Шихта порошковой проволоки



Шихта порошковой проволоки
Шихта порошковой проволоки

 


Владельцы патента RU 2623981:

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

Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта для порошковой проволоки содержит пыль электрофильтров алюминиевого производства и вольфрамовый концентрат КШ-4, при следующем соотношении компонентов, мас. %: вольфрамовый концентрат 19-81, пыль электрофильтров алюминиевого производства 19-81. Порошковая проволока с упомянутой шихтой обеспечивает снижение стоимости сварочного процесса за счет оптимизации состава шихты и повышение качественных показателей наплавляемого металла. 2 табл.

 

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к производству порошковой проволоки, и может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Известно, что для наплавки ответственных изделий, эксплуатируемых при высоких температурах, к которым предъявляются высокие требования по твердости и износостойкости, используются сплавы и карбиды вольфрама [1]. Для получения ферровольфрама используют углеродсиликотермический способ выплавки с вычерпыванием сплава из печи [2]. При этом восстановление углеродом происходит по реакции:

Реакция идет с поглощением тепла, поэтому выплавку проводят в дуговых электропечах. При избытке углерода при электродуговой плавке возможно получение карбидов вольфрама по реакциям:

Следует отметить, что производство вольфрама связано с большими материальными затратами, при этом существующая схема производства включает в себя извлечение вольфрама при плавке ферросплавов с потерями вольфрама при производстве ферросплавов, а затем потери при введении сплавов в сталь. Предлагается введение в порошковую проволоку вольфрама в виде оксида и восстановление его при электродуговом разряде при наплавке стали с совмещением описанных выше реакций (1-3).

Известна выбранная в качестве прототипа [3] шихта порошковой проволоки, содержащая углерод, хром, молибден, вольфрам, ванадий, алюминий, железо, никель и пыль электрофильтров алюминиевого производства при соотношении компонентов, масс. %:

Углерод 1-3,6
Хром 6,5-14,0
Молибден 5-21
Вольфрам 1-8
Ванадий 2-6
Алюминий 1-4,5
Никель 3,2-20
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 1-15
Железо остальное

при этом пыль электрофильтров алюминиевого производства имеет следующий состав, масс. %: Al2O3=20-48; F=18-27; Na2O=4-16; К2О=0,4-6%; СаО=0,7-1,8; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=1,7-3,27; Собщ=12-31; MnO=0,07-1,3; MgO=0,06-0,9; S=0,09-0,59; P=0,1-0,18.

Недостатками данной шихты порошковой проволоки являются:

- высокая стоимость сварочного процесса за счет использования дорогостоящих материалов в значительных количествах (вольфрама, молибдена, алюминия, никеля и др.) и входящих в состав шихты компонентов в связи с их использованием не в оксидном, а в восстановленном виде, а также высокие расходы при изготовлении проволоки в связи с необходимостью использования специального оборудования для измельчения полученных материалов до малых размеров,

- пониженные качественные показатели и в частности низкая твердость наплавляемого металла.

Техническими результатами изобретения являются:

- снижение стоимости сварочного процесса за счет оптимизации состава шихты и использования составляющих в виде оксидов,

- повышение качественных показателей наплавляемого металла.

Для этого предлагается шихта для порошковой проволоки, содержащая пыль электрофильтров алюминиевого производства, которая дополнительно содержит вольфрамовый концентрат КШ-4 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Вольфрамовый концентрат 19-81
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 19-81

при этом пыль электрофильтров алюминиевого производства имеет следующий 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=12,5-26,7; 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 получаемого при наплавке металла, стабильности процесса наплавки, предотвращения образования холодных трещин и требуемых механических свойств.

Заявляемая шихта порошковой проволоки содержит вольфрамсодержащий концентрат, который позволяет значительно снизить стоимость шихты и получить наплавленный металл повышенной твердости и износостойкости.

Введение в состав шихты порошковой проволоки пыли электрофильтров алюминиевого производства позволяет:

- проводить интенсивное восстановление оксидов из вольфрамсодержащего концентрата, а также проводить науглероживание при взаимодействии фтористого углерода CFx (1≥х>0) с карбидообразующими элементами, что позволяет увеличить количество карбидной составляющей (преимущественно карбидов вольфрама) в структуре наплавленного металла и значительно повысить его твердость;

- проводить удаление водорода за счет комплекса фторсодержащих соединений (типа Na3AlF6, Na2SiF6, NaF, KF, CFx (1≥x>0), AlF3), разлагающихся при температурах сварочных процессов с выделением F, который в свою очередь взаимодействует с водородом, растворенным в стали с образованием газообразного соединения HF. Снижение содержания водорода в наплавленном металле уменьшает вероятность образования пор и холодных трещин в наплавленном металле;

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

Для изготовления шихты порошковой проволоки использовали:

- в качестве восстанавливаемого материала - вольфрамовый концентрат марки КШ-4 по ГОСТ 213-83 производства ОАО "Горнорудная компания "АИР" с содержанием: 57% W03, 5,37% FeO, 8,95% MnO, 0,06% Cr2O3, 0,6% CaO, 3,71% SiO2, 1,56% Al2O3, 0,01% MgO, 0,29% Na2O, 0,06% K2O, 0,02% Ni, 0,44% F, 0,1% C, 0,03% Mo, 0,02% Cu, 0,02% V, 0,02% Bi, 0,42% S, 0,02% P;

- в качестве углеродистого восстановителя - углеродфторсодержащие пылевидные отходы металлургического производства с химическим составом, масс. %: 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=12,5-26,7; MnO=0,03-0,9; MgO=0,04-0,9; S=0,09-0,46; P=0,1-0,18.

Изменение концентрации вольфрамсодержащего концентрата и пыли электрофильтров алюминиевого производства в составе заявляемой шихты производилось с учетом получения высококачественного наплавленного металла (стабильное горение дуги, хорошее формирование, плотный наплавленный металл без трещин, пор и неметаллических включений). Порошковая проволока изготавливалась из стальной холоднокатаной ленты 08кп (оболочка) размером 15×0,8 мм. Шихта перемешивалась в смесителе для получения однородной массы. Порошковая проволока прокаливалась для удаления влаги при температуре 250-350°С. Коэффициент заполнения составлял 0,32-0,33, диаметр готовой проволоки - 3,7 мм. Порошковой проволокой с предложенной шихтой производилась наплавка под флюсом. Наплавку производили под флюсом АН 26С на пластины из стали марки 60Г на пять валиков использованием трактора ASAW 1250.

Химический состав наплавленного металла определяли рентгенофлюоресцентным методом на спектрометре XRF-1800 и атомно-эмиссионным методом на спектрометре ДФС-71. Содержание водорода в наплавленном металле определялось методом вакуум-нагрева на установке Баталина и на эксхалографе ЕАН-220 фирмы «Бальцерс». Металлографическое исследование микрошлифов проводилось с помощью оптического микроскопа OLYMPUS GX-51 в светлом поле при различных увеличениях после травления в спиртовом растворе азотной кислоты, а также в растворе плавиковой кислоты. Замеры твердости проводили ультразвуковым твердомером - УЗИТ-3. Наличие трещин в процессе наплавки оценивали визуально, после наплавки наличие трещин, пор и неметаллических включений оценивали ультразвуковым и магнитопорошковым методами, а также на металлографических шлифах. Испытания на износ по схеме «ДИСК-КОЛОДКА» проводили на машине 2070 СМТ-1.

Исследовались 6 вариантов составов шихты (таблица 1) порошковой проволоки, масс. %: 1 - нижний заграничный состав; 2 - нижний граничный состав, 3, 4 - среднее содержание состава заявляемой шихты; 5 - верхний предел заявляемой шихты; 6 - верхний заграничный состав. Взаимосвязь некоторых исследуемых параметров в зависимости от состава шихты приведена в таблице 2.

Размеры полученных при наплавке карбидов 1-5 мкм, тип карбидов - (Fe,W)2C, длина наблюдаемых оксидов составляет не более 0,5 мм. Содержание водорода изменялось в пределах 0,3-0,5 см3/100 г наплавленного металла при допустимом содержании водорода в высоколегированном наплавленном металле до 2 см/100 г металла. Твердость наплавленного металла контролировалась непосредственно после наплавки и составляла 48-58 HRC.

Использование заявляемого состава шихты порошковой проволоки по сравнению с базовым составом (прототип) позволяет:

1. Снизить себестоимость порошковой проволоки по сравнению с прототипом в среднем на 520 руб/т проволоки за счет снижения содержания легирующих компонентов в шихте, а также использования вольфрамсодержащего концентрата и отходов алюминиевого производства в заявляемой шихте.

2. Повысить качество наплавленного металла за счет снижения его загрязненности неметаллическими включениями, снижения вероятности порообразования и предотвращения образования холодных трещин, уменьшения содержания водорода за счет введения фторсодержащих компонентов и создания дополнительной газовой защиты (в среднем до 0,3-0,5 см3/100 г металла), улучшить формирование шва при сварке за счет стабилизации горения дуги, при этом повышена твердость наплавленного металла до HRC 52-58 за счет полученных карбидов типа (Fe,W)2C.

Список источников:

1. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением / под ред. Б.Е. Патона. - Москва: Металлургия, 1974. - 768 с.

2. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов / Гасик М.И., Лякишев Н.П. - М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. - 764 с.

3. Пат РФ № 2492981 кл В23К 35/36.

Шихта для порошковой проволоки, содержащая пыль электрофильтров алюминиевого производства, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вольфрамовый концентрат КШ-4 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Вольфрамовый концентрат 19-81
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 19-81

при этом пыль электрофильтров алюминиевого производства имеет следующий 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=12,5-26,7, MnO=0,03-0,9, MgO=0,04-0,9, S=0,09-0,46, P=0,1-0,18.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к металлу сварного шва, применяемому в сварных конструкциях. Металл сварного шва, содержащий в мас.

Изобретение может быть использовано для дуговой наплавки металлургического и другого инструмента, работающего в условиях интенсивного абразивного изнашивания при температурах до 600°С.

Группа изобретений относится к трубчатой сварочной проволоке, способу ее изготовления и сварке деталей с ее использованием. Трубчатая сварочная проволока содержит оболочку и гранулированную сердцевину, расположенную внутри оболочки, содержащую больше чем приблизительно 2,4% по весу активатора стекловидного шлака, в виде одного или более компонентов, выбранных из группы, содержащей диоксид кремния, диоксид титана, борат или оксид натрия, а также газообразующие, легирующие, раскисляющие и денитрифицирующие компоненты.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при механизированной и автоматической подводной сварке и наплавке металлических деталей.

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.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при механизированной и автоматической сварке и наплавке металлических деталей под водой.

Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

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.

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.

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.

Изобретение может быть использовано для поверхностного монтажа электрорадиоэлементов и интегральных схем на печатные платы. Припойная паста содержит, мас.%: порошок низкотемпературного припоя 80…91 и флюс-связку 9…20.

Изобретение может быть использовано для поверхностного монтажа электрорадиоэлементов и интегральных схем на печатные платы. Припойная паста содержит, мас.%: порошок низкотемпературного припоя 80…91 и флюс-связку 9…20.

Изобретение может быть использовано для поверхностного монтажа электрорадиоэлементов и интегральных схем на печатные платы. Припойная паста содержит, мас.

Изобретение может быть использовано для поверхностного монтажа электрорадиоэлементов и интегральных схем на печатные платы. Припойная паста содержит, мас.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к металлу сварного шва, применяемому в сварных конструкциях. Металл сварного шва, содержащий в мас.

Изобретение может быть использовано для дуговой наплавки металлургического и другого инструмента, работающего в условиях интенсивного абразивного изнашивания при температурах до 600°С.

Изобретение относится к сварочным и наплавочным материалам и может быть использовано для получения наплавленного металла и сварных швов на низко-, средне- и высоколегированных сталях и сплавах.

Изобретение может быть использовано для нанесения наплавкой металлокерамических покрытий на изделия, работающих при повышенных температурах в условиях абразивного износа и воздействия коррозионной среды.
Изобретение может быть использовано для изготовления или восстановения наплавкой деталей металлургической и машиностроительной техники, работающих в условиях окисления и циклического термомеханического нагружения, в частности, для системы вторичного охлаждения установок непрерывной разливки сталей.

Изобретение может быть использовано при производстве свинцовых аккумуляторов, в частности для батарей резервного питания и двойного назначения. Флюс содержит бромистоводородную кислоту, моноэтаноламин, изопропиловый спирт, N-Метил-2-пирролидон и адипиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: N-Метил-2-пирролидон 35-54, изопропиловый спирт 5-9, адипиновая кислота 15-30, бромистоводородная кислота 40%-ная 10-25, моноэтаноламин 3-10.

Изобретение может быть использовано при электродуговой сварке сталей под флюсом. Флюс-добавка содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: стронций-бариевый карбонатит 60-75, натриевое жидкое стекло 25-40. Флюс-добавка обеспечивает улучшение механических свойств сварного шва, в частности повышение ударной вязкости при отрицательных температурах, за счет снижения уровня его загрязненности неметаллическими включениями. 1 табл.
Наверх