Порошковая проволока

 

Изобретение относится к порошковым проволокам для электродуговой сварки и может быть использовано для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, в частности для сварки неповоротных стыков труб на переменном и постоянно токах . Цель - повышение производительности процесса сварки за счет снижения расхода порошковой проволоки (ПП) на единицу массы металла сварного шва. ПП состоит из низкоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей компоненты, мас.%: лигатура железо-кремний-магний 2-6; смесь оксида редкоземельного металла и редкоземельного металла (РЗМ) 3-8; оксид металла, выбранного из группы железо, марганец, 5-15; ферромарганец 4-10; компонент, содержащий диоксид титана, 10-20; калиево-натриевая силикатная глыба 2-5; слюда 5-11; целлюлоза 1,5-2,5; железный порошок остальное . Коэффициент заполнения ПП составляет 29+2%. Введение в состав шихты ПП оксида металла, выбранного из группы железо , марганец, РЗМ и лигатуры железокремний-магний приводит к протеканию реакций окисления. В результате окисления кремния, магния и РЗМ происходят значительные экзотермические эффекты, которые позволяют уменьшить расход ПП и электроэнергии в процессе сварки на единицу массы металла. 3 табл. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 В 23 35 368

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А8ТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4077787/29-27 (22) 12.06.87 (46) 23.09.88. Бюл. № 35 (71) Краснодарский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по монтажным и специальным строительным работам (72) П. P. Исаенко, Л. П. Мойсов, Б. П. Бурылев, В. Г. Хохлов, А. С. Петров, В. М. Акимов и Г. Ш. Лозовская (53) 621.791.042.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 315552, кл. В 23 К 35/368, 28.04.70.

Авторское свидетельство СССР № 941114, кл. В 23 К 35/36, 11.07.80. (54) ПОРОШКОВАЯ ПРОВОЛОКА (57) Изобретение относится к порошковым проволокам для электродуговой сварки и может быть использовано для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, в частности для сварки неповоротных стыков труб на переменном и постоянном токах. Цель — повышение производительности процесса сварки за счет снижения

Л0„, 1425015 А1 расхода порошковой проволоки (ПП) на единицу массы металла сварного шва. ПП состоит из низкоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей компоненты, мас.%: лигатура железо-кремний-магний 2 — 6; смесь оксида редкоземельного металла и редкоземельного металла (РЗМ) 3 — 8; оксид металла, выбранного из группы железо, марганец, 5 — 15; ферромарганец 4 — 10; компонент, содержащий диоксид титана, 10 — 20; калиево-натриевая силикатная глыба 2 — 5; слюда 5 — 11; целлюлоза 1,5 — 2,5; железный порошок остальное. Коэффициент заполнения ПП составляет 29+-2%. Введение в состав шихты ПП оксида металла, выбранного из группы железо, марганец, РЗМ и лигатуры железокремний-магний приводит к протеканию ре- 3 акций окисления. В результате окисления кремния, магния и РЗМ происходят зна- ) чительные экзотермические эффекты, кото- у рые позволяют уменьшить расход ПП и электроэнергии в процессе сварки на единицу массы металла. 3 табл.

1425015

= — 362,84 — ) Таблица 1 — 327,44 моль

Металл

1873 2273

= — 927,78 моль

8,0

550

= — 977,59 — —" моль

0,2

55

2680

МК 1924000

7831000

И зобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, в частности для сварки неповоротных стыков

Труб на переменном и постоянном токах.

Цель изобретения — повышение произодительности процесса сварки за счет сниения расхода порошковой проволоки на единицу массы металла сварного шва.

В качестве компонента, содержащего диоксид титана, может быть использован рутиловый или ильменитовый концентраты.

Лигатура железо-кремний-магниевая исользована следующего состава, мас.о :

40; Mg 9 — 12; Fe остальное. В каестве оксида металла взяты гематит (ГегОз) и МпОг. В качестве смеси оксид

ЗМ вЂ” редкоземельный металл взяты

I..egOg — Се и 1 агОз — 1 а. При этом ,соотношение оксида РЗМ к редкоземельно му металлу взято в отношении 3:1. Смесь оксид редкоземельного металла — редко, земельный металл получают путем спека(,ния.

Введение в состав шихты порошковой проволоки оксида металла совместно с ли1 гатурой железо-кремний-магниевой позволяiåò увеличить производительность наплавки порошковой проволокой за счет увеличения скорости плавления проволоки.

Такой эффект объясняется тем, что в результате термической диссоциации компонентов лигатуры с высшим оксидом металла из группы железо, марганец и РЗМ выде ляется большое количество тепла, которое увеличивает скорость плавления проволоки без увеличения сварочного тока.

Выделение дополнительного тепла происходит вследствие протекания химических реакций:

2/ÇFegOз+ Si== SiOg+4/ÇFe, ЛБгз=

1/3FegOg+Mg=MgO+2/ЗГе, ЛН 9з =

ГегОз+21 а=-1 агОз+2Е е, ЛН298 = о е Оз+2Ce = СеОз + 2Fe, ЛНggs =

Соответственно для реакций с диоксидом марганца величины тепловых эффектов равны:

МпОг + Si = SiOg+Mn, ЛН газ=

= — — 389,45 моль

5

1/2МпОг+21а=1..агОз+1/ЗМп, Л Нгзв =

= — — 340,74

3/2 MnOg + 21 а = 1 агОз + 3/2Мп, кДж.

ЛНг9з = — 1013,32 —, 3/2 МпОг + 2Се = СегОз + 3/2Мп о кДж

ЛНг9з = 1017,51, о

Прямые реакции окисления кремния, магния и РЗМ кислородом сопровождаются выделением большого количества тепла.

Si+Ор = 510г, gНйв = — 910,94 кДж

Mg+1/20г=МдО, ЛНггз = — 601,49 „ о

2LB+3/2Og = 1.агОз, ЛНг з =

== — 1794,94 — i

25 2Се+3/20 =СегОз, ЛНг9з= — 1799,75к

Как следует из приведенных результатов, для всех трех групп реакций наблюдаются значительные экзотермические тепловые эффекты, рассчитанные на 1 моль образовавшегося оксида.

Введение в состав шихты лигатуры совместно со смесью оксид РЗМ вЂ” редкоземельный металл уменьшает расход порошковой проволоки и электроэнергии в процессе сварки на единицу массы металла.

Указанный эффект объясняется тем, что магний, содержащийся в лигатуре, при температуре сварочной дуги интенсивно испаряется. Свидетельством этого являются рассчитанные с использованием сварочных

40 данных значения давления насыщенного пара основных металлических составляющих шихты порошковой проволоки.

В табл. 1 приведено давление пара метал лов шихты.

Давление насьпценного пара, Па, при температуре, K

1425015

Таблица2

Содержание компонентов, мас. X,в составе смеси

3 4 5 6

Компоненты

1 2

Лигатура

Железо-кремний †магни

2 4

5 10 вая

Гематит (Ре Оз) 15

Двуокись марганца (Mg0 ) 10

20

10

Рутиловый концентрат

Ильменитовый концентрат

20

Оксид лантана + лантан (в соотношении 3: 1) Оксид церия + церий (в соотношении 3: 1) 10

Ферромарганец

Целлюлоза

2,5

1,5 2,0

2,5

2,0

1,5

Калиево-натриевая силикатная глыба

2 3,5 5

3,5

5 8 11 5 8

675455225675455

Слюда

22,5

Железный порошок

Давление пара РЗМ невелико, затем следует давление основы — железа и большая величина давления пара кремния. Но давление насыщенного пара магния на несколько порядков превышает все перечисленные значения давления пара составляющих шихты. Пары магния, как преобладающие, измельчают размеры капель электродного металла, уменьшая его разбрызгивание, и таким образом, снижается расход порошкоКаждый вариант смеси использовали для изготовления порошковой проволоки диаметром 2,2 мм трубчатой конструкции с коэффициентом заполнения 29+2,0%.

В качестве оболочки при изготовлении порошковой проволоки применяли ленту из стали марки 08кп размером 0,5Х12 мм.

Испытания изготовленных вариантов проволок с составами шихты, приведенными в табл. 2, выполняли на пластинах размером 350;к,150)<20 мм из стали ВСтЗсп. В вой проволоки на единицу массы наплавленного металла. Пары магния и РЗМ стабилизируют горение дуги и позволяют вести сварку на переменном токе.

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

В табл. 2 приведены конкретные примеры составов шихты порошковой проволоки. качестве оборудования для сварки применяли сварочный трансформатор марки

ТД вЂ” 500У2 и полуавтомат марки А — 765.

Сварку выполняли на токе 290 — 310 А при напряжении на дуге 30 — 31 В.

Производительность процесса сварки определяли весовым способом, взвешивая пластину до сварки и после нее (после очистки от шлака и брызг), определяли массу металла сварочного шва. По массе металла, времени и сварочного тока определяли производительность сварки в кг/ч.

1425015

Таблица 3

Расход элек—

Расход проволоки на 1 кг

Производительность

Порошковая проволока троэнергии на 1 кг металла, кВт.ч металла сварки, кг сварки, кг/ч

4,8

1,30

3,30

Известная

Предлагаемая

2,4

1,0

4,4

2,7

1,07

4,1

1,2

3,0

3,7

2,4

1,0

4,3

1,08

2,7

3,9

3,0

1,2

3,6

3 — 8

Коэффициент разбрызгивания и расход порошковой проволоки определяли также при наплавке валиков на пластину. Расход электроэнергии при сварке определяли

Испытания вариантов порошковой проволоки показали, что введение в состав шихты лигатуры более 6 мас.о снижает стойкость проволоки к порообразованию, а добавка менее 2 мас.Я не оказывает влияния на свойства проволоки.

Наличие в составе шихты проволоки оксидов группы железа более 15 мас. Я и смеси оксиды РЗМ вЂ” редкоземельный металл более 8 мас. Я резко снижает ударную вязкость металла шва и является нерациональным.

Содержание указанных компонентов менее соответственно 5 и 3 мас /p не позволяет получить необходимого эффекта.

Порошковые проволоки с указанными в табл. 2 составами шихты обеспечивают хорошие сварочно-технологические свойства при сварке на постоянном и переменном токе и экономию сварочных материалов и электроэнергии. Широкий диапазон рабочих напряжений и высокая стойкость металла шва против пористости при наличии ржавчины, окалины и увлажнения поверхности свариваемого металла позволяют широко использовать порошковые проволоки с предлагаемыми составами шихты для сварки на открытых площадках и на монтаже неповоротных стыков труб, а также металлоконструкций при расположении швов в различных пространственных положениях; электрическим счетчиком расхода электроэнергии переменного тока.

Результаты испытаний предлагаемой порошковой проволоки приведены в табл. 3. проволоки намечено применять взамен штучных электродов.

Формула изобретения

Порошковая проволока для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей, состоящая из низкоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей компонент с диоксидом титана, ферромарганец, калиево-натриевую силикатную глыбу, слюду, компонент с редкоземельным металлом, железный порошок, 40 Отличающаяся те, Что, с це.ью повыше- ния производительности процесса сварки за счет снижения расхода проволоки на единицу массы металла сварного шва, шихта дополнительно содержит лигатуру железо4> кремний-магний, целлюлозу, оксид металла, выбранного из группы железо, марганец, а в качестве компонента с редкоземельным металлом введена смесь оксида редкоземельного металла и редкоземельного металла при следующем соотношении компонентов

Лигатура железокремний-магний 2 — 6

Смесь оксида редкоземельного металла и редкоземельного металла

55 Оксид металла, выбранного из группы железо, марганец 5 — 15

Ферромарганец 4 — 10

1425015

10 — 20

2 — 5

5 — 11

Составитель Н. Гершанова

Редактор С. Пекарь Техред,И. Верес Корректор О. Кравцова

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

Компонент, содержащий диоксид титана

Калиево-натриевая силикатная глыба

Слюда

Целлюлоза 1,5 — 2,5

Железный порошок Остальное причем коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 29 + 2%.