Керамический флюс-добавка



Керамический флюс-добавка

 


Владельцы патента RU 2484936:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" (RU)

Изобретение относится к электродуговой сварке сталей под флюсом, в частности к флюсам, предназначенным для примешивания к плавленым флюсам. Керамический флюс-добавка предназначен для примешивания к плавленым и керамическим флюсам на основе жидкого стекла в количестве 9,5-24%. Керамический флюс-добавка содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и калиево-натриевое жидкое стекло при определенном соотношении компонентов. Техническим результатом изобретения является повышение механических свойств сварного шва, в частности ударной вязкости при отрицательных температурах, за счет снижения загрязненности стали неметаллическими оксидными включениями, уменьшение содержания водорода за счет введения фторсодержащих компонентов и создания дополнительной газовой защиты, снижение стоимости сварочного процесса за счет использования отходов производства, повышение устойчивости горения дуги и качества сварного шва. 1 табл.

 

Изобретение относится к сварке, конкретно к электродуговой сварке сталей 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, в частности ударной вязкости при отрицательных температурах, из-за высокого уровня содержания газов в сварном шве в связи с использованием для защиты окислительного углекислого газа, выделяемого при разложении мрамора, и повышенной загрязненности оксидными неметаллическими включениями;

- 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 пониженного содержания элементов, облегчающих горение дуги;

- повышенное содержание водорода в связи с отсутствием в составе фторсодержащих компонентов и возможности удаления водорода в виде летучих соединений.

Известны также керамические флюсы-добавки, предназначенные для примешивания к плавленым флюсам, содержащие полевой и плавиковый шпаты [2], позволяющие в результате диссоциации получать активный фтор, образующий соединение HF, удаляющее водород из сварного шва.

Существенными недостатками данных флюсов-добавок являются:

- высокая стоимость в связи с использованием дорогостоящих природных материалов и затрат, связанных с дроблением и измельчением;

- недостаточно устойчивое горение дуги из-за недостаточного количества элементов, облегчающих возбуждение и стабилизирующих горение дуги (в частности натрия и калия);

- использование только фторида кальция в качестве фторсодержащего компонента, выделяющего активный газообразный фтор при диссоциации;

- отсутствие углеродсодержащих составляющих, позволяющих проводить удаление кислорода в виде газообразных соединений СО и CO2, не загрязняющих сварной шов оксидными неметаллическими включениями и, как следствие, повышающих механические свойства сварной конструкции.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

- повышение механических свойств сварного шва, в частности ударной вязкости при отрицательных температурах, за счет снижение загрязненности стали неметаллическими оксидными включениями;

- уменьшение содержания водорода за счет введения фторсодержащих компонентов и 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, предназначенный для примешивания к плавленым и керамическим флюсам, на основе жидкого стекла, который содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и калиево-натриевое жидкое стекло при соотношении компонентов, мас.%:

Пыль электрофильтров алюминиевого производства 5-41,66
Калиево-натриевое жидкое стекло 58,34-95

причем керамический флюс-добавка примешивается к плавленым флюсам в количестве 9,5-24%.

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем исходя из качества получаемых при сварке швов, стабильности процесса сварки и требуемых механических свойств.

Введение в состав керамического флюса-добавки пыли электрофильтров алюминиевого производства связано с содержанием в составе последнего элементов позволяющих:

- проводить удаление водорода за счет комплекса фторсодержащих соединений (типа Na2SiF6 NaF, KF, CFx (1≥x>0), AlF3, Na3AlF6), разлагающихся при температурах сварочных процессов с выделением F, который в свою очередь взаимодействует с водородом, растворенным в стали, с образованием газообразного соединения HF;

- проводить интенсивный углеродный кип за счет образования СО и CO2, образующихся при взаимодействии фтористого углерода CFx(1≥x>0) с растворенным в стали кислородом, при этом в связи с тем, что углерод находится в связанном состоянии, науглероживание стали практически не происходит.

- повысить устойчивость горения дуги за счет элементов, облегчающих ионизацию в столбе дуги, - калия и натрия.

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

Для изготовления керамического флюса-добавки использовали пыль электрофильтров алюминиевого производства со следующим химическим составом, мас.%: Al2O3=21-46,23; F+=18-27; Na2O=8-15; K2O=0,4-6%, CaO=0,7-2,3; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=2,1-3,27; Собщ=12,5-30,2, MnO=0,07-0,9, MgO=0,06-0,9, S=0,09-0,19, P=0,1-0,18.

Жидкое стекло: плотность при 15-25°С - 1,30-1,55 г/см3; силикатный модуль [SiO2:(K2O+Na2O)·1,0323]-2,6-3,0.

Изготовление заявляемого керамического флюса-добавки проводили смешением пыли электрофильтров алюминиевого производства и калиево-натриевого жидкого стекла. Полученная смесь перемешивалась в течение 15-30 минут до получения однородной массы. Полученную смесь сушили при температуре 150-300°С в течение 20-30 мин, после чего производили помол. Далее осуществляли просев через сито (ячейка 3×3 мм). Гранулы большего размера отправлялись на перемол. Заявляемый керамический флюс-добавку примешивали к плавленому флюсу АН-348А. Технологические испытания проводили при сварке шва на образцах из стали марки 09Г2С длиной не менее 500 мм. Для сравнения проводили сварку без присадки заявляемого керамического флюса-добавки только под флюсом АН-348А. Влияние изменения химического состава компонентов с граничными, заграничными и заявляемыми пределами, а также без присадки заявляемого керамического флюса-добавки (столбец 9) на механические свойства сварного шва (предела прочности - δB, Н/мм2, предела текучести - δT, Н/мм2, относительного удлинения δ, %, ударной вязкости при температуре минус 40°С Дж/см2, а также содержание водорода [Н], см3/100 г металла, приведено в таблице.

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

1. Повысить ударную вязкость сварного шва в среднем на 35 Дж/см2 за счет снижения загрязненности стали неметаллическими включениями.

2. Уменьшить содержание водорода за счет введения фторсодержащих компонентов и создания дополнительной газовой защиты в среднем на 0,4 см3/100 г металла.

3. Снизить стоимость сварочного процесса за счет использования отходов производства на 24,87 руб/т.

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

Литература

1. A.c. СССР 173588 В23к.

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.

Керамический флюс-добавка, предназначенный для примешивания к плавленым флюсам на основе жидкого стекла в количестве 9,5-24%, характеризующийся тем, что он содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и калиево-натриевое жидкое стекло при соотношении компонентов, мас.%:

Пыль электрофильтров алюминиевого производства 5-41,66
Калиево-натриевое жидкое стекло 58,34-95



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сварочным материалам, в частности к керамическим флюсам для механизированной наплавки и сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей.
Изобретение относится к сварке, конкретно к электродуговой сварке под флюсом, в частности к флюсам, предназначенным для примешивания к плавленым флюсам. .

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 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.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродуговой сваркой под флюсом металлоконструкций из низкоуглеродистых сталей, стойких к электрохимической коррозии, например корпусов морских судов, нефте- и газопроводов. Зазор стыкового соединения заполняют металлохимической присадкой. Присадка содержит смесь рубленой металлической крупки фракцией 1,0-2,0 мм, изготовленной из обрези кромок обеих свариваемых заготовок в соотношении 1:1 с очисткой ее от окислов, а также соединения отрицательно активных элементов в количестве 0,5-0,8 мас.% и алюминий в количестве 0,2-0,34 мас.%. Ширину зазора устанавливают 0,6-0,8 толщины свариваемых деталей. Осуществляют одностороннюю или двухстороннюю сварку в несколько проходов на постоянном токе прямой полярности из условия обеспечения минимального перемешивания сварочной ванны. Заполнение зазора крупкой осуществляют путем ее предварительной засыпки или подачи в зону дуги с использованием дозатора. Приведенные приемы способа позволяют снизить градиент потенциала поперек сварного шва и обеспечивают повышение стойкости металлоконструкции к электрохимической коррозии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 1 пр.

Флюс может быть использован для сварки низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: шлак производства силикомарганца 88,0-98,0, пылевидные отходы производства алюминия 1,0-6,0, жидкое стекло 1,0-6,0. Шлак производства силикомарганца содержит, мас. %: SiO2 25-49, Al2O3 4-28, СаО 15-32, CaF2 0,1-1,5, MgO 1,7-9,8 MnO 3-17, FeO 0,1-3,5, S≤0,20, P≤0,05. Пылевидные отходы производства алюминия имеют следующий химический состав, мас. %: Al2O3 21-38,27; F 18-27; Na2O 8-13; K2O 0,4-6,6, СаО 0,7-2,1; SiO2 0,5-2,48; Fe2O3 2,1-2,3; Собщ 12,5-27,2, MnO 0,03-0,9, MgO 0,04-0,9, S 0,09-0,46, P 0,1-0,18. Применение флюса при сварке обеспечивает повышение уровня механических свойств сварных конструкций за счет уменьшения уровня загрязненности стали оксидными неметаллическими включениями путем снижения концентрации FeO в шлаке и проведения углеродного раскисления, а также повышение устойчивости горения дуги и улучшение качества сварного шва.
Наверх