Состав электродного покрытия

 

Изобретение относится к сварке, а именно к сварочным электродным покрытиям для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей. Цель - повышение сварочно-технологических свойств электрода и качества наплавленного металла. Покрытие содержит (в мас.%) двуокись циркония 3-5. плавиковый шпат 5-7, ферротитан 10-14J ферросилиций марганец 3-4, нефелин-полевошпатовый продукт 30-36, диборид ванадия 2-3,5, нитрид-акриловую кислоту 0,012-0,020i стирол 0,012-0,020; диаллилфталат 0,05-0.01, пероксид бензоила 0,0006- 0,001 мрамор остальное. Покрытие позволяет увеличить срок хранения электрода, увеличить стойкость против порообразования, а также пластические и прочностные свойства ме- , талла шва. 2 табл. с 8 (Я

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

2 15 А1 (19) (11) Д1) В 23 К 35/365

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4676682/27 (22) 11.04..89 (46) 07.03.91. Бюл. 1,". 9 (71) Краматорский индустриальный институт (72) В.Д.Кассов, А.А.Кузнецов, В.В.Зайцева и Л.В.Бондаренко (53) 621.791.04 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 927462, кл. В 23 К 35/365, 18.04.80.

Авторское свидетельство СССР

1133065, кл. В 23 К 35/365, °,01.07.83 ° (54) СОСТЛВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ (57) Изобретение относится к сварке а именно к сварочным электродным покрытиям для сварки малоуглеродисИзобретение относится к сварке, в частности к составам электродных покрытий, применяемых преимущественно для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей.

Целью изобретения является повышение сварочно-технологических свойств электрода и качества наплавленного металла.

Поставленная цель достигается тем, что электродное покрытие, содержащее мрамор, двуокись циркония, ферротитан, ферросилиций, марганец, плавиковый нпат, дополнительно содержит нефелинполевонпатовый продукт.

Нефелин — полевонпатовый продукт . является отходом процесса обогащения полиметаллических руд и имеет следую щий химический состав, маа.%:

2 тых и низколегированных сталей.

Цель — повышение сварочно-технологических свойств электрода и качества наплавленного металла. Покрытие содержит (B мас.7) двуокись циркония 3-5. плавиковый шпат 5-7, ферротитан 10-14, ферросилиций 2-4, марга-. нец 3-4, нефелин-полевошпатовый продукт 30-36, диборид ванадия 2-3 5 нитрид-акриловую кислоту 0,012-0,020» стирол 0,012-0,020; диаллилфталат

0,06 — 0,01, пероксид бензоила 0,00060,001, мрамор остальное. Покрытие позволяет увеличить срок хранения электрода, увеличить стойкость против порообразования, а также пласти- с

Ж ческие и прочностные свойства металла нва. 2 табл.

Al@0@ 23, 6

Ре, О. 5,5-7,0

Na 0 12,4-13,7

К,О 4,2-4,8

СаО 1,9-2,3

И80 3,2-5,2

Ti0 0,2-0,8

Si0 Остальное

Введение в состав электродного покрытия легкоплавкого нефелин-поливонпатового продукта снижает темпера— туру плавления покрытия и обеспечивает мелкокапельный перенос электродного металла.

Благодаря наличию в нефелин-поле,вонпатовом продукте СаО, К20,NagO обеспечивается основность образующегося шлака, увеличивается ее разжижаю-. цая способность, обеспечивается бо- .

1632715 лее раннее формирование шлака с по-,. вышенными рафинирующими свойствами.

Окись магния NgO как и окиси кальция, калия и натрия повышает основность шлака, однако в отличие от

Са0, Na 0, Кg) она выполняет ряд специфических функций, связанных с модифицирующим взаимодействием на азот и нитридные включения, а именно происходит образование в металле шва нитридов магния за счет восстановления магния и взаимодействия его с азотом. Окислы магния взаимодействуют с кислородом металла, т.е. магний действует как раскислитель,что обеспечивает резкое повышение десульфирую- щей способности, Наличие Fey О способствует получению металла шва с низким содержанием неметаллических включений без снижения рафинирующей способности от серы эа счет торможения кремневосстановительного процесса, протекающего на

:границе шлак-металл, при наличии в шкале окислов кремния. Кроме того, в процессе проходит обогащение. шлака ионами О, с ростом которых повышаетQ.— ся активность ионов серы S . Присут1 ствие окислов железа на границе меж( фазной поверхности препятствует рас.пространению водорода в жидкий металл сварочной ванны.

Наличие окиси алюминия способствует улучшению физико-химических свойств образующегося шлака, понижа35

;ет азотнопоглотительную способность шлака и способствует получению в металле шва низкого содержания азота.

Благодаря наличию в нефелин-полево° шпатовом продукте двуокиси кремния наблюдается уменьшение содержания азота в металле шва за счет образования кремнекислородных анионов.

Высокое содержание окислов щелоч- 45 ных .и щелочно-земельных элементов в составе нефелин-полевошпатового продукта способствует повышению устойчивости горения дуги.

Резкое снижение в составе электрод його покрытия плавикового шпата—

50 источника вредных выделений фтора в окружающую .среду за счет введения .нефелин-полевошцатового продукта уменьшает выделение фторидных газов .и снижает токсичность электродов.

Получить укаэанную шлаковую систему путем введения в покрытие отдельных окислов при сохранении хороших сварочно-технологических свойств электрода затруднительно, поскольку увеличивается неравномерность плавле-. ния электродов и нарушается стабильность горения дуги.

Нефелин-полевошпатовый продукт не находит должного применения в народном хозяйстве и, в основном, вывозится в отвалы, ухудшая тем самым экологию окружающей среды.

Диборид ванадия выпускается согласно ТУ ЗП-262-69. Fro использование в сварочном производстве неизвестно.

Введение диборида ванадия повышает вероятность образования комплексных химических соединений, вызывающих рост неметаллических частичек в сварочной ванне и последующие их всплывания, что улучшает очистку металла от серы и фосфора. Кроме того, металл шва легируется ванадием, при этом значительно повышаются пластические свойства стали, поскольку металл имеет более равномерную и мелкозернистую структуру.

Нитрил акриловой кислоты представляет собой жидкость, используется для производства синтетических волокон.

Стирол представляет собой жидкость, используется для получения полистирола.

Диаллилфталат представляет собой жидкость, используется для производства органического стекла. Пероксид бензоила представляет собой порошок, применяется в производстве полимеров на основе винильных мономеров в качестве инициатора процесса радикаль ной полимеризации. В данном случае совместное использование нитрида ак

1 риловой кислоты, стирола,диаллилфталата и перокисда бензоила позволяет и повысить сварочно-технологические свойства электродов. Указанный положительный эффект, получаемый от использования этих ингредиентов, достигается за счет образования на поверхности электрода тонкой водозащитной пленки, которая после тепловой обработки надежно предохраняет электродное покрытие от контакта с влажной атмосферой.

Введение нефелин-полевошпатового продукта наиболее целесообразно в диапазоне 30-36 мас.Ж, поскольку его воздействие в процессе сварки, как было указано выше, многопланово и каждая его составляющая выполняет ос50

5 16327 новную и подчиненную роль. При его использовании менее 30 мас.Х, например 28 мас. ., не обеспечивается требуемая вязкость шлака, а при содержании его более 36 мас, например

38 мас.%, шлак становится сильно жидкотекучим, плохо покрывающим валик.

Наиболее оптимальное содержание диборида ванадия в покрытии составля- 10 ет 2-3 5 мас. .. Введение его менее

2 мас.,например 1 мас.%, не обеспечивает достаточного легирования металла шва и повышения его пластических свойств. При содержании дибори-15 да ванадия свыше 3,5 мас. например, 5 мас.%, ухудшается отделимость шлаковой корки. Введение нитрила акриловой кислоты в количестве 0,012—

0,020 мас.% стирола в количестве 20

0 012-0,020 мас.% и диаллилфталата в количестве 0,06-0,01 мас.% позволя,ет получить после тепловой обработки тонкую пленку сополимера с соста вом, близким к исходному соотноше- 25 нию в мономерной смеси, так как предлагаемые соотношения находятся вблизи граничного азеотропа. При введении нитрила акриловой кислоты, стирола и диаллилфталата менее указанных более указанных величин снижается стойкость против порообразования в результате деструкции органической составляющей покрытия.

Пероксид бензоила в количествах (0,0006-0,001 мас.%) наиболее эффективно в составе покрытия. Являясь инициатором полимеризации системы нитрил акриловой кислоты, стирол-диаллилфталат, пероксид бензоила при мень-40 ших содержаниях, например 0,0004 мас., увеличивается длительность процесса полимеризации, а при больших содержаниях, например, 0,0012 мас., увеличивается скорость затвердевания моно- 45 мерной системы, что сужает технологи-. ческий интервал живучести мономерной смеси.

Введение ферротитана в количестве 10-14 мас. .. ферросилиция в количестве 2-4 мас.%. марганца в количестве 3-4 мас. . и обеспечивает достаточное раскисление сварочной ванны.

При введении двуокиси циркония менее 3 мас.%, например 2 мас., ухудшаются сварочно-технологические свой55 ства, а более 5 мас., например

6 мас. . приводит к снижению рафинирующеь» способности шпака.

15 ь

Введение традиционного газообразующего компонента — мрамора в ука- занном диапазоне диктуется условиями надежной экранизации металла шва и капель электродного металла от воз-! действия атмосферы.

Введение плавикового шлака в указанном количестве связано с требуемой жидкотекучестью шлака при минимально возможной токсичности электрода.

Конкретные составы электродного покрытия приведены в табл. 1.

Изготавливают электроды по указанным пяти составам. Двуокись. циркония, плавиковый шпат, ферротитан, ферросилиций, марганец, нефелии-полевошпатовый продукт, диборид ванадия, мрамор перемешивают между собой и с жидким калиево-натриевым стеклом с модулем 2.?-3,0 плотностью

1,25-1,30 мг/м . Покрытия наносят на металлические стержни из проволоки марки Св-0,8А Ф 4 мм и методом опрессовки с последующей сушкой при 250-300 С в течение 2-2,5 ч. В емкость помещают нитрил акриловой кислоты, стирол диаллилфталат, пероксид бензоила и перемешивают в течение 5-7 мин. Полученные электроды обрабатывают погружением в эту емкость на 1-2 с. Тепловую обработку электродов ведут при 70-80 С в течение 2 ч.

Сваривают стальные пластины размером 200х50х10 мм. В качестве источника питания используют трансформатор

ТДС-500. Сила сварочного тока находится в пределах 160-200 А.

Для количественной оценки проводят исследования стойкости против порообразования, содержания вредных примесей в металле сварного шва и

его механических свойствах.

Стойкость против:порообразования электродов определяют по следующей методике. Во выфрезерованные в плас= тинах канавки засыпают ржавчину, распределяя ее по длине канавки участками по 100 мм, первый участок — без ржавчины, второй участок — 100 мг на 100 мм шва, третий участок200 мг на 100 мм шва, и т..д. Проводят наплавку валика и определяют минимальное количество ржавчины на

100 мм шва, при котором образуются поры. Наплавку производят сразу пос15

16327 ле изготовления электродов (вариант А) и через 16 месяцев после их вмлеяивания в неотапливаемом помещении (не предназначенном для хране5 ния электродов) (вариант Б).

Содержание серы и фосфора в наплавленных образцах определяют химическим способом. Механические свойства определяли .по ГОСТ 9474-78. Полученные результаты испытаний приведены .;-и табл.2.

Таким образом, электроды составов 2-4 обладают более высоким качеством металла сварного шва, увеличением срока хранения в сравнении с известным электродом.

30-36

2-3,5

Формула из о бретения

Состав электродного покрытия для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащий мрамор, плавиковый ипат, двуокись циркония, 25

Та блица 1

Содержание компонентов, мас..Ж, в составе

Компоненты

3 4 5

Двуокись циркония

Плавиковый ипат

Ферротитан

Ферросилиций

Марганец

10

3,5

36

28

3,5

О 008 0 012 О 016 О 020 0 024

0,016

0,008 0,012

0,020 0,024

0,06

0,04

0,08

0,01

0,012

0,0012

0,0004 0,0006

35,9 и 36 34,9154

0,0008 0,001

Нефелин-полевошлатовый продукт

Диборид ванадия

Нитрил акриловой кислоты

Стирол

Диаллилфталат

Пероксид бензоила

Мрамор ферротитан, ферросилиций, марганец, отличающийсятем., что, с целью повышения сварочно-технологических свойств электрода и качества металла шва, покрытие дополнительно содержит нефелин-полевошпатовый продукт, диборид ванадия, нитрил акриловой кислоты, стирол, диаллилфталат, пероксид бензоила при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Плавиковый ипат 5-7

Двуокись циркония 3-5

Ферротитан 10-14

Ферросилиций 2-4

Марганец 3-4

Нефелин-полевошпатовый продукт

Диборид ванадия

Нитрил акриловой кислоты 0)012-0,020 ! Стирол 0,012-0,020

Диаллилфталат, 0,06-0,01

Пероксид бензоила 0,0006-0 001

Мрамор Остальйое

35г3872 36,449 34,9388

1632715

Таблица 2

Показатели

Вариант А

Участок

Стойкость против порообразования, мг ржавчины

500 400

500

500 600

Вариант Б

Участок

Стойкость против порообра зования, мг ржавчины

400

500

500

600

500

0.025

0,019 0,021

О, 018

0,020

О, 022

0,027

Содержание, 7. Я

0,029

0.023

0,021

27

27

520

585

600

205 .

530

218

210

205

185

1,5

Режим тепловой обработки электродов с мономерами Т, С

70 70

2 0,5

80

Время, ч

Составитель T.Àðåñò

Редактор В.Бугренкова Техред М.Дидык Корректор С.Шекмар

Заказ 583 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул . Гагарина, 101

Механические свойства 8, X

6",MIIa

I а Н,Дщ/см2

Технологический интервал живучести мономерной смеси, ч

Значения показателей составов

1 2 3 4 5