Флюс для сварки и наплавки

Изобретение может быть использовано для электродуговой сварки под флюсом, в частности для сварки и наплавки легированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0, пылевидные отходы производства алюминия 5,0-25,0, жидкое стекло 39,0-65,0, стронций-бариевый карбонатит 1,0-10,0. Используют стронций-бариевый карбонатит, содержащий, мас.%: SrO=1,41-6,25; ВаО=6,29-16,86; TiO2=0,02-0,05; Cr2O3=0,05-0,20; Al2O3=1,6-3,05; Na2O=0,37-3,02; K2O=0,85-2,69, СаО=13,6-18,9; SiO2=12,82-41,22; Feобщ=4,18-14,85; Собщ=1,32-8,45; MnO=0,06-0,33; MgO=0,48-6,24; S=0,20-0,22; Р=0,02-0,04. Изобретение обеспечивает высокое качество наплавляемого слоя и сварного шва за счет исключения в нем пор и раковин, а также низкий уровень загрязненности стали экзогенными неметаллическими включениями. 1 табл.

 

Изобретение относится к сварке, конкретно к электродуговой сварке под флюсом, в частности к флюсам, предназначенным для сварки и наплавки легированных сталей.

Известен флюс для сварки [1], 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. Взамен материалов на основе оксида кальция, оксида магния использованы пылевидные отходы производства извести, а в качестве материалов на основе оксида алюминия, оксида калия, оксида натрия, оксида железа и фторида кальция использованы пылевидные отходы производства алюминия, а также 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; K2O=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 окисленность флюса из-за неконтролируемого содержания оксидов железа и марганца, приводящая к повышению уровня загрязненности сварного шва оксидными неметаллическими включениями;

- 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 увеличении в связи с этим температуры плавления и вязкости флюса.

Известен также способ выплавки стали в электропечах, включающий проведение окислительного периода со скачиванием шлака, проведение восстановительного периода и раскисление шлака в восстановительный период, отличающийся тем, что в конце окислительного периода после скачивания шлака в печь присаживают стронций-бариевый карбонатит, известь и плавиковый шпат в соотношении (1,0-2,0):(2,5-5,0):(0,1-1,0) соответственно, при этом количество шлака с основностью 1,5-4,0 составляет 1,5-4,0% от массы металла [2].

Данный способ, реализованный при дуговом разряде в электросталеплавильных печах с использованием стронций-бариевого карбонатита, позволяет значительно повысить показатели ударной вязкости при положительных и отрицательных температурах за счет снижения уровня загрязненности стали неметаллическими включениями.

Известен, выбранный в качестве прототипа, флюс для сварки и наплавки [3], содержащий диоксид кремния, оксид марганца, оксид кальция, оксид магния, оксид алюминия, оксид калия, оксид натрия, оксид железа, фторид кальция и калиево-натриевое жидкое стекло, в котором в качестве упомянутых оксидов и фторидов использованы пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали и пылевидные отходы производства алюминия, при следующем соотношении компонентов, 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,

при этом пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали содержит, мас.%: FeO=0,3-1,5, MnO=0,1-2,0, СаО=50,8- 3,8, SiO2=24,5-26,2, CaF2=0,01-1,0, Al2O3=3,4-5,0, MgO=7,8-8,7, Собщ=0,1-0,6, S=0,1-0,4, Р=0,3-0,6, а пылевидные отходы производства алюминия имеют следующий химический 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=12,5-28,2, MnO=0,03-0,9, MgO=0,04-0,9, S=0,09-0,46, Р=0,1-0,18.

Существенными недостатками данного флюса для сварки являются:

- низкое качество наплавляемого слоя и сварного шва в связи с образованием, в ряде случаев, пор и раковин;

- высокий уровень загрязненности стали оксидными неметаллическими включениями в связи со слабой газовой защитой при сварке и наплавке.

Техническими результатами изобретения являются:

- повышение качества наплавляемого слоя и сварного шва за счет исключения пор и раковин в наплавляемом слое;

- уменьшение уровня загрязненности стали экзогенными неметаллическими включениями.

Для этого предлагается флюс для сварки и наплавки, содержащий пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали, пылевидные отходы производства алюминия и жидкое стекло, причем ковшевой шлак имеет следующий химический состав, мас.%: FeO=0,3-1,5, MnO=0,1-2,0, СаО=50,8-53,8, SiO2=24,5-26,2, CaF2=0,01-1,0, Al2O3=3,4-5,0, MgO=7,8-8,7, Собщ=0,1-0,6, S=0,1-0,4, Р=0,3-0,6, а пылевидные отходы производства алюминия содержат, 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=12,5-28,2, MnO=0,03-0,9, MgO=0,04-0,9, S=0,09-0,46, P=0,1-0,18, который дополнительно содержит стронций-бариевый карбонатит содержащий, мас.%: SrO=1,41-6,25; ВаО=6,29-16,86; TiO2=0,02-0,05; Cr2O3=0,05-0,20; Al2O3=1,6-3,05; Na2O=0,37-3,02; K2O=0,85-2,69, СаО=13,6-18,9;Si02=12,82-41,22; Feобщ=4,18-14,85; Собщ=1,32-8,45, MnO=0,06-0,33, MgO=0,48-6,24, S=0,20-0,22, Р=0,02-0,04, при следующем соотношении компонентов флюса, мас.%:

пылевидный ковшевой шлак
производства рельсовой стали 30,0-50,0
пылевидные отходы
производства алюминия 5,0-25,0
жидкое стекло 39,0-65,0,
стронций-бариевый карбонатит 1,0-10,0.

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

Для дополнительной газовой защиты и повышения рафинирующих свойств шлаковой системы в состав введен стронций-бариевый карбонатит.

При изготовлении флюса для сварки и наплавки использовали стронций-бариевый карбонатит марки БСК, производимый ООО «НПК Металлтехпром» по ТУ 1717-001-75073896-2005, при этом химический состав изменялся, мас.%: SrO=1,41-6,25; ВаО=6,29-16,86; TiO2=0,02-0,05; Cr2O3=0,05-0,20; Al2O3=1,6-3,05; Na2O=0,37-3,02; K2O=0,85-2,69, СаО=13,6-18,9; SiO2=12,82-41,22; Feобщ=4,18-14,85; Собш=1,32-8,45, MnO=0,06-0,33, MgO=0,48-6,24, S=0,20-0,22, Р=0,02-0,04. В качестве: пылевидного ковшевого шлака производства рельсовой стали использовали шлак с содержанием, мас.%: FeO=0,3-1,5, MnO=0,1-2,0, СаО=50,8-53,8, SiO2=24,5-26,2, CaF2=0,01-1,0, Al2O3=3,4-5,0, MgO=7,8-8,7, Собщ=0,1-0,6, S=0,1-0,4, Р=0,3-0,6. В качестве пылевидных отходов производства алюминия - пыль электрофильтров алюминиевого производства со следующим химическим составом, мас.%: Al2O3=21-43,27; F=18-27; Na2O=8-13; K2O=0,4-6, CaO=0,7-2,1; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=2,1-2,3; Собщ=12,5-28,2, 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 натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,0-3,5 при плотности раствора 1,30-1,60 г/см3.

Изготовление заявляемого флюса-добавки проводили размолом стронций-бариевого карбонатита до фракции менее 1 мм с последующим смешением с пылевидным ковшевым шлаком производства рельсовой стали, пылевидными отходами производства алюминия и жидким стеклом. Полученную смесь перемешивали до получения однородной массы в смесителе, далее осуществлялась сушка при комнатной температуре в течение 24 ч, после чего производился помол. Далее осуществлялся просев и отделение фракции 0,45-3 мм. После чего гранулы прокаливали при температуре 150-300°С. Заявляемый флюс для сварки и наплавки использовали на образцах из стали марок 09Г2С, 09Г2, 40Г, 65Г, 30ХГСА, сварку осуществляли проволокой Св-08ГА.

Влияние изменения химического состава компонентов с граничными, заграничными и заявляемыми пределами флюса для сварки наплавки на различные параметры сварки приведены в таблице.

Использование заявляемой смеси по сравнению с базовой (прототип) позволяет следующее.

1. Повысить качество наплавляемого слоя и сварного шва, полностью исключить образование пор и раковин в наплавляемом слое.

2. Уменьшить уровень загрязненности стали экзогенными неметаллическими включениями (загрязненность стали оксидными экзогенными неметаллическими включениями снижена до 0,4-1,8 мм).

Список источников информации

1. Пат. РФ 2492983, B23K 35/36.

2. Пат РФ 2197539, C21C 5/52.

3. Пат. РФ 2566235, B23K 35/362.

Флюс для сварки и наплавки, содержащий пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали, пылевидные отходы производства алюминия и жидкое стекло, причем ковшевой шлак имеет следующий химический состав, мас.%: FeO=0,3-1,5, MnO=0,1-2,0, СаО=50,8-53,8, SiO2=24,5-26,2, CaF2=0,01-1,0, Al2O3=3,4-5,0, MgO=7,8-8,7, Собщ=0,1-0,6, S=0,1-0,4, Р=0,3-0,6, а пылевидные отходы производства алюминия содержат, 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=12,5-28,2; MnO=0,03-0,9; MgO=0,04-0,9; S=0,09-0,46; Р=0,1-0,18, отличающийся тем, что он дополнительно содержит стронций-бариевый карбонатит, содержащий, мас.%: SrO=1,41-6,25; ВаО=6,29-16,86; TiO2=0,02-0,05; Cr2O3=0,05-0,20; Al2O3=1,6-3,05; Na2O=0,37-3,02; K2O=0,85-2,69, СаО=13,6-18,9; SiO2=12,82-41,22; Feобщ=4,18-14,85; Собщ=1,32-8,45, MnO=0,06-0,33, MgO=0,48-6,24, S=0,20-0,22, Р=0,02-0,04, при следующем соотношении компонентов флюса, мас.%:

пылевидный ковшевой шлак
производства рельсовой стали 30,0-50,0
пылевидные отходы
производства алюминия 5,0-25,0
жидкое стекло 39,0-65,0
стронций-бариевый карбонатит 1,0-10,0



 

Похожие патенты:

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.

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 при электродуговой механизированной сварке и наплавке низколегированных сталей. Флюс состоит из шлака производства силикомарганца, который содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Флюс может быть использован для сварки низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

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.

Флюс-добавка предназначен для примешивания к плавленым флюсам и может быть использован при электродуговой сварке сталей под флюсом. Флюс-добавка содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: стронций-бариевый карбонатит 1-15, натриевое жидкое стекло 25-50, пыль электрофильтров алюминиевого производства 35-74. Пыль электрофильтров алюминиевого производства содержит, мас.%: Al2O3 20-46,23; F 16-26,7; Na2O 7,6-15; K2O 0,4-6; СаО 0,6-2,3; 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 0,08-0,19; Р 0,09-0,18. Изобретение обеспечивает повышение общего уровня механических свойств сварного шва, в частности ударной вязкости при отрицательных температурах, за счет снижения уровня загрязненности неметаллическими включениями. 1 табл.
Наверх