Состав шихты электродного покрытия



Состав шихты электродного покрытия
Состав шихты электродного покрытия
Состав шихты электродного покрытия
Состав шихты электродного покрытия
Состав шихты электродного покрытия
Состав шихты электродного покрытия

 


Владельцы патента RU 2578894:

Общество с ограниченной ответственностью "Кузбасский центр сварки и контроля" (ООО "КЦСК") (RU)

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 материалам для дуговой сварки, а именно к составам электродного покрытия, преимущественно для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей.

Известен состав электродного покрытия для сварки низкоуглеродистых сталей, состоящий из стального стержня и электродного покрытия, содержащего следующие компоненты, мас.%: концентрат ильменитовый 44-53; мрамор 6-8; полевой шпат 10-12; силикомарганец 10-14; железный порошок 1-10; целлюлозу 1-2 и связующее - силикат калиево-натриевый 22-28% к массе сухой шихты, при этом коэффициент покрытия составляет 35-40% (Патент РФ №2199424, B23K 35/365, опубл. 2003.02.27).

Недостатком указанного состава электродного покрытия является высокая себестоимость электродов для данного типа Э46, низкие сварочно-технологические свойства и проблематичность получения высокого качества металла шва.

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является известный состав шихты электродного покрытия для сварки низкоуглеродистых сталей, содержащий, мас.%: мрамор 19,5, ильменит 20,0, ферромарганец 14,0, рутил 29,0, тальк 10,0, каолин 5,0, целлюлоза 1,5, поташ 1,0 (УДК 621.791.75: [621.791.013] С.О. Гордин, А.Н. Смирнов, В.Л. Князьков. «Влияние ультрамелкоразмерных компонентов электродных покрытий на механические свойства металла шва» // Вестник Кузбасского Государственного Технического Университета, 2012, №6. - С. 101-104).

Недостатком известного состава шихты электродного покрытия так же, как и предыдущего, является проблематичность получения высокого качества металла шва, в частности получение положительных результатов при испытании на ударный изгиб уже при температуре минус 40°C.

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 60°С.

Поставленная задача решается тем, что шихта для электродного покрытия, содержащая мрамор, ильменит, ферромарганец, рутил, тальк, каолин, целлюлозу и поташ, согласно изобретению дополнительно содержит механоактивированный порошок электродного покрытия МР-3 с размером частиц до 20 мкм при следующем соотношении компонентов, 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
Механо-активированный порошок
электродного покрытия МР-3 0,25-0,45

Новый технический результат, достигаемый от реализации предлагаемой шихты для электродного покрытия, заключается в том, что заявляемая совокупность компонентов покрытия обеспечивает повышение сварочно-технологических свойств электродов (повышение стабильности горения дуги, улучшение отделимости шлаковой корки, повышение качества формирования шва), получение металла шва более высокого качества (получение значительно более высоких значений ударной вязкости KCV при испытании на ударный изгиб при температуре минус 60°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 шихту для электродного покрытия механоактивированного порошка электродного покрытия МР-3, который получают измельчением материала, например, в планетарной мельнице АГО-3. При обработке материала в планетарной мельнице происходит разрыв химических связей, уменьшение размеров частиц, образование большого количества дефектов, аморфизация, образуется новая поверхность частиц, наблюдаются фазовые превращения, сдвиговые напряжения и формируются центры с повышенной активностью на вновь образованных поверхностях, агрегация кристаллитов.

Наличие в шихте механоактивированного порошка электродного покрытия МР-3 в количестве 0,25-0,45% позволяет придать ему совершенно новые физико-химические свойства и оптимизировать структуру, а именно:

- создание дополнительных центров кристаллизации, в результате 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, полученной электродами с составом покрытия прототипа (рис. 2);

- в материале внутри зерен присутствуют отдельные выделения (рис. 3,а). Однако размер их меньше, они имеют хорошо выраженную округлую форму, и вокруг них сформирована в основном сетчатая дислокационная субструктура. Такие выделения не являются источниками напряжений (вокруг частиц отсутствуют изгибные контуры), а значит, не являются причиной возникновения микротрещин. Выделения, лежащие на границах зерен (рис. 3,б), являются источниками изгибных контуров, но, как видно, контуры далеко не простираются и, как правило, не приводят к трещинообразованию. Даже места скопления выделений (рис. 3,в) не приводят к образованию высоких внутренних напряжений;

- тонкая структура металла шва, сваренного электродами МР-3 без активации компонентов покрытия, имеет границы фрагментов четкие, узкие. В отдельных участках материала вдоль границ зарождаются микротрещины (рис. 4). Стрелкой отмечено начало раскрытия трещины.

Тонкая структура металла сварного шва, сваренного неактивированными и активированными электродами МР-3, исследовалась методом просвечивающей дифракционной электронной микроскопии на тонких фольгах (ПЭМ).

Структура металла шва, изготовленного активированными электродами МР-3, далека от исчерпания ресурса пластичности.

Содержание в покрытии механоактивированного порошка электродного покрытия МР-3 менее 0,25% не позволяет повысить свойства металла шва, а содержание более 0,45% - нецелесообразно, т.к. указанные выше параметры увеличиваются незначительно, а себестоимость электродов вырастает.

Реализация заявляемого изобретения осуществлялась следующим образом.

Подготовленные компоненты: мрамор, ильменит, ферромарганец, рутил, тальк, каолин и целлюлоза, в виде порошков с размером частиц не более 630 мкм в соответствии с рецептурой дозировали на установке автоматического дозирования электродной шихты. Поташ и механоактивированный порошок электродного покрытия МР-3, измельченный до фракции не более 20 мкм в планетарной мельнице АГО-3, 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 4,0 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 20-25°C в течение 24 часов и прокаливали в камерных печах при температуре 180°C 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 и определения тонкой структуры металла, результаты которых представлены в таблице.

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

- значительно улучшилось качество формирования шва во всех пространственных положениях;

- улучшилась отделимость шлаковой корки;

- значение ударной вязкости KCV при испытании на ударный изгиб при температуре минус 20°C возросло в 2,4 раза по сравнению с электродами с составом покрытия прототипа;

- значение ударной вязкости KCV при испытании на ударный изгиб при температуре минус 40°C возросло в 2,2 раза по сравнению с электродами с составом покрытия прототипа;

- ударная вязкость KCV при минус 60°C составляет 36-38 Дж/см2.

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

Испытания сварочно-технологических свойств электродов показали, следующее:

- 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 шихты для электродного покрытия позволила получить комплекс высоких сварочно-технологических свойств. Механические свойства металла шва, выполненного электродами с предлагаемым составом покрытия, имели гарантированно высокие свойства, особенно значения ударной вязкости при испытаниях на ударный изгиб при отрицательных температурах.

Предлагаемая шихта для электродного покрытия промышленно применима и может быть использована при производстве сварочных электродов для дуговой сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей.

Шихта для электродного покрытия, содержащая мрамор, ильменит, ферромарганец, рутил, каолин, тальк и целлюлозу и поташ, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит механоактивированный порошок электродного покрытия МР-3 с размером частиц до 20 мкм при следующем соотношении компонентов, 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
Механоактивированный порошок
электродного покрытия МР-3 0,25-0,45



 

Похожие патенты:

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.
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.

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.

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.

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.

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.

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.
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, 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.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к смесям для высокотемпературной пайки. Смесь для соединения металлических изделий высокотемпературной пайкой содержит источник бора и источник кремния в виде порошков при соотношении бора к кремнию в смеси от 3:100 до 100:3 и по меньшей мере одно связующее, выбранное из группы, состоящей из растворителей, воды, масел, гелей, лаков, олифы, связующих на основе мономеров и/или полимеров, причем основной металл изделий имеет температуру солидуса выше 1040°С. Упрощается процесс создания высокопрочных соединений основных металлов за счет уменьшения количества тугоплавких присадок. 12 н. и 31 з.п. ф-лы, 6 ил., 14 табл., 10 пр.
Наверх