Керамический флюс-добавка


 


Владельцы патента RU 2467853:

Открытое акционерное общество "Новокузнецкий завод резервуарных металлоконструкций" им. Н.Е. Крюкова (RU)

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке под флюсом в качестве добавки к плавленым флюсам. Керамический флюс-добавка содержит мрамор и ферросилиций в виде их пылевидных отходов, а также соду кальцинированную и калиево-натриевое жидкое стекло, при следующем соотношении компонентов, мас.%: мрамор 24-60, ферросилиция 20-63, сода кальцинированная 0,01-11, калиево-натриевое жидкое стекло 9-13. Флюс-добавка обеспечивает повышение механических свойств сварного шва за счет снижения загрязненности стали неметаллическими включениями, уменьшение содержания газов за счет создания дополнительной газовой защиты; снижение стоимости сварочного процесса за счет уменьшения затрат на дробление и использование отходов производства; повышение устойчивости горения дуги и качества сварного шва. 1 табл.

 

Изобретение относится к сварке, конкретно к электродуговой сварке под флюсом, в частности к флюсам, предназначенным для примешивания к плавленым флюсам.

Известен, выбранный в качестве прототипа, керамический флюс-добавка, предназначенный для примешивания к плавленым флюсам, содержащий мрамор и ферросилиций в следующем процентном соотношении, мас.%: мрамор 30-70, ферросилиций - остальное [1]. В качестве связующего вещества используется водный раствор силиката натрия.

Существенными недостатками данного керамического флюса-добавки являются:

- пониженные механические свойства сварного шва из-за высокого уровня содержания газов в сварном шве в связи с использованием для защиты углекислого газа, выделяемого только при разложении мрамора и повышенной загрязненности неметаллическими включениями в связи с пониженными рафинирующими свойствами образующегося шлака из-за повышенной температуры плавления последнего;

- высокая стоимость за счет использования дорогостоящих первородных материалов (мрамора и ферросилиция), а не отходов производства;

- низкое качество сварного шва в связи с недостаточной устойчивостью горения дуги из-за содержания в качестве элемента облегчающего горение дуги только натрия.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

- повышение механических свойств сварного шва за счет снижения загрязненности стали неметаллическими включениями и уменьшения содержания газов за счет создания дополнительной газовой защиты;

- снижение стоимости сварочного процесса за счет использования отходов производства;

- повышение устойчивости горения дуги и качества сварного шва.

Для этого предлагается керамический флюс-добавка, содержащий мрамор и ферросилиций, который дополнительно содержит соду кальцинированную и калиево-натриевое жидкое стекло, а мрамор и ферросилиций использованы в виде пылевидных отходов при следующем соотношении компонентов флюса-добавки, мас.%:

мрамор 24-60
ферросилиций 20-63
сода кальцинированная 0,01-11
калиево-натриевое жидкое стекло 9-13

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем исходя из качества получаемых при сварке швов и стабильности процесса сварки. Известно, что при наличии в составе флюса соединений щелочных и щелочно-земельных металлов длина дуги увеличивается, а ее устойчивость повышается [2]. Элементами, облегчающими ионизацию в столбе дуги, является калий и натрий. В связи с этим в состав керамического флюса-добавки введены сода кальцинированная и калиево-натриевое жидкое стекло.

Введение соды кальцинированной обеспечивает дополнительную газовую защиту сварочной ванны углекислым газом СО2 в результате разложения (Nа2СО3=Nа2O+СО2) и дополнительного перемешивания сформировавшегося из флюса шлака с зеркалом сварочной ванны расплавленного металла, а увеличение концентрации натрия способствует снижению температуры плавления флюса и в связи с этим улучшению рафинирующей способности сформировавшегося шлака от неметаллических включений.

Введение жидкого стекла обусловлено, с одной стороны, использованием в качестве связующего заявляемого керамического флюса-добавки, а с другой стороны, как материала, повышающего, за счет содержащегося калия и натрия, устойчивость горения дуги.

Для изготовления заявляемого керамического флюса-добавки в качестве ферросилиция использовались пылевидные отходы, образующиеся при дроблении ферросилиция марки ФС75 ГОСТ 1415-78, в качестве мрамора - отходы мрамора марки М92-М97 ГОСТ 4416-73 с содержанием 92-97% СаСО3, образующиеся при распиловке мрамора, жидкое стекло ГОСТ 13078-81. Жидкое стекло: плотность при 15-25°С - 1,30-1,55 г/см3; силикатный модуль [SiO2:(K2O+Na2O)·1,0323]-2,6-3,0.

Для отделения крупной фракции производили просев пылевидных отходов ферросилиция и мрамора через сито (ячейка 1×1 мм). Крупный отсев повторно мололся и просеивался. Сода кальцинированная также просеивалась через сито (ячейка 1×1 мм).

Далее производилось взвешивание и смешение данных компонентов в заявляемом процентном соотношении. Полученная смесь перемешивалась в течение 15 минут до получения однородной массы серого цвета. Далее при перемешивании мелкими каплями добавлялось жидкое стекло в заявляемом соотношении. Полученную смесь сушили при температуре 100-200°С в течение 10-20 мин, после чего производили помол. Далее осуществляли просев через сито (ячейка 2,5×2,5 мм). Гранулы большего размера отправлялись на перемол. Полученный продукт прокаливали в муфельной печи при температуре 250-350°С в течение 40-60 мин. После чего производили технологическое испытание керамического флюса-добавки при сварке шва под различными флюсами с добавкой в качестве флюса-добавки приготовленного продукта. Так для испытаний производили сварку швов под флюсом АН-348А с добавкой 3-5% заявляемого керамического флюса-добавки на образце из стали марки Ст3сп длиной не менее 500 мм. После сварки производили внешний осмотр шва на образование пор и раковин и испытание на механические свойства.

Влияние изменения состава компонентов с граничными, заграничными и заявляемыми пределами на качество сварного шва приведено в таблице.

Использование заявляемой смеси по сравнению с базовой (прототип) позволяет:

1. Повысить ударную вязкость сварного шва на 3-6 Дж/см2 за счет снижения загрязненности стали неметаллическими включениями и уменьшения содержания газов за счет создания дополнительной газовой защиты;

2. Снизить стоимость сварочного процесса за счет уменьшения затрат на дробление и использование отходов производства на 12,78 руб./т.

3. Улучшить формирование шва при сварке за счет стабилизации горения дуги.

Источники информации

1. A.c. СССР 173588 В 23к.

2. Б.П.Конищев, С.А.Курланов, Н.Н.Потапов, В.Д.Ходаков. Сварочные материалы для дуговой сварки: справочное пособие. - М.: Машиностроение, 1989. - Т.1. - 544 с.

Таблица
Влияние соотношения ингредиентов керамического флюса-добавки на отбраковку сварных швов по дефектам сварки
Содержание в керамическом флюсе-добавке, мас.%
Вариант
1 2 3 4 5 6
мрамор 23,9 24 42,3 40 60 60,1
ферросилиция 63,2 63 42,3 38 20 19,9
сода кальцинированная 0 0,01 3,4 9 11 6,9
жидкое стекло 12,9 12,99 12 13 9 13,1
отбраковка сварных швов по дефектам сварки, % 0,78 0 0 0 0 2,8

Керамический флюс-добавка, содержащий мрамор и ферросилиций, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соду кальцинированную и калиево-натриевое жидкое стекло, а в качестве мрамора и ферросилиция использованы их пылевидные отходы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

мрамор 24-60
ферросилиций 20-63
сода кальцинированная 0,01-11
калиево-натриевое жидкое стекло 9-13


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электродуговой сварке под флюсом и может быть использовано при сварке листовых металлоконструкций и резервуаров, работающих при отрицательных температурах.
Изобретение относится к сварочной отрасли, а именно к составам шихты для получения сварочного плавленого флюса, и может быть использовано при механизированной сварке и наплавке углеродистых сталей общего назначения низколегированной сварочной проволокой.

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к агломерированным флюсам, и может быть использовано для автоматической сварки низколегированных хладостойких сталей высокой прочности на высоких скоростях низколегированными проволоками в различных отраслях промышленности, например в производстве труб, судостроительной и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к способу получения хлорцинкатов аммония. .

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из медных сплавов для уменьшения пористости в сварных швах.
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из меди для увеличения глубины проплавления основного металла без ухудшения качества металла шва.
Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона изделий из медно-никелевых сплавов с содержанием 10-20% никеля типа МНЖМц 11-1,1-0,6 для уменьшения пористости в сварных швах и увеличения глубины проплавления основного металла.
Изобретение относится к области индукционной наплавки, в частности для соединения меди со сталью при производстве медных шин, пластинчатых теплообменников, где минимально допустимым является наличие в сварном шве других компонентов кроме меди.

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при сварке неплавящимся электродом в среде аргона стыков труб из медно-никелевого сплава типа МНЖ5-1 для уменьшения пористости в сварных швах и увеличения глубины проплавления основного металла.

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к агломерированным флюсам, и может быть использовано для автоматической сварки коррозионностойкой стали аустенитными сварочными проволоками в различных отраслях промышленности, например в кораблестроении.

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к керамическим флюсам для механизированной наплавки и сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей

Изобретение относится к электродуговой сварке сталей под флюсом, в частности к флюсам, предназначенным для примешивания к плавленым флюсам
Изобретение может быть использовано при сварке изделий, работающих при отрицательных температурах. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидные отходы производства извести 33,9-44,5, пылевидные отходы производства ферросилиция 20,5-31,1, пылевидные отходы производства алюминия 22-27, жидкое стекло 8-13. Флюс обеспечивает повышение механических свойств сварного шва за счет снижения загрязненности стали неметаллическими включениями, уменьшение содержания газов за счет создания дополнительной газовой защиты в результате окисления углерода, удаление водорода за счет связывания в нерастворимые соединения с фтором, повышение устойчивости горения дуги и качества сварного шва, а также снижение стоимости сварочного процесса за счет использования отходов производства. 1 табл.
Изобретение может быть использовано при автоматической сварке или наплавке под флюсом изделий из высоколегированных коррозионно-стойких сталей аустенитного класса. Керамический флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.ч.: оксид алюминия, введенный в виде глинозема и/или электрокорунда, 14-27, оксид магния 14-27, оксид натрия 0,1-4.0, оксид калия 0,1-3,0, оксид кремния 14-23, оксид кальция 0,1-6,0, фторид кальция 14-25, алюминиевый порошок 0,1-2,5, оксид циркония 0,1-9,0, оксид хрома 0,1-5,0, феррохром или металлический хром 0,1-4,0, ферромарганец или металлический марганец 0,1-4,0, ферромолибден или металлический молибден 0,1-4,0, силикат натрия - остальное. Отношение содержания оксида кремния к суммарному содержанию оксида алюминия и оксида циркония составляет 0,62-0,99, а отношение содержания оксида кремния к суммарному содержанию оксида магния и оксида натрия составляет 0,7-0,99.
Изобретение может быть использовано для нанесения высоколегированных плакирующих слоев путем автоматической наплавки ленточным электродом под слоем флюса в электрошлаковом режиме рабочих поверхностей современных корпусов атомных реакторов и других сосудов высокого давления. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, %: фторид кальция 40-70, оксид алюминия 15-30, оксид кремния 1-15, оксид кальция 0,5-12, алюминий 0,1-3, оксид железа 0,05-3, оксид хрома 0,05-3, натрий 0,01-3, калий 0,01-3. Отношение содержания фторида кальция к оксиду алюминия составляет 2,5-4,0, а отношение содержания оксида алюминия к оксиду кремния составляет 1,3-3,7.Флюс обеспечивает получение высококачественного бездефектного металла при однослойной наплавке в электрошлаковом режиме.

Изобретение может быть использовано для сварки нержавеющих сталей или наплавки антикоррозионного покрытия, например, оборудования атомных энергетических установок. Плавленый флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:SiO2 9-15, CaO 19-31, Al2O3 28-34, CaF2 29-33, Fe2O3 0,005-1,000, MgO 0,005-2,000, MnO 0,01-1,000. При этом должны выполняться соотношения:(CaO/2+5MgO+30MnO+2,6Fe2O3)/SiO2≥1 и (SiO2-8)4/(31F2O3+10MnO)≤1000. Сварочный флюс может применяться с аустенитными сварочными и наплавочными материалами с пониженным содержанием углерода, при этом он обеспечивает повышенную стойкость наплавленного металла к тепловому охрупчиванию в результате термического старения, что позволяет увеличить срок службы оборудования реакторных установок. 1 табл.

Изобретение может быть использовано для сварки низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса, применяемых в нефтехимической промышленности. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: электрокорунд (19,0-25,0), синтетический шлак (14,0-18,0), плавиковый шпат (23,0-25,65), титаномагнетитовый концентрат (0,50-1,0), фтористый барий (0,40-1,5), марганец металлический (1,0-2,50), ферротитан (0,30-0,60), ферросилиций (0,20-0,50), обожженный магнезит (23,0-34,30), силикат натрия (5,0-8,0). Отношение суммарного содержания обожженного магнезита, плавикового шпата и 1/3 синтетического шлака, 1/3 силиката натрия к суммарному содержанию 2/3 синтетического шлака, 1/2 электрокорунда и 2/3 силиката натрия находится в пределах 2,25-3,18. Синтетический шлак имеет следующий химический состав, мас.%: SiO2 (15-35), СаО (45-60), Al2O3 (5-10), CaF2 (8-16). Флюс обеспечивает высокую ударную вязкость металла сварных швов, выполненных с использованием сварочной проволоки марки Св-15Х3ГМ1ФТА, после проведения высокого отпуска, при температуре испытаний от минус 30°C и одновременно высокую прочность металла шва при температурах до +454°C. 3 табл.
Изобретение относится к электродуговой сварке сталей под флюсом, в частности к флюсам. Флюс-добавка, предназначенный для примешивания к сварочным флюсам, на основе жидкого стекла содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и натриевого жидкого стекла при соотношении компонентов, мас.%: пыль электрофильтров алюминиевого производства 40-60, натриевое жидкое стекло 60-40. Изобретение позволяет повысить общий уровень механических свойств сварного шва и стабилизировать уровень твердости сварного соединения. 1 табл.

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0, пылевидные отходы производства алюминия 5,0-30,0, жидкое стекло 40,0-65,0. Пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали содержит, мас.%: FeO 0,3-1,5, MnO 0,1-2,0, СаО 50,8-53,8, SiO2 24,5-26,2, CaF2 0,01-1,0, Al2O3 3,4-5,0, MgO 7,8-8,7, Собщ 0,1-0,6, S 0,1-0,4, Р 0,3-0,6. Пылевидные отходы производства алюминия имеют следующий химический состав, мас.%: Al2O3 21-43,27, F 18-27, Na2O 8-13, K2O 0,4-6, СаО 0,7-2,1, SiO2 0,5-2,48, Fe2O3 2,1-2,3, Собщ 12,5-28,2, MnO 0,03-0,9, MgO 0,04-0,9, S 0,09-0,46, Р 0,1-0,18. Флюс обеспечивает снижение стоимости при его производстве, повышение прочности флюса и устойчивости горения дуги за счет оптимизации концентрации жидкого стекла, снижение угара легирующих элементов при сварке и наплавке за счет снижения окисленности и уменьшение уровня загрязненности стали экзогенными неметаллическими включениями. 1 табл.

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0 и жидкое стекло 50,0-70,0. Ковшевой шлак производства рельсовой стали содержит, мас. %: SiO2 20,7-28,6, MnO 0,01-2,0, СаО 45,6-54,8, MgO 0,1-10, Al2O3 0,1-7,0, К2О 0,1-4, Na2O 0,1-4, FeO 0,01-1,5, CaF2 0,01-1,5, Собщ 0,1-0,6. Флюс обеспечивает улучшение качественных характеристик сварного шва и наплавляемого металла за счет снижения загрязненности стали неметаллическими включениями, снижения угара легирующих элементов при сварке и наплавке и повышения устойчивости горения дуги, а также позволяет уменьшить себестоимость сварки за счет утилизации отходов производства. 1 табл.
Наверх