

Сера

0,002-0,10

0,08-0,10

4-9

25-30

53-58

3-8

0,008-0,018

0,2-0,3

Окись кальция

Двуокись кремния

Монооксид марганца

Двуокись алюминия

Фосфор

Сера

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТНРЫТИЙ

1,(2 1) 3769520/25-27 (22) 10.07.84 (46) 15. 11.85. Бюл. У 42 (7 1) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И.Брежнева (72) M.È.Ãàñèê, И.Б.Паримончик, В.П,Кандыбка, О.И.Кривенко, Ю.M.Æóðàâëåâ и P.Ï.Âèíîãðàäîâ (53) 621. 791. 03 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1098731, кл. В 23 К 35/362, 1983.

Технологическая инструкция

ТИ-2-1-78 Никопольского завода ферросплавов. (54)(57) 1. ШИХТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СВАРОЧНЫХ ФЛЮСОВ, содержащая кварцевый песок, плавиковошнатовый концентрат,. глинозем, сырье, содержащее оксид кальция и сырье, содержащее оксид марганца, отличающаяся тем, что, с целью повышения ударной вязкости и стойкости против трещинообразсзания сварных швов при использовании сварочных флюсов, полученных из шихты, сырье содержащее оксид кальция, и сырье, содержащее оксид марганца, введены в шихту в виде синтетического марганцевого шлака и отвального шлака производства металлического марганца при следующем соотношении компонентов, мас.7:

2. Шихта по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что отвальный BIJIRK производства металлического марганца содержит следующие компоненты, 3. Шихта по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что .синтетичес- кий марганцевый шлак содержит следующие компоненты, мас.7:

1191243 2

Отсутствие в расплаве шихтовых материалов свободного оксида кальция, а также металлического марганИзобретение относится к технике сварки, в частности, к способам получения. фторидных флюсов, применяемых при автоматической и полуавтоматической сварке ответственных изделий в 5 атомном машиностроении, особенно узлов, подвергающихся тепловым и знакопеременным нагрузкам.

Цель изобретения — получение высококачественного флюса, обеспечи- 10 вающего повышение ударной вязкости сварных швов и их стойкость к трещинообразованию при низких и высоких температурах.

Сырье>содержащее оксид кальция 15 и марганцесодержащее сырье введены в виде силикатных соединений отвального шлака производства металлического марганца и синтетического марганцевого шлака, что стало возмож- 20 ным вследствие обнаруженной зависимости механических свойств (ударной вязкости и устойчивости к трещинообраэованию в широком температурном интервале сварных швов, полу в 25 ченных с помощью флюсов от минералогической формы нахождения оксидов марганца и кальция в шлаках, вводимых в шихту для выплавки флюсов.

Петрографический анализ шлаков пока- щ зал, что синтетический марганцевый шлак представлен тремя основными фазами: большую часть шпифа занимают силикаты марганца (тефроит SiO> ° NnO) 1 промежутки между которыми заполнены марганцевосиликатным стеклом (Nn„ SiyO<). Как в стекле, так и в силикатах наблюдаются зерна манганозита (NnO) группирующиеся в дендритные скелетообразные кристаллы. 40

Отработанный шлак производства металлического марганца состоит в основном иэ метасиликата кальция

2CaO ° SiO (встречаются их модификации g = Са Б 04 и e = Ca Si04) и соединений СаО Nn0 и Я О NnO. Зерна МпО находятся в основйом внутри метасиликатов кальция.

Шлаки позволяют вводить во флюс

СаО и NnO в связанном виде, что не достигалось шихтой, содержащей мрамор (известь) .и марганцевый концентрат, в которых оксиды СаО, Мпя О< и NnO находятся в свободном состоянии. ца приводит к увеличению активности

Р О и S которые удаляются из плавильной ванныэлектропечи пореакциям

++F 2 р >

Ь ЬО 50 (Р,О ) 5(И, (аН,0=2Н +021 — (Н 1+5(Н О) (Са,Р,ОВ1+6(Н +Э И 0 1

3(Сао ae,а,).(р,Ф + (Н,о)

Наличие МпО в комплексном термодинамически устойчивом соединении предотвращает его диссоциацию и тем самым вьделение газообразного кислорода, что позволяет получать плотные, без газовых пузырей, сварные швы, кроме того, уменьшается угар легирующих элементов.

Выбранное экспериментальным путем соотношение компонентов шихты является оптимальным для получения стан-, дартного флюса типа АН-42, а также может быть использовано для выплавки флюсов КФ-30 и НФ-18М.

Введение в шихту глинозема менее

12Х уменьшает оксидную составляющую флюсов, что снижает рафинирующую способность, а более 157 обусловливает тугоплавкость шихты, что вызы— вает повышенный расход электроэнергии. Использование кварцевого песка менее 16Х приводит к увеличению расходов плавиковошпатового концентрата, являющегося дорогим и дефицитным сырьем. Поскольку SiO является относительно непрочным оксидом, то его введение в шихту более 197. приводит к угару высокоактивных легирующих элементов при сварке, что ухудшает механические характеристики сварного шва. Использование синтетического марганцевого шлака (А) и отвального шлака производства металлического марганца (В) менее 14 и 267. соответственно приводит к повышенному угару марганца иэ сварного шва и получению флюса, нестандартного по содержанию

СаО и МпО. Введение в шихту шлаков (А) и (В) более 25 и 387 соответственно ведет к тугонлавкости шихты вследствие повышенного содержания

СаО и увеличению вязкости флюсов, что заметно снижает их рафинирующие способности. Снижение содержания

СаР (ниже 157) ухудшает физико †химические свойства флюсов : вязкость и плавкость, а увеличение концентрации фтористого кальция более 207

1191243

I (10 р/т).

Таблица 1

Состав, мас.%

Компоненты

1 2

14 16

10 12

Кварцевый песок!

7,5 19

13,5 15

Глинозем

13,5

Синтетический марганцевый шлак

12 14 t9 5 25 27

Отвальный шлак металлического марганца

24 38 32

26 28

Ирамор (известь) 14 нарушает стабильностьгорения дуги,что ухудшает качествометалла сварногошва.

Предлагаемая шихта обеспечивает улучшение качества электроплавленных флюсов в результате снижения в них содержания серы, фосфора (ниже 0,01%) кислорода и отсутствия соединений марганца в виде Иа О:, расширение области использования минерального сырья, утилизацию отходов, дешевизну 10 ,ее компонентов. Кроме того, применение такой шихты позволяет получать флюсы, обеспечивающие высокую ударную вязкость сварных швов и их стойкость против образования трещин при высоких и низких температурах.

Шихту готовят путем смешения предварительно взвешенных компонентов в соотношениях, требуемых для . получения флюса заданной марки в 20 соответствии с химическим составом, регламентированным техническими условиями на их подставку.

В лабораторных условиях был про- . веден сопоставительный анализ механических свойств сварных швов, полученных с использованием флюсов, выплавленных из предлагаемой и известной шихты.

Пример ы. Исходные компоненты шихты — кварцевый песок, глинозем, синтетический марганцевый шлак, отвальный шлак производства металлического марганца и плавиковошпатовый концентрат, перемешивают з и загружают в флюсоплавильную печь.

Составы шихт приведены в табл. 1.

Готовый флюс имеет состав, близ1 кий по основным компонентам к стандартному флюсу АН вЂ” 42 (табл.2).

Выплавленные флюсы по примерам -6 использовали для сварки стали

15Х2НИФА в лабораторных условиях. . Сварку проводили под слоем флюса в автоматическом режиме на установ-, ке АДС-1000-4. Сварочная проволока была изготовлена из стали 10ХГ2СИА.

Сварной шовподвергали химическомуанализу ииспытаниям механическихсвойств;

Ъ

Результаты анализа химического состава металла сварного mea и его механических свойств, приведенные в табл. 3 и 4 соответственно, свидетельствуют о том, что использованиефлюсов, выплавленных из предлагаемой шихты, позволяют уменьшить угар легирующих элементов, содержание

I кислорода и улучшить механические . ,свойства в частности увеличить удар1 ную вязкость сварных швов (табл.4).

Таким образом, результаты выплав ки и испытания флюсов показали, что использование предлагаемой шихты позволяет, получать высококачественные флюсы, обеспечивающие снижение угара легирующих элементов (в данном случае хрома на О, 14-0,39 абс.%, молибдена 0,20-0,03 абс.%) и содержание кислорода 0,0408-0,045 абс.%, что способствует улучшению механических свойств, в частности увели.чивает ударную вязкость металла сварных швов на 0,03-3,3 кгс/см .

Последнее увеличивает срок службы различных а "регатов атомного машино- строения. При этом также снижаются затраты на производство флюсов

3 4 5 6 (известная) 1191243

Продолжение табл,l

Компоненты

Марганцевый концентрат

Плавиковошпатовый концентрат

17,5

17,5 15

40 20

Флюс

1 23,7 15,56

0,015

10,48 0,138 . 0,017

38,3

11,?9

2 32,94 17,98 15,76

3 . 33,83 17,03 16,73

4 33,91 15,83 17,95 14,47 17,63 О, 195 0,0078 0,0072

5 36,98 18,47 19,65

Содержание компонентов, мас.7

Флюс

0,92

1 0,080 0,743 1,58

Ост.

2 0,090 0,790 1,76 0,96

То же

3 0,086 0,811 1,86 1,03 Ост. 0,58 0,008 . 0,008 0,0055

4 О, 103 0,860 1,90 0,87 То же 0,52 0,007 0,006 0,0043

5 0,115 0,873 2,04 0,78

0,41 0,007 0,0056 0,0081

0,38 0 019 0,021 . 0 050

0,073 0,61 1,73 0,64.

0,4О 6 0 025 « - 0 025 мО 050

0,6-0,9

0,07-О, 12

0,8-1,1

1 7-2,1

ГОСТ

2246"70

Состав, мас,X

1 L 2 (3 I 4 j 5 (6 è.ç"âå"ñò"íà-ÿ)

"Таблица 2

Химический состав флюсов

Содержание компонентов, мас.Ж

CaF MnO Fe0 P

18, 54 14,54 О, 227, О, 0069 О, 0061

15,95 16,25 О, 197 0,0053 0,0077

5,82 18,83 0,234 0,0084 0,0076

5S

Таблица 3

Химический состав металла сварного шва

Si Mn Cr Fe Mo S P

0 44 0,022 0,0 12 0,0092

0 51 0,009 0,009 0,0086

1191243

Таблица 4

Ударная вязкость сварных швов о

Ударная вязкость, кгс/см, при температуре, С

Флюс

О -20 -40 -60

+20

2,94

4,9

10,70 6,20

11,96 6,93

12,1

3,29

5,1

13,4

3,50

6,3

7,20

12,0

14,5

12,3 7,36

3,57

6,38

14,7

6, 15

2,90

5,6

10,6

14,1

5,8.

4,7

2,87

9,0

11,6

Заказ 7060/13 Тираж 1085 . 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

Составитель Т.Арест

Редактор Л. Пчелинская Техред M. Гергель Корректор M. Демчик