Флюс для сварки



 


Владельцы патента RU 2576717:

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

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.

 

Изобретение относится к сварке, конкретно к электродуговой сварке под флюсом, в частности к флюсам, предназначенным для сварки низко- и среднелегированных сталей.

Известен выбранный в качестве прототипа [1] плавленый сварочный низкокремнистый флюс для сварки низко- и среднелегированных сталей, содержащий окись кремния, окись алюминия, окись кальция, окись марганца, фтористый кальций, сумму окислов калия и натрия, фтористый натрий, окислы железа, фосфор, отличающийся тем, что флюс содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %: окислы железа 2-4, окись кремния 9-12, окись кальция 18-24, окись алюминия 36-48, окись марганца 5-7, окись магния 5-7, фтористый кальций 5-8, сумма окислов калия и натрия 1-2,5, фтористый натрий 1,0-2,5, фосфор 0,007-0,010, при этом массовое соотношение окиси кремния, кальция и алюминия составляет 1:2:4, а отношение фосфора к сумме окислов железа менее 0,004.

Существенными недостатками данного флюса для сварки являются:

- высокая стоимость в связи с использованием дорогостоящих природных материалов и затрат, связанная с подготовкой шихты к плавке, а также необходимостью использования для выплавки флюса специальных агрегатов;

- высокая окисленность (содержание оксидов железа), приводящая к загрязнению сварного шва оксидными неметаллическими включениями и снижению механических свойств сварной конструкции;

- отсутствие углеродсодержащих составляющих, позволяющих проводить удаление кислорода в виде газообразных соединений СО и СО2, не загрязняющих сварной шов оксидными неметаллическими включениями и, как следствие, повышающих механические свойства сварной конструкции.

- неустойчивое горение дуги из-за недостаточного количества элементов, облегчающих возбуждение и стабилизирующих горение дуги (в частности, натрия и калия).

Известен также флюс для сварки [2], содержащий диоксид кремния, оксид марганца, оксид кальция, оксид магния, оксид алюминия, оксид калия, оксид натрия, оксид железа, фторид кальция, отличающийся тем, что в качестве материалов на основе диоксида кремния и оксида марганца использованы пылевидные отходы производства ферросилиция; в качестве материалов на основе оксида кальция, оксида магния использованы пылевидные отходы производства извести; в качестве материалов на основе оксида алюминия, оксида калия, оксида натрия, оксида железа и фторида кальция использованы пылевидные отходы производства алюминия, а в качестве связующего материала содержащего оксид калия, оксид натрия использованы калиево-натриевое жидкое стекло, при этом в качестве пылевидных отходов производства извести использована пыль газоочистки с содержанием СаО не менее 85 мас. %, в качестве пылевидных отходов производства ферросилиция использована пыль газоочистки ферросплавного производства с содержанием SiO2 не менее 98 мас. %, а в качестве пылевидных отходов производства алюминия использована пыль электрофильтров, имеющая следующий химический состав, мас. %: Al2O3=21-46,23; F+=18-27; Na2O=8-15; К2О=0,4-6%, СаО=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=0,09-0,59, Р=0,1-0,18; при следующем соотношении компонентов, 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

Существенными недостатками данного флюса для сварки являются:

- повышенная стоимость при производстве флюса в связи с использованием многокомпонентной системы;

- недостаточная прочность флюса при выполнении операций транспортировки, пересыпки и доставки, а также в ряде случаев неустойчивое горение дуги в связи с низкой концентрацией жидкого стекла во флюсе;

- в ряде случаев повышенная загрязненность сварного шва и наплавляемого металла неметаллическими включениями экзогенного характера в связи с пониженными рафинирующими свойствами образующегося шлака из-за высокой концентрации MgO и низкого содержания MnO.

Техническими результатами изобретения являются:

- снижение стоимости флюса в связи с использованием вторичных продуктов;

- повышение уровня механических свойств сварных конструкций из-за уменьшения уровня загрязненности стали оксидными неметаллическими включениями в связи со снижение концентрации FeO в шлаке и проведением углеродного раскисления;

- повышение устойчивости горения дуги и улучшение качества сварного шва.

Для этого предлагается флюс для сварки, содержащий оксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид марганца, фтористый кальций, оксиды калия и натрия, фтористый натрий, оксид железа и жидкое стекло, отличающийся тем, что упомянутые оксиды и фториды введены в виде шлака производства силикомарганца и в виде пылевидных отходов производства алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Шлак производства силикомарганца 88,0-98,0
Пылевидные отходы
производства алюминия 1,0-6,0
Жидкое стекло 1,0-6,0

при этом 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, а 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.

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

Введение в состав флюса шлака производства силикомарганца обеспечивает хорошее формирование шлака и высокие рафинирующие и укрывные свойства формирующихся шлаков.

Введение в состав флюса пылевидных отходов производства алюминия позволяет:

- проводить активное раскисление 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;

- 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;

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

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

Для изготовления флюса для сварки в качестве шлака производства силикомарганца использовали шлак производства силикомарганца, выплавленный в рудотермических печах углетермическим способом непрерывным процессом с содержанием, 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.

В качестве пылевидных отходов производства алюминия использовали пыль электрофильтров алюминиевого производства со следующим химическим составом, 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.

В качестве жидкого стекла использовали калиево-натриевое жидкое стекло с плотностью при 15-25°С - 1,30-1,55 г/см3 и силикатным модулем [SiO2:(K2O+Na2O)·1,0323] - 2,6-3,0.

Изготовление заявляемого флюса для сварки проходило в 3 этапа. На первом этапе получали шлак производства силикомарганца. Выплавленный в рудотермических печах ферросплав - силикомарганец выпускался вместе с побочным продуктом - шлаком в ковш. После разливки силикомарганца шлак при сливе из ковша подвергался охлаждению. После чего проводили дробления, грохочения и просев через сито (ячейка 2×2 мм).

На втором этапе проводили смешение пылевидных отходов производства алюминия - пыли электрофильтров алюминиевого производства с жидким стеклом. Полученная смесь сушилась по разработанному режиму, после чего производили помол. Далее осуществляли просев через сито (ячейка 2×2 мм). Гранулы большего размера отправлялись на перемол.

На третьем этапе проводили смешение двух продуктов, полученных на первых двух этапах в заявляемых пропорциях.

Заявляемый флюс для сварки опробовали на образцах из стали марок 09Г2С и 09Г2. Сварку осуществляли проволокой Св-08ГА на пластинах длиной не менее 500 мм с использованием сварочного трактора ASAW-1250. Из сваренных пластин осуществляли вырезку образцов для механических испытаний (предела прочности - , Н/мм2, предела текучести - , Н/мм2, относительного удлинения δ, %, ударной вязкости при температуре минус 40°С - KCU-40°C, Дж/см2), а также макро- и микроисследований.

Использование заявляемого флюса для сварки позволяет

1. Снизить стоимость сварочного флюса в 2,8 раза.

2. Снизить загрязненность стали оксидными неметаллическими включениями экзогенного характера в среднем на 0,02 мм и повысить общий уровень механических свойств сварного шва: предела текучести и предела прочности в среднем на 1,1 Н/мм2, относительного удлинения в среднем на 0,8%, ударной вязкости при отрицательных температурах в среднем на 0,39 Дж/см2.

3. Улучшить качество сварного шва.

Список источников

1. Пат. СССР 1685660, В23К 35/362.

2. Пат. РФ 2492983, В23К 35/36.

Флюс для сварки, содержащий оксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид марганца, фтористый кальций, оксиды калия и натрия, фтористый натрий, оксид железа и жидкое стекло, отличающийся тем, что упомянутые оксиды и фториды использованы в виде шлака производства силикомарганца и в виде пылевидных отходов производства алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Шлак производства силикомарганца 88,0-98,0
Пылевидные отходы
производства алюминия 1,0-6,0
Жидкое стекло 1,0-6,0

при этом 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, а пылевидные отходы производства алюминия содержат, 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.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке и наплавке легированных сталей под флюсом. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

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.
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 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).

Изобретение может быть использовано для сварки нержавеющих сталей или наплавки антикоррозионного покрытия, например, оборудования атомных энергетических установок.
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.
Изобретение может быть использовано при автоматической сварке или наплавке под флюсом изделий из высоколегированных коррозионно-стойких сталей аустенитного класса.
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.

Изобретение относится к электродуговой сварке сталей под флюсом, в частности к флюсам, предназначенным для примешивания к плавленым флюсам. .
Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке низколегированных сталей. Флюс состоит из шлака производства силикомарганца, который содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: диоксид кремния 25-49, оксид алюминия 4-28, оксид кальция 15-32, фторид кальция 0,1-1,5, оксид магния 1,7- 9,0 оксид марганца 3-17, оксид железа 0,1-3,5. В качестве примесей флюс может содержать серу не более 0,12 мас.% и фосфора не более 0,02 мас.%. Флюс обеспечивает уменьшение стоимости сварочного процесса за счет утилизации отходов производства и снижение загрязненности стали неметаллическими включениями, а также позволяет снизить угар легирующих элементов при сварке и наплавке, что способствует повышению механических свойств сварного соединения.
Наверх