Порошковая проволока

Изобретение может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях металлургического оборудования, работающих в условиях сжатия и абразивного износа при температурах 600°C, например прокатных валков черновых и чистовых калибров, а также роликов подающих рольгангов. Порошковая проволока содержит, мас.%: стальная оболочка 67,0-68,0, ферромарганец 0,50-1,2, ферросилиций 1,0-1,75, феррохром 7,2-9,1, ферромолибден 1,5-2,3, феррованадий 0,6-0,8, углеродфторсодержащая пыль фильтров алюминиевого производства 0,70-1,20, железный порошок - остальное. Технический результат заключается в повышении износостойкости и твердости за счет снижения загрязненности стали неметаллическими оксидными включениям, в предотвращении образования холодных трещин в процессе наплавки и снижении содержания водорода в наплавленном металле за счет введения фторсодержащих компонентов и создания дополнительной газовой защиты. 2 табл.

 

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях металлургического оборудования, работающих в условиях сжатия и абразивного износа при температурах 600°C, например прокатных валков черновых и чистовых калибров, а также роликов подающих рольгангов.

Известен [1] состав порошковой проволоки, состоящий из малоуглеродистой стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей ферромарганец, хром, ферровольфрам, феррованадий, ферробор, графит, кремнефтористый натрий и малоуглеродистую стальную оболочку при соотношении, вес.%:

Ферромарганец 1,0-1,5
Хром 14,5-15
Ферровольфрам 17-18
Феррованадий 3,8-4,5
Ферробор 1,6-2
Графит 1-2
Кремнефтористый натрий 1,5-3,5
Малоуглеродистая стальная оболочка остальное

Существенными недостатками данной порошковой проволоки являются:

- пониженные механические свойства наплавленного металла, в частности износостойкости и твердости, за счет повышенной загрязненности стали неметаллическими оксидными включениями, а также соотношения карбидообразующих элементов;

- низкое качество наплавленного металла в связи с порообразованием, связанным с повышенным содержанием водорода;

- низкая ударная вязкость и стойкость наплавляемого металла к истиранию;

- высокая стоимость сварочного процесса за счет использования дорогостоящих материалов в значительных количествах (вольфрама и кремнефтористого натрия).

Известна выбранная в качестве прототипа [2] порошковая проволока, состоящая из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферромолибден, феррованадий, графит, натрий кремнефтористый, ферровольфрам, железный порошок при следующем соотношении, %:

Ферромарганец 0,2-0,5
Ферросилиций 1,6-2,3
Феррохром 5,5-8,5
Ферромолибден 0,6-1,5
Феррованадий 1-3
Графит 0,05-0,15
Натрий кремнефтористый 2,2-2,4
Ферровольфрам 5-8,5
Железный порошок 5-15
Стальная оболочка остальное

Существенными недостатками данной порошковой проволоки являются:

- пониженные механические свойства наплавленного металла, в частности твердости и износостойкости, за счет повышенной загрязненности стали неметаллическими оксидными включениями, а также соотношения карбидообразующих элементов в составе шихты;

- низкое качество наплавленного металла в связи с порообразованием, связанным с повышенным содержанием водорода;

- низкая ударная вязкость и стойкость наплавляемого металла к истиранию;

- высокая стоимость порошковой проволоки за счет использования дорогостоящих материалов в значительных количествах (ферровольфрама и кремнефтористого натрия).

Техническими результатами изобретения являются:

- повышение механических свойств наплавленного металла, в частности износостойкости и твердости, за счет снижение загрязненности стали неметаллическими оксидными включениями;

- предотвращение образования холодных трещин в процессе наплавки, исключение порообразования и снижения содержания водорода в наплавленном металле за счет введения фторсодержащих компонентов и создания дополнительной газовой защиты;

- повышение стойкости против истирания и ударной вязкости изделий;

- снижение стоимости сварочного процесса за счет оптимизации состава шихты и эффективного использования отходов производства.

Для этого предлагается порошковая проволока, состоящая из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферромолибден, феррованадий, железный порошок, в которой порошкообразная шихта дополнительно содержит углеродфторсодержащую пыль фильтров алюминиевого производства при соотношении компонентов, масс.%:

Стальная оболочка 67,0-68,0
Ферромарганец 0,50-1,20
Ферросилиций 1,0-1,75
Феррохром 7,2-9,1
Ферромолибден 1,5-2,3
Феррованадий 0,6-0,8
Углеродфторсодержащая пыль фильтров
алюминиевого производства 0,70-1,20
Железный порошок остальное

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем исходя из качества получаемого при наплавке металла, стабильности процесса наплавки, предотвращения образования холодных трещин и требуемых механических свойств.

В состав порошкообразной шихты дополнительно введена углеродфторсодержащая пыль фильтров алюминиевого производства исходя из следующих предпосылок.

Введение в состав шихты порошковой проволоки углеродфторсодержащей пыли фильтров алюминиевого производства связано с содержанием в составе последней элементов, позволяющих:

- проводить удаление водорода за счет комплекса фторсодержащих соединений, разлагающихся при температурах сварочных процессов с выделением фтора, который в свою очередь взаимодействует с водородом, растворенным в стали с образованием газообразных соединений типа HF. Снижение содержания водорода в наплавленном металле уменьшает вероятность образования пор и холодных трещин наплавленном металле;

- проводить интенсивное науглероживание при взаимодействии фтористого углерода CFx (1≥х>0) с карбидообразующими элементами, что позволяет увеличить количество карбидной составляющей в структуре наплавленного металла и дополнительно повысить его твердость.

Для изготовления шихты порошковой проволоки использовали углеродфторсодержащую пыль фильтров алюминиевого производства со следующим химическим составом, масс.%: Al2O3=19-46; F+=17-26; Na2O=2,8-14; K2O=0,36-5,8%, СаО=0,6-1,8; SiO2=0,5-2,7;

Fe2O3=1,7-3,6; Собщ=22-31, MnO=0,05-1,2, MgO=0,06-0,87, S=0,09-0,34, P=0,09-0,15.

Изменение содержания углеродфторсодержащей пыли фильтров алюминиевого производства в составе заявляемой шихты производилось с учетом получения высококачественного наплавленного металла (хорошее формирование, плотный наплавленный металл без трещин, пор и неметаллических включений), при этом учитывалось содержание остальных компонентов влияющих на твердость, ударную вязкость и износостойкость получаемого при наплавке металла.

При изготовлении порошковой проволоки использовали: порошки углеродистого ферромарганца ФМн 78(A) по ГОСТ 4755-91, ферросилиция марки ФС 75 по ГОСТ1415-93, высокоуглеродистого феррохрома марки ФХ900А по ГОСТ 4757-91, ферромолибдена марки ФМо60 по ГОСТ 4759-91, феррованадия марки ФВ50У0,6 по ГОСТ 27130-94, железа марки ПЖВ1 по ГОСТ 9849-86.

Порошки перемешивались в смесители для получения однородной массы и прокаливались для удаления влаги при температуре 250-350°C. Далее производилось изготовление порошковой проволоки на станке. Диаметр готовой проволоки после операций волочения составлял 3,6 мм, при коэффициенте заполнения 0,32-0,33. Порошковой проволокой с предложенной шихтой производилась наплавка заготовок рабочих валков. Наплавка производилась под флюсом АН-20 с использованием сварочного трактора ASAW-1250 на следующих режимах: сварочный ток 380-400 А, напряжение дуги 32-34 В, скорость наплавки 25 м/час, скорость подачи порошковой проволоки 73 м/час.

Наличие трещин в процессе наплавки оценивали визуально, после наплавки наличие трещин, пор и неметаллических включений оценивали ультразвуковым методом, а также на металлографических шлифах. Содержание водорода в наплавленном металле определялось на газоанализаторе фирмы «LECO» ТС-600 (США). Содержание водорода изменялось в пределах 0,2-0,7 см3/100 г наплавленного металла при допустимом содержании водорода в высоколегированном наплавленном металле до 2 см3/100 г металла. Твердость наплавленного металла контролировалась непосредственно после наплавки. Твердость наплавленного металла после наплавки составляла HRC 42-46. Дефекты (трещины, поры и неметаллические включения) при наплавке порошковой проволокой с шихтой заявляемого состава, содержащей пыль электрофильтров алюминиевого производства, не выявлены. После наплавки валки испытывались на испытательной машине на истираемость образцов, дополнительно из наплавленного слоя вырезались образца для определения ударной вязкости.

Исследовались 5 вариантов составов шихты (таблица 1) порошковой проволоки с заграничными и заявляемыми пределами.

Влияние изменения химического состава на технологические свойства и механические характеристики наплавленного металла приведено в таблице 2. Использование заявляемого состава шихты порошковой проволоки по сравнению с базовым составом (прототип) позволяет:

1. Повысить качество наплавленного металла за счет снижения его загрязненности неметаллическими включениями, снизить вероятность порообразования и предотвратить образование холодных трещин.

2. Уменьшить содержание водорода за счет введения фторсодержащих компонентов и создания дополнительной газовой защиты в среднем до 0,3-0,7 см3/100 г металла.

4. Повысить твердость наплавленного металла до HRC 42-46, увеличить термическую стойкость до 200 циклов и повысить ударную вязкость.

5. Снизить себестоимость изготовления порошковой проволоки за счет снижения содержания легирующих компонентов и использования отходов алюминиевого производства в предлагаемой порошковой проволоки в среднем.

Источников информации:

1. А.с. СССР №543479 кл. В23К 35/368.

2. А.с. СССР №287830 кл. В23К 35/30, В23К 35/04.

Таблица 1
Состав шихты
Состав шихты, масс.%: 1 2 3 4 5
Стальная оболочка 67,0 67,0 67,0 68,0 68,0
Ферромарганец 0,4 0,5 1,0 1,2 1,3
Ферросилиций 0,9 1,0 1,5 1,75 1,8
Феррохром 7,1 7,2 8,9 9,1 9,2
Ферромолибден 1,4 1,5 2,1 2,3 2,4
Феррованадий 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Углеродфторсодержащая пыль фильтров алюминиевого производства 0,6 0,7 1,1 1,2 1,3
Железный порошок 22,1 21,5 17,7 15,65 15,1
Таблица 2
Характеристики исследуемых параметров в зависимости от состава шихты
Состав шихты, вес. % 1 2 3 4 5
Содержание водорода [H], см3/100 г металла 1,3-1,5 0,3-0,6 0,3-0,6 0,2-0,5 0,2-0,5
Наличие трещин в наплавленном металле Единичные Отсутствуют Отсутствуют Отсутствуют Единичные
Твердость наплавленного металла, HRC 42 44 46 46 44
Максимальная длина строчки оксидных неметаллических включений, мм 0,7 0,5 0,5 0,4 0,7
Ударная вязкость наплавленного металла, Дж/см2 28 38 36 36 28
Потеря массы образца при истираемости, г 0,35 0,3 0,28 0,3 0,35

Порошковая проволока, состоящая из стальной оболочки и порошкообразной шихты, содержащей ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферромолибден, феррованадий, железный порошок, отличающаяся тем, что порошкообразная шихта дополнительно содержит углеродфторсодержащую пыль фильтров алюминиевого производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

стальная оболочка 67,0-68,0
ферромарганец 0,50-1,20
ферросилиций 1,0-1,75
феррохром 7,2-9,1
ферромолибден 1,5-2,3
феррованадий 0,6-0,8
углеродфторсодержащая пыль фильтров
алюминиевого производства 0,70-1,20
железный порошок остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для электродуговой наплавки оборудования и инструмента, работающих в условиях термомеханического циклического нагружения, например деталей медеразливочных машин, прессового инструмента горячего деформирования, валков горячей прокатки.

Изобретение относится к сварочной проволоке из нержавеющей стали с флюсовым сердечником для сварки стального оцинкованного листа. .

Изобретение относится к наплавочным материалам, в частности к порошковым проволокам для дуговой наплавки в защитных газах инструмента и деталей, работающих при больших удельных давлениях и повышенных температурах.

Изобретение относится к области электродуговой наплавки износостойких сплавов и может быть использовано для повышения стойкости деталей, работающих на истирание в контакте с агрессивными средами.

Изобретение относится к области электродуговой наплавки износостойких сплавов, в частности к составу порошковой проволоки. .
Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для наплавки деталей, испытывающих активный абразивный износ металла по металлу в условиях повышенной температуры и многократных перепадов температур, например валков горячей прокатки, опорных валков, привалковой арматуры и других деталей металлургического оборудования прокатных станов.
Изобретение относится к электродным материалам для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей. .

Изобретение относится к наплавочным материалам, в частности к порошковым проволокам, для электрошлаковой наплавки инструментов и изделий, работающих в условиях абразивного износа.

Изобретение относится к области электродуговой наплавки износостойких сплавов, в частности к составу порошковой проволоки, и может быть использовано для повышения стойкости деталей оборудования и инструмента, работающих в условиях интенсивного износа при повышенных температурах (до 900°C) с ударными нагрузками, например деталей прессового инструмента горячего деформирования, валков горячей прокатки.
Изобретение может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях металлургического оборудования, работающих в условиях сжатия и абразивного износа при температурах 600°C. Порошковая проволока содержит, мас.%: стальная оболочка 67,0-68,0, ферровольфрам 10,0-13,75, ферромарганец 0,76-1,41, ферросилиций 0,26-1,34, феррохром 3,38-5,38, феррованадий 0,4-1,0, никель 0,1-1,0, углеродфторсодержащая пыль электрофильтров алюминиевого производства 0,80-2,58, железный порошок - остальное. Технический результат заключается в повышении износостойкости и твердости за счет снижения загрязненности стали неметаллическими оксидными включениями, в повышении устойчивости горения дуги за счет введения элементов, облегчающих ионизацию в столбе дуги, в улучшении формирования наплавленного металла и исключении порообразования за счет введения фторсодержащих компонентов и создания дополнительной газовой защиты. 2 табл.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к порошковой проволоке для получения жаростойкого покрытия дуговой металлизацией, и может быть использовано для защиты поверхности деталей, работающих в условиях высокотемпературной газовой коррозии. Порошковая проволока для нанесения жаростойких покрытий на детали, работающих в условиях высокотемпературной газовой коррозии, состоит из стальной оболочки и сердечника. Для повышения жаростойкости наносимых покрытий сердечник выполняют из шихты, содержащей в долях от массы проволоки: порошок алюминиевый ПА4 3-7%, хром металлический X99H1 23-27%, ферротитан ФТи70С05 0,5-1,2%, ферросилиций ФС90 0,8-1%. 1 табл., 1 пр.

Порошковая проволока может быть использована при механизированной и автоматической сварке и наплавке металлических деталей под водой мокрым способом. В стальной оболочке размещена шихта, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: рутиловый концентрат 23-42; гематит 18-27; железный порошок 28-42; ферромарганец 3-8; никель 3-5; комплексный фторид щелочного металла 5-18. Порошковая проволока обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, обеспечивает мелкокапельный перенос расплавленного металла, стабильность горения дуги и позволяет улучшить качество сварных соединений за счет активных металлургических реакций по связыванию водяного пара и водорода. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение может быть использовано при механизированной и автоматической сварке и наплавке металлических деталей под водой мокрым способом. В стальной оболочке проволоки размещена шихта, содержащая компоненты в следующем соотношении, мас.%: рутиловый концентрат 25-37; плавиковый шпат 8-17; железный порошок 32-45; ферромарганец 5-9; никель 1-3; карбонат щелочного металла 3-7; комплексный фторид щелочного металла 3-13. Порошковая проволока обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, обеспечивает мелкокапельный перенос расплавленного металла, стабильность горения дуги и позволяет улучшить формирование шва и качество сварных соединений за счет активных металлургических реакций по связыванию воды и водорода. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение может быть использовано при дуговой сварке и наплавке металлических деталей. На внешней и/или внутренней поверхности металлической оболочки порошковой проволоки выполнено нанокомпозиционное покрытие в виде металлической матрицы с распределенной в ней смесью наноразмерных частиц фторида металла и редкоземельных металлов. Размещенная в полости оболочки шихта содержит шлакообразующие, газообразующие, ионизирующие и легирующие компоненты. Упомянутое покрытие имеет следующее соотношение объемов матрицы и наноразмерных частиц, %: металлическая матрица 55-98, наноразмерные частицы фторида металла 1-30, наноразмерные частицы редкоземельных металлов 1-15. Наноструктурированная порошковая проволока обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, обеспечивает мелкокапельный переход электродного металла и позволяет улучшить механические свойства сварных соединений. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Порошковая проволока может быть использована при механизированной и автоматической подводной сварке и наплавке металлических деталей. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и размещенной внутри нее шихты. На ее поверхности выполнено композиционное покрытие в виде медной матрицы с распределенными в ней наноразмерными частицами активирующего флюса, содержащего фторид щелочного металла. Шихта содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: рутиловый концентрат 24-38,5; двуокись кремния 1,5-6,6; гематит 2,8-16,5; железный порошок 32-45; ферромарганец 5-12; никель 1-3; карбонат щелочного металла 3-7; комплексный фторид щелочного металла 2-8. Порошковая проволока обладает хорошими сварочно-технологическими свойствами, обеспечивает мелкокапельный переход, стабильность горения дуги и позволяет улучшить качество сварных соединений за счет активных металлургических реакций по связыванию водяного пара и водорода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 0,01-0,5, марганец 0,6-4,4, кремний 0,4-1,6, хром 0,9-15,0, молибден 0,1-11,9, вольфрамсодержащий концентрат 0,15-4,6, ванадий 0,3-2,5, алюминий 0,15-1,5, никель 0,03-15, пыль электрофильтров алюминиевого производства 1-12, железо остальное. За счет оптимизации химического состава шихта обеспечивает повышение механических свойств наплавленного металла, в частности износостойкости и твердости, снижение содержания водорода и уменьшение загрязненности наплавляемого слоя неметаллическими включениями. 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при механизированной и автоматической сварке и наплавке металлических деталей под водой. Предлагаемая порошковая проволока для подводной сварки сталей по первому варианту состоит из стальной оболочки и шихты, содержащей рутиловый концентрат, гематит, железный порошок, ферромарганец, никель, комплексный фторид щелочного металла и политетрафторэтилен при следующем содержании компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 23-42; гематит 18-27; железный порошок 28-42; ферромарганец 5-9; никель 3-5; комплексный фторид щелочного металла 3-15; политетрафторэтилен 3-15. Порошковая проволока для подводной сварки сталей по второму варианту состоит из стальной оболочки и шихты, содержащей рутиловый концентрат, гематит, железный порошок, ферромарганец, никель, комплексный фторид щелочного металла и тетрафторид углерода при следующем содержании компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 23-42; гематит 18-27; железный порошок 28-42; ферромарганец 5-9; никель 3-5; комплексный фторид щелочного металла 3-15; тетрафторид углерода 3-15. Предлагаемые порошковые проволоки позволяют улучшить качество сварного шва и уменьшить образование газовых пор при подводной сварке. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

Изобретение может быть использовано для сварки нержавеющих сталей, в частности сталей серии 400, сварочной проволокой с флюсовой сердцевиной. Нержавеющая хромистая сталь трубчатой оболочки содержит, вес.%: 10-18 Cr, менее 5 Ni. Размещенный в ней флюс содержит, вес.%: Cr 68, Mn 1-10 и Si 2-15 и Fe остальное. Коэффициент заполнения сварочной проволоки составляет 5-25%, предпочтительно 10-20%. Наплавленный упомянутой проволокой металл имеет однородный химический состав. Благодаря снижению потери хрома во время переноса в наплавленный металл до менее 0,1% сварочная проволока с флюсовой сердцевиной не ржавеет под воздействием воздуха в течение длительного времени. Проволока обладает высокой стабильностью состава флюса, при этом исключаются неблагоприятные обстоятельства процесса изготовления, связанные с высоким коэффициентом ее заполнения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 табл., 6 ил.
Наверх