Состав электродного покрытия



Состав электродного покрытия
Состав электродного покрытия

 


Владельцы патента RU 2510317:

Открытое акционерное общество "ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат" (ОАО "ЕВРАЗ ЗСМК") (RU)

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для ручной дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей. Электродное покрытие содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: мрамор 49,5-51,0, плавиковошпатовый концентрат 14,0-16,0, ферромарганец 5,0-7,0, ферросилиций 5,5-7,5, ферротитан 8,0-10,0, кварцевый песок 8,5-9,5, слюда 1,5-2,5, тальк 1,0-2,0, целлюлоза 1,0-1,5 и активированный порошок ферротитана с размером частиц до 25 мкм 0,3-0,5. Технический результат заключается в повышении сварочно-технологических свойств электродов и получении наплавленного металла шва высокого качества. 2 ил., 1 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к материалам для дуговой сварки, а именно к составам электродного покрытия, преимущественно для сварки углеродистых и низколегированных сталей.

Известен состав электродного покрытия преимущественно для сварки углеродистых и низколегированных сталей, содержащий, мас.%: мрамор - 49,5-51,0; рутил 5,0-6,0; ферромарганец 4,5-5,5; ферросилиций 8,0-9,0; плавиковый шпат 23,0-25,0; кварцевый песок 1,5-2,5; талькомагнезит 3,5-4,5; Сода 1,0-1,5 (Патент RU №2274534, В23K 35/365, опубл. 20.04.2006).

Недостатком указанного состава покрытия является недостаточно высокие реологические свойства обмазочной массы, вследствие чего затруднена опрессовка электродов, недостаточное количество раскислителей, поэтому проблематично получение высокого качества металла шва.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа, является известный состав покрытия электродов для сварки углеродистых или низколегированных сталей, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%: мрамор 49,5-51,0, плавиковошпатовый концентрат (плавиковый шпат) 14,0-16,0, ферромарганец 5,0-7,0, ферросилиций 5,5-7,5, ферротитан 8,0-10,0, кварцевый песок 8,5-9,5, слюда 1,5-2,5, тальк 1,0-2,0, целлюлоза 1,0-1,5. (Патент RU №2353493, В23K 35/365, опубл. 27.04.2009).

Недостатком известного состава электродного покрытия так же, как и предыдущего, является проблематичность получения высокого качества металла шва, в частности, получение положительных результатов при испытании на ударный изгиб при температуре минус 60°С и ниже.

Технической задачей создания изобретения является повышение сварочно-технологических свойств электродов и получение металла шва более высокого качества за счет получения высоких значений ударной вязкости KCV при испытании на ударный изгиб при температуре минус 70°С.

Поставленная задача решается тем, что состав электродного покрытия для дуговой сварки, содержащий мрамор, плавиковошпатовый концентрат, ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, кварцевый песок, слюду, тальк и целлюлозу, согласно изобретению, дополнительно содержит активированный порошок ферротитана с размером частиц до 25 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Мрамор 49,0-51,0
Плавиковошпатовый концентрат 14,0-16,0
Ферромарганец 5,0-7,0
Ферросилиций 5,5-7,5
Ферротитан 8,0-10,0
Кварцевый песок 8,5-9,5
Слюда 1,5-2,5
Тальк 1,0-2,0
Целлюлоза 1,0-1,5
Активированный порошок ферротитана 0,3-0,5

Новый технический результат, достигаемый от реализации предлагаемого состава электродного покрытия, заключается в том, что заявляемая совокупность компонентов покрытия обеспечивает повышение сварочно-технологических свойств электродов (улучшение отделимости шлаковой корки), получение металла шва более высокого качества (повышение временного сопротивления - σв, ударной вязкости - KCU) и получении высоких значений ударной вязкости KCV при испытании на ударный изгиб при температуре минус 70°C. Изменение пределов содержания любого из основных компонентов заявляемого состава покрытия приводит к потере свойств электродов, определяемых задачей изобретения.

Достижение вышеуказанного нового технического результата обеспечивается введением в состав покрытия активированного порошка ферротитана, который получают измельчением материала, например, в планетарной мельнице при частоте вращения стаканов более 300 минута-1. При обработке материала в планетарной мельнице происходит диспергирование, образуется новая поверхность частиц, наблюдаются фазовые превращения, сдвиговые напряжения и формируются центры с повышенной активностью.

Достижение вышеуказанного нового технического результата обеспечивается тем, что наличие активированного порошка ферротитана в составе электродного покрытия в количестве 0,3-0,5% позволяет придать ему совершенно новые физико-химические свойства, а именно:

- изменение в сварном шве процесса зародышеобразования, которое происходит на границе контакта трех фаз (частица - зародыш - расплав) и резко изменяет строение и величину (морфологию и дисперсность) растущего зерна. Структура шва вместо игольчато-дендритной становится квазиравноостной и мелкодисперсной. Сварной шов с такой структурой более прочен, уменьшается размер неметаллических включений, соответственно повышаются механические свойства металла шва.

- создание дополнительных центров кристаллизации, в результате чего, происходит измельчение зерна металла шва. Сварной шов с такой структурой более прочен, а микроструктура наплавленного слоя - более дисперсная и однородная (рис.1) в отличие от структуры металла, выполненными электродами с составом покрытия прототипа (рис.2).

Содержание в покрытии активированного порошка ферротитана менее 0,3% не позволяет повысить механические свойства металла шва, а содержание более 0,5% - нецелесообразно, т.к. указанные выше параметры более не увеличиваются.

Содержащиеся в составе электродного покрытия такие компоненты, как ферромарганец, ферросилиций и ферротитан позволяют получить высокое качество металла шва и гарантировать высокие значения механических свойств - σв, δ5, KCU. Активированный порошок ферротитана также улучшает качество металла шва и сварочно-технологические свойства электродов, позволяет получить квазиравноостную, мелкодисперсную структуру металла шва и повысить значения ударной вязкости при испытании на ударный изгиб при отрицательных температурах. Мрамор, плавиковошпатовый концентрат и кварцевый песок обеспечивают оптимальную газошлаковую защиту плавящегося металла. Слюда, тальк и целлюлоза, улучшают защиту капель электродного металла и сварочной ванны от контакта с окружающей атмосферой, и повышают стабильность горения дуги, улучшают реологические свойства обмазочной массы, а также снижают пористость металла шва.

Реализация заявляемого изобретения осуществлялась следующим образом.

Подготовленные компоненты: мрамор, плавиковошпатовый концентрат, ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, кварцевый песок, слюда, тальк и целлюлоза в виде порошков с размером частиц не более 630 мкм в соответствии с рецептурой дозировали на установке автоматического дозирования электродной шихты. Активированный порошок ферротитана, измельченный до фракции не более 25 мкм в планетарной мельнице при частоте вращения стаканов более 300 минута-1, добавляли в шихту вручную. Перемешанную и дозированную в специальные емкости шихту передавали на участок изготовления электродов. Сухую шихту засыпали в смеситель обмазки, где, в определенной пропорции, смешивали с калиево-натриевым жидким стеклом. Полученную обмазочную массу брикетировали на брикетировочном прессе. На электродообмазочном прессе обмазочную массу наносили на металлические стержни диаметром 5,0 мм из стали марки Св-08А. Опрессованные электроды передавали на зачистную машину для удаления покрытия с одного конца под электродержатель и зачистки торца другого. На зачищенный торец электрода наносили ионизирующее вещество для облегчения зажигания дуги. Кроме того, на поверхность электрода наносили специальную маркировку. Готовые электроды сушили при температуре 15-25°С в течение 24 часов и прокаливали в камерных печах при температуре 350°С в течение часа.

Затем проводилась проверка сварочно-технологических свойств электродов во всех пространственных положениях сварки (стабильность горения дуги, качество формирования шва, эластичность дуги, отделимость шлаковой корки) и изготавливались образцы для проведения механических испытаний металла шва, результаты которых представлены в таблице.

Результаты оценки сварочно-технологических свойств электродов, качества металла шва и микроструктуры

№ п/п Компоненты состава электродного покрытия Содержание, масс. %
Пример
1 2 3 4 5
1 Мрамор 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0
2 Плавиковошпатовый концентрат 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0
3 Ферромарганец 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0
4 Ферросилиций 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0
5 Ферротитан 8,8 8,7 8,6 8,5 8,4
6 Кварцевый песок 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0
7 Слюда 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
8 Тальк 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
9 Целлюлоза 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
10 Активированный порошок ферротитана 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Результаты испытаний
Сварочно-технологические свойства электродов Низкие Высокие Высокие Высокие Высокие
Качество металла шва Низкое Высокое Высокое Высокое Высокое
Микроструктура наплавленного слоя Игольчато-цендритная Мелкодис-персная Мелкодис-персная Мелкодис- персная Мелко-дисперс-ная

Как видно из таблицы, оптимальные параметры при изготовлении электродов и сварного шва были достигнуты для электродов с покрытием в примерах №3,4,5, которые показали следующие результаты:

- улучшение отделимости шлака;

- повышение ударной вязкости KCU на 17%; ударная вязкость KCV при минус 70°С составляет 66 Дж/см2 (при нормативе - не менее 35), в то время, как электроды с составом покрытия прототипа выдерживают испытания на ударный изгиб только при минус 40°С.

- снижение содержания фосфора в наплавленном металле с 0,032 до 0,020%;

- микроструктура наплавленного слоя - более дисперсная и однородная, в отличие от неравномерной структуры металла, наплавленного электродами с составом покрытия прототипа.

Также испытания при сварке электродов показали, что:

- возбуждение дуги - легкое, а зажигание происходит сразу после прикосновения к изделию;

- стабильность горения дуги - высокая, при этом наблюдается спокойно, равномерно горящая дуга без вибрации (мягкое шипение);

- качество формирования шва - очень хорошее с равномерным мелкочешуйчатым валиком, с плавным переходом к основному металлу;

- эластичность дуги - высокая, которая удлиняется до тройного диаметра электрода, а пространственное положение отличается высокой стабильностью;

- отделимость шлаковой корки - хорошая (отделяется при незначительном механическом воздействии).

Предлагаемая рецептура электродного покрытия позволила получить комплекс высоких сварочно-технологических свойств, особенно в вертикальном положении сварки. Механические свойства металла шва, выполненного электродами с предлагаемым составом покрытия, имели гарантированно высокие свойства:

- временное сопротивление разрыву σв - 546 Н/мм2 при требованиях σв не менее 490 Н/мм2;

- относительное удлинение δ5 - 22%; при требованиях δ5 не менее 20%;

- ударную вязкость KCU - 200 Дж/см2 при требованиях KCU не менее 127 Дж/см2.

Испытания подтвердили соответствие электродов типу Э50 по ГОСТ 9467-75.

Предлагаемый состав электродного покрытия промышленно применим и может быть использован при производстве сварочных электродов с основным покрытием.

Электродное покрытие для дуговой сварки, содержащее мрамор, плавиковошпатовый концентрат, ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, кварцевый песок, слюду, тальк и целлюлозу, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит активированный порошок ферротитана с размером частиц до 25 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Мрамор 49,0-51,0
Плавиковошпатовый концентрат 14,0-16,0
Ферромарганец 5,0-7,0
Ферросилиций 5,5-7,5
Ферротитан 8,0-10,0
Кварцевый песок 8,5-9,5
Слюда 1,5-2,5
Тальк 1,0-2,0
Целлюлоза 1,0-1,5
Активированный порошок ферротитана 0,3-0,5



 

Похожие патенты:
Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для износостойкой наплавки деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания в сочетании с интенсивными ударными нагрузками.
Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для износостойкой наплавки деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания в сочетании с интенсивными ударными нагрузками.

Изобретение может быть использовано для ручной дуговой сварки деталей и конструкций из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей в строительной, нефтегазовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электродной проволоке, применяемой в электродуговой сварке. Для стабилизации дуги и увеличения срока службы контактного конца электродная проволока для использования в электродуговой сварке содержит металлическую основу электродной проволоки и твердый проводник на поверхностях данной металлической основы электродной проволоки.
Изобретение может быть использовано для сварки или наплавки изделий из 13% хромистых сталей, работающих в условиях высоких нагрузок, повышенного износа и коррозионного воздействия.
Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к составу связующего электродных покрытий, и может быть использовано при изготовлении электродов для ручной электродуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей.
Изобретение относится к составам электродных покрытий и может быть использовано в сварочных электродах для сварки неответственных конструкций из малоуглеродистой стали.

Изобретение относится к области производства сварочных материалов для сварки высоколегированных хромоникелевых аустенитных сталей и сплавов и может быть использовано при изготовлении и монтаже ответственных изделий в металлургии, энергомашиностроении, судостроении, химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, например, для изготовления и ремонта реакционных змеевиков высокотемпературных установок пиролиза, подвергающихся значительным статическим и циклическим нагрузкам, работающих при температурах 800-1150°С, в условиях науглероживания, коррозии и износа труб.

Изобретение может быть использовано при ручной дуговой сварке конструкций химического машиностроения из сталей 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V композиции. Электрод состоит из стержня из легированной стали 2,25%Cr-1%Mo-0,25%V и покрытия, содержащего следующие компоненты (в % по массе): мрамор 30,5-56,0, плавикошпатовый концентрат 20,0-33,0; двуокись титана 14,0-20,0; песок кварцевый 4,0-10,0; ферросилиций 1,0-3,0; марганец металлический 0,5-3,0; ферротитан 6,0-12,0; сода кальцинированная 0,5-2,5. При изготовлении электродов использовано натриево-калиевое жидкое стекло в количестве 23-32% к массе сухой смеси. Электроды обеспечивают высокий показатель ударной вязкости металла шва при температурах -30°C и выше, а также высокие прочностные и пластические свойства при температурах до 454°C. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение может быть использовано при наплавке металлических деталей в среде защитного газа. На металлический стержень нанесено покрытие в виде электролитически полученного нанокомпозита, включающего металлическую матрицу с равномерно распределенными в ней наноразмерными частицами активирующего флюса, содержащего фтористые соединения, и наноразмерные частицы карбида или смеси карбидов. Покрытие имеет следующее соотношение объемов матрицы и наноразмерных частиц, %: металлическая матрица 30-92, наноразмерные частицы активирующего флюса 3-5, наноразмерные частицы карбида 5-65. Карбид или смесь карбидов выбраны из группы: карбид вольфрама, карбид хрома, карбид молибдена, карбид ванадия, карбид титана, карбид ниобия, карбид гафния, карбид тантала, карбид бора, карбид циркония. Проволока обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, обеспечивает мелкокапельный переход электродного металла и позволяет увеличить твердость износостойкого слоя, наплавленного на поверхность деталей, работающих при интенсивном ударно-абразивном износе. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение может быть использовано при сварке и наплавке металлических деталей в среде защитного газа. На металлический стержень электрода электролитически нанесено нанокомпозиционное покрытие, включающее металлическую матрицу с распределенными в ней наноразмерными частицами фторида металла и редкоземельных металлов. Упомянутое покрытие имеет следующее соотношение объемов матрицы и наноразмерных частиц, %: металлическая матрица 55-96, наноразмерные частицы фторида металла 3-30, наноразмерные частицы редкоземельных металлов 1-15. На поверхность покрытия может быть нанесено дополнительное композиционное покрытие, состоящее из металлической матрицы с распределенными в ней наноразмерными частицами фторида металла. Сварочная проволока обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, позволяет улучшить капельный переход электродного металла и механические свойства сварных соединений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение может быть использовано для сварки и наплавки металлических деталей. Сварочный материал содержит металлический сердечник, покрытый полимерной оболочкой с распределенными в ней наноразмерными частицами активирующего флюса. Компоненты оболочки взяты в следующем соотношении, об.%: полимер 40-93, активирующий флюс 3-50, карбиды 2-55, редкоземельные металлы 2-5. Сердечник выполнен в виде металлической проволоки или металлической ленты, или состоит из металлического порошка. Полимер оболочки выбран из политетрафторэтилена, полиамида или полиимида. Карбид или смесь карбидов оболочки выбраны из группы, содержащей: карбид вольфрама, карбид хрома, карбид молибдена, карбид ванадия, карбид титана, карбид ниобия, карбид гафния, карбид тантала, карбид бора и карбид циркония. Наноструктурированный сварочный материал обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, увеличивает плотность наплавленного металла и позволяет увеличить твердость наплавленного износостойкого слоя на поверхность деталей, работающих при интенсивном ударно-абразивном износе. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение может быть использовано для изготовления электродов, применяемых при сварке, резке и, во многих случаях, износостойкой наплавке. Состав покрытия электрода содержит двуокись титана, ферромарганец, мрамор, целлюлозу, каолин, тальк, железный порошок, модифицирующую смесь и руду, в качестве которой используют промпродукт Туганского месторождения. Упомянутый промпродукт включает двуокись титана, двуокись циркония, двуокись гафния, пятиокись ниобия, пятиокись ванадия, окись хрома (Cr2O3), элементы цериевой группы, лантаноиды и породообразующие элементы. Регламентировано суммарное содержание двуокиси титана в составе электродного покрытия и суммарное содержание оксидов остальных элементов IVa, Va групп периодической системы. Состав обеспечивает повышенные механические, технологические и эксплуатационные характеристики электродов. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение может быть использовано для наплавки деталей металлургического оборудования, работающих в условиях абразивного износа. Электродное покрытие содержит следующие компоненты, мас.%: феррохром - 58,0-60,0, ферробор - 14,0-16,0, мрамор - 5,0-7,0, ферросилиций - 3,5-4,5, плавиковый шпат - 3,5-4,5, ферромарганец - 1,5-3,5, графит - 5,5-6,5, поташ - 0,5-1,5 и нанопорошок карбонитрида титана - 1,5-3,0. Электродное покрытие может быть нанесено на металлические стержни из стали марки Св-08А. Состав покрытия позволяет получить обмазочную массу с высокой пластичностью, а электроды с данным покрытием обеспечивают получение наплавленного металла с твердостью до 66 HRC, повышенной износостойкостью и длительной эксплуатационной стойкостью восстановленных деталей. 4 ил., 1 табл.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для дуговой сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей. Шихта электродного покрытия содержит следующие компоненты, мас.%: мрамор 19,0-21,0, ильменит 19,0-21,0, ферромарганец 13,0-15,0, рутил 28,5-29,5, каолин 4,0-6,0, тальк 9,0-11,0, целлюлоза 1,0-2,0, поташ 0,5-1,5 и механоактивированный порошок шихты электродов МР3 0,25-0,45 с размером частиц до 20 мкм. Изобретение позволяет повысить сварочно-технологические свойства покрытых электродов и получить наплавленный металл шва высокого качества. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения покрытой слоем тугоплавкого припоя детали. Способ включает нанесение механической смеси, представляющей собой порошок по меньшей мере одного источника кремния, в котором каждая частица является источником кремния, и порошок по меньшей мере одного источника бора, в котором каждая частица является источником бора, на по меньшей мере часть поверхности подложки, содержащей основной материал с температурой солидуса выше 1100°С. Частицы имеют средний размер менее чем 250 мкм. По меньшей мере один источник бора и по меньшей мере один источник кремния являются бескислородными. Массовое соотношение в смеси бора и кремния находится в диапазоне от 3:100 до 100:3. Кремний и бор присутствуют совместно в смеси в концентрации по меньшей мере 25 мас. %; нагрев подложки до более низкой температуры, чем температура солидуса основного материала подложки; охлаждение подложки и получение на подложке слоя тугоплавкого припоя, содержащего источник кремния, источник бора и элементы основного материала. Слой тугоплавкого припоя имеет более низкую температуру плавления, чем основной материал. Уменьшается количество тугоплавких присадок, увеличивается прочность паяных соединений. 14 н. и 27 з.п. ф-лы, 6 ил., 19 табл., 13 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изделиям с нанесенным покрытием с использованием диффузионной пайки. Композиционная смесь для нанесения покрытия на изделие содержит частицы, выбранные из частиц, обладающих свойством износостойкости, частиц цеолита, частиц, обладающих каталитическими свойствам, или их комбинаций и механическую смесь, содержащую по меньшей мере один порошок частиц источника бора и по меньшей мере один порошок частиц источника кремния, каждая частица в порошках представляет собой источник кремния или источник бора со средним размером частиц менее 250 мкм. Механическая смесь содержит бор и кремний при массовом соотношении между бором и кремнием в диапазоне от 3:100 до 100:3. Упрощается нанесение покрытия и уменьшается требуемое количество покрытий припоем. 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 19 табл., 6 ил., 13 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокотемпературной пайке. Механическая смесь частиц порошков для высокотемпературной пайки изделия содержит по меньшей мере один источник бора и по меньшей мере один источник кремния. Частицы имеют средний размер менее чем 250 мкм, каждая частица является источником кремния или источником бора. Механическая смесь содержит бор и кремний в массовом соотношении бора к кремнию в диапазоне от 5:100 до 1:1; кремний и бор присутствуют совместно в механической смеси в концентрации по меньшей мере 25 мас.%. По меньшей мере один источник бора и по меньшей мере один источник кремния являются бескислородными за исключением неизбежных количеств загрязняющего кислорода, составляющих менее чем 10 мас.%. Упрощается процесс пайки при сокращении количества тугоплавких присадок. 10 н. и 29 з.п. ф-лы, 6 ил., 19 табл., 13 пр.
Наверх