Флюс для сварки

Изобретение может быть использовано для электродуговой сварки под флюсом низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит, мас.%: шлак производства силикомарганца 60,0-85,0, пылевидные отходы производства алюминия 4,0-7,0, калиево-натриевое жидкое стекло 15,0-40,0. Шлак производства силикомарганца включает, 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 и P≤0,05. Пылевидные отходы производства алюминия содержат, мас. %: Al2O3 21-38,27; F 18-27; Na2O 8-13; К2О 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 и P 0,1-0,18. Флюс выполнен в виде гранул размером 0,45-2,5 мм, а шлак производства силикомарганца имеет фракцию менее 0,45 мм. Изобретение обеспечивает повышение уровня механических свойств сварного шва и устойчивости горения дуги при уменьшении стоимости флюса за счет эффективной утилизации получаемой при дроблении его мелкой фракции.

 

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

Известен выбранный в качестве прототипа [2] флюс для сварки, содержащий оксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид марганца, фтористый кальций, сумму оксидов калия и натрия, фтористый натрий, оксид железа, в котором в качестве материала на основе оксида кремния, оксида алюминия, оксида кальция, оксида магния, оксида марганца использован шлак производства силикомарганца; а в качестве материала на основе фтористого кальция, оксидов калия и натрия, фтористого натрия использованы пылевидные отходы производства алюминия и жидкое стекло 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

Существенными недостатками данного флюса для сварки являются:

- повышенная стоимость флюса в связи с использованием оборудования для дробления и измельчения шлака производства силикомарганца, а также образованием при дроблении значительного количества мелкодисперсной фракции, которая не может быть использована для сварки под флюсом, в связи с чем требуется ее утилизация;

- при использовании изготовленного флюса без отсева мелкой фракции наблюдается повышенная отбраковка сварных швов по дефектам поверхности и снижение уровня механических свойств.

Техническими результатами изобретения являются:

- уменьшение стоимости производства флюса и сварочного процесса за счет эффективной утилизации получаемой при дроблении мелкой фракции флюса;

- повышение уровня механических свойств сварного шва;

- повышение устойчивости горения дуги и улучшение качества сварного шва.

Для этого предлагается флюс для сварки низколегированных и среднелегированных сталей, содержащий шлак производства силикомарганца, пылевидные отходы производства алюминия и жидкое стекло, при этом шлак производства силикомарганца включает, 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 и P≤0,05, а пылевидные отходы производства алюминия содержат, мас. %: Al2O3 21-38,27; F 18-27; Na2O 8-13; К2О 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 и P 0,1-0,18, при этом флюс выполнен в виде гранул размером 0,45-2,5 мм, а шлак производства силикомарганца имеет фракцию менее 0,45 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %: шлак производства силикомарганца 60,0-85,0; пылевидные отходы производства алюминия 4,0-7,0; калиево-натриевое жидкое стекло 15,0-40,0.

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≥х>0) с растворенным в стали кислородом, при этом в связи с тем, что углерод находится в связанном состоянии, науглероживания 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.

Введение калиево-натриевого 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; К2О=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 мелкой фракции (менее 0,45 мм).

На втором этапе проводили смешение мелкой фракции шлака силикомарганца с пылевидными отходами производства алюминия.

На третьем этапе проводили смешение смеси мелкой фракции шлака силикомарганца и пылевидных отходов производства алюминия с жидким стеклом. Полученную смесь сушили по разработанному режиму, после чего производили помол. Далее осуществляли просев с выделением фракции 0,45-2,5 мм. Гранулы размером более 2,5 мм отправлялись на перемол, а фракция менее 0,45 мм подавалась для смешения с жидким стеклом.

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 так же макро- и микроисследований.

Полученные в результате лабораторных исследований технологические параметры легли в основу технологии сварки под флюсом резервуаров для хранения нефтепродуктов. Заявляемый флюс изготавливали и использовали в условиях АО «Новокузнецкий завод резервуарных металлоконструкций им Н.Е. Крюкова» для сварки листов из стали марок 09Г2С и 09Г2. При сварке и наплавке применяли фракцию 0,45-2,5 мм.

Использование заявляемого флюса для сварки по сравнению с прототипом позволило:

1. Снизить стоимость производства флюса на 26-32%.

2. Уменьшить уровень отбраковки по поверхностным дефектам в среднем на 0,19-0,30%.

3. Повысить общий уровень механических свойств сварного шва, предел текучести и предел прочности на 0,1-0,2 Н/мм2, относительное удлинение на 0,04%, ударной вязкости при отрицательных температурах в среднем на 0,09 Дж/см2.

Источники информации

1. Пат. РФ 2492983 В23К 35/36.

2. Пат РФ 2576717 В23К 35/362.

Флюс для сварки низколегированных и среднелегированных сталей, содержащий шлак производства силикомарганца, пылевидные отходы производства алюминия и жидкое стекло, при этом шлак производства силикомарганца включает, 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 и P≤0,05, а пылевидные отходы производства алюминия содержат, мас. %: Al2O3 21-38,27; F 18-27; Na2O 8-13; К2О 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 и P 0,1-0,18, отличающийся тем, что флюс выполнен в виде гранул размером 0,45-2,5 мм, а шлак производства силикомарганца имеет фракцию менее 0,45 мм, при следующем соотношении компонентов, мас. %: шлак производства силикомарганца 60,0-85,0; пылевидные отходы производства алюминия 4,0-7,0; калиево-натриевое жидкое стекло 15,0-40,0.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях горнорудного оборудования, работающего в условиях абразивного износа, например бункеров и труботечек.

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.

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.

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 механизированной сварке и наплавке под флюсом низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит жидкое стекло в качестве связующего и выполнен в виде гранул размером 0,45-2,5 мм при следующем соотношении компонентов, мас.%: шлак производства силикомарганца 60-85, жидкое стекло 15-40. Шлак производства силикомарганца имеет фракцию менее 0,45 мм и содержит, мас.%: SiO2 25-49, Al2O3 4-28, CaO 15-32, CaF2 0,1-1,5, MgO 1,7-9,8, MnO 3-17, FeO 0,1-3,5, S≤0,20 и P≤0,05. Изобретение обеспечивает повышение механических свойств сварного шва и снижение уровня отбраковки сварных швов.

Изобретение может быть использовано для электродуговой сварки под флюсом низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит, мас.: шлак производства силикомарганца 60,0-85,0, пылевидные отходы производства алюминия 4,0-7,0, калиево-натриевое жидкое стекло 15,0-40,0. Шлак производства силикомарганца включает, 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 и P≤0,05. Пылевидные отходы производства алюминия содержат, мас. : Al2O3 21-38,27; F 18-27; Na2O 8-13; К2О 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 и P 0,1-0,18. Флюс выполнен в виде гранул размером 0,45-2,5 мм, а шлак производства силикомарганца имеет фракцию менее 0,45 мм. Изобретение обеспечивает повышение уровня механических свойств сварного шва и устойчивости горения дуги при уменьшении стоимости флюса за счет эффективной утилизации получаемой при дроблении его мелкой фракции.

Наверх