Способ производства проволоки из чугуна для сварочных электродов

 

Использование: изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства проволоки из чугуна для сварочных электродов, которые могут быть использованы для сварки и заварки отливок и изделий из серого, в том числе и высокопрочного чугуна. Сущность изобретения: способ производства проволоки для сварочных электродов и чугуна включает выплавку чугунных слитков с использованием модификаторов и двойное инокулирование при выплавке и разливке. Из слитков горячей пластической деформацией получают прутки (диаметром 6 мм и более). Нагрев и выдержку слитка под горячую деформацию ведут до образования структуры, в которой графитные включения находятся в пластичной оболочке феррита или аустенита, толщина которой соразмерна с радиусом частиц графита. Из заготовок горячей пластической деформацией - волочением, ротационной ковкой, экструзией - получают проволоку заданного размера. Возможно также сочетание указанных приемов в различной последовательности. Изобретение позволяет получить из чугуна проволоки малых диаметров и большой длины, обладающей сочетанием высокой прочности и пластичности. 3 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства проволоки из чугуна для сварочных электродов, которые могут быть использованы для сварки и заварки отливок и изделий из серого, в том числе и высокопрочного чугуна.

Известен способ изготовления сварочной проволоки из чугуна, заключающийся в выплавке чугунных слитков с использованием модификаторов и последующей отливки электродов (авторское свидетельство СССР N1399044, кл.В23К 35/30, 1986; авторское свидетельство СССР N1752614, кл.С22С 37/10, 1986).

Однако такой способ не применим для изготовления проволоки малых диаметров (например, 0,5 3,0 мм), что связано с трудностями получения однородных геометрических и механических характеристик на длине проволоки.

Кроме того, литую проволоку для электродов, полученную известными способами, практически невозможно изготавливать большей длины и сматывать в бунты, что необходимо при автоматической сварке.

Техническим результатом изобретения является возможность получения из чугуна проволоки малых диаметров и большей длины, обладающей сочетанием высокой прочности и пластичности, что позволяет изготавливать электроды для сварки чугунных изделий и заварки дефектов малых размеров на чугунных отливках и изделиях, в том числе и с использованием автоматической сварки. Получаемые сварные швы и наплавки характеризуются высокой прочностью и пластичностью.

Сущность изобретения заключается в том, что способ производства проволоки для сварочных электродов из чугуна включает выплавку чугунных слитков с использованием модификаторов и двойное инокулирование при выплавке и разливке. Из слитков горячей пластической деформацией получают прутки (диаметром 6 мм и более), причем нагрев и выдержку слитка под горячую деформацию ведут до образования структуры, в которой графитные включения находятся в пластичной оболочке феррита или аустенита, толщина которой соразмерна с радиусом частиц гранита. Из прутков горячей пластической деформацией волочением, ротационной ковкой, экструзией получают проволоку заданного размера. Возможно также сочетание указанных приемов в различной последовательности.

Введение модификаторов приводит к выделению свободного графита в глобулярной форме, что обеспечивает сочетание высокой прочности и пластичности чугуна.

Двойное инокулирование при выплавке чугуна заключается во введении части графитного порошка с размером частиц 50 150 мкм в тигель в конце плавки перед разливкой, а другой части в изложницу в процессе разливки. Графитные частицы, засеянные таким способом, являются зародышами, которые растут за счет углерода чугуна, облегчая таким образом процесс графитизации в глобулярной форме.

Полученные отливки подвергают горячей пластической деформации с целью получения прутков для последующего изготовления проволоки. При этом нагрев под деформацию проводят при температурно-временном режиме, обеспечивающем получение структуры, в которой гранитные включения находятся в пластичной оболочке феррита или аустенита с толщиной, соразмерной с радиусом частиц графита. Наличие такой пластичной оболочки обеспечивает возможность горячей пластической деформации чугуна с большими степенями обжатия, а глобулярная форма частиц графита предотвращает образование деформационных трещин в виде отсутствия концентраторов напряжений.

Последующая горячая пластическая деформация прутков обеспечивает конечный геометрический размер проволоки, благоприятную структуру и сочетание высоких механических свойств прочности и пластичности.

Выбор метода последнего этапа горячей пластической деформации определяется, в частности, необходимой длиной проволоки.

Так, волочение позволяет получать проволоку практически неограниченной длины, метод ротационной ковки и экструзии несколько метров.

Указанная выше совокупность действий и приемов дает возможность деформировать чугун с высокой степенью обжатия и в результате получать проволоку малых диаметров, например от 0,5 мм и более.

Пример 1.

В индукционной печи емкостью 60 кг выплавляли синтетический чугун с использованием модификатора (магния) следующего состава, мас. углерод 3,06; кремний 2,00; никель 0,70; магний 0,05; сера <0,008; фосфор <0,01; железо - остальное.

В расплавленный металл в тигель непосредственно перед разливкой вводили первую порцию графитного порошка со средним размером частиц около 50 мкм (процесс инокулирования), оставшуюся часть вводили в изложницу.

Чугун разливали в слитки диаметром 80 мм, поверхность которых механически зачищали.

Слитки нагревали до 1050^oС, выдерживали в течение 1 часа, что обеспечивало получение структуры, в которой графитные частицы заключены в пластичную оболочку феррита толщиной порядка 10 15 мкм. Затем слитки подвергали горячей деформации методом экструзии до диаметра 30 мм, при этом степень вытяжки составляет 8. Прутки диаметром 30 мм подвергали ротационной ковке при 1000^oC на диаметр 10 мм. Из полученных таким образом прутков методом горячего волочения за 10 проходов изготовляли проволоку диаметром 2,5 мм.

Механические свойства полученной проволоки: σ_в 400 Н/мм, σ_0,2 250 Н/мм, δ 22% угол загиба 100^o.

Пример 2 В индукционной печи емкостью 60 кг выплавляли синтетический чугун с использованием модификатора (магния) следующего состава, мас. углерод - 3,07; кремний 1,70; никель 0,70; магний 0,03; сера <0,01; фосфор <0,015; железо остальное. В расплавленный металл в тигель непосредственно перед разливкой вводили первую порцию графитного порошка со средним размером частиц 100 мкм, остальную часть вводили в изложницу. Металл разливали в слитки диаметром 30 мм, поверхность которых механически зачищали. Деформацию осуществляли методом прокатки на сортовом стане до диаметра 8 мм. Нагрев слитка под прокатку проводили при температуре 1050^oС и времени выдержки 1 час, что обесчивало получение структуры, аналогичной структуре в примере 1.

Затем прутки нагревали до температуры 1050^oС, выдерживали в течение 1 часа и подвергали ротационной ковке на проволоку диаметром 3 мм.

Механические свойства проволоки: s_в 440 Н/мм², σ_0,2 310 Н/мм², δ 20,5% угол загиба 76^o.

Пример 3.

В индукционной печи емкостью 60 кг выплавляли синтетический чугун с использованием модификатора (магния) следующего состава, мас. углерод - 2,98; кремний 2,10; никель 0,70; магний 0,03; сера <0,01; фосфор <0,015; железо остальное. В расплавленный металл в тигель непосредственно перед разливкой вводили первую порцию графитного порошка со средним размером частиц ≈ 100 мкм, остальную часть вводили в изложницу.

Чугун разливали в слитки диаметром 80 мм, поверхность которых механически зачищали.

Слитки подвергали горячей деформации методом экструзии с температуры нагрева 1050^oС после выдержки 1 час (что обеспечивало получение структуры, аналогичной структуре в примере 1) до диаметра 10 мм. Полученные таким образом прутки подвергали горячей газоэкструзии с температуры 1100^oС после выдержки 0,5 часа на проволоку диаметром 1 мм.

Механические свойства проволоки: s_в 500 Н/мм², σ_0,2 380 H/мм², δ 10,3% угол загиба 60^o.

Из полученной проволоки были изготовлены сварочные электроды длиной 300 мм, которые использовали для проведения электродуговой сварки образцов из чугуна С425.

Полученные швы характеризуются отсутствием пор, трещин, неметаллических включений.

Испытания на прочность образцов, вырезанных из зоны сварных швов, показали, что их прочность не ниже прочности основного металла, равной 250 Н/мм². Разрыв образцов происходит не по зоне шва.

Была опробована и успешно осуществлена смотка полученной проволоки длиной 10 м в рулон диаметром 400 мм.

Заявленный способ обеспечивает получение сварочных электродов из деформированной чугунной проволоки малых диаметров высокой прочности и пластичности. Этот способ дает возможность организовать массовое производство чугунных сварочных электродов.

Формула изобретения

1. Способ производства проволоки из чугуна для сварочных электродов, при котором чугун выплавляют с использованием модификаторов, разливают в слитки и формируют прутки, отличающийся тем, что при выплавке и разливке чугуна производят двойное инокулирование, формирование прутков осуществляют горячей пластической деформацией слитка, при этом нагревают и выдерживают слиток до образования структуры, в которой графитовые включения находятся в пластичной оболочке феррита или аустенита, толщина которой соразмерна с радиусом частиц графита, затем проводят окончательную горячую пластическую деформацию прутков до получения проволоки заданного размера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячую пластическую деформацию прутков ведут волочением.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячую пластическую деформацию прутков осуществляют ротационной ковкой.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячую пластическую деформацию прутков осуществляют экструзией.