Керамический флюс для автоматической сварки закаливающихся сталей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

«ц 94Ш5

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.12.80 (21) 3236156/25-27 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 07.07.82 (51) М.Кл.з В 23 К 35/362

Государственный комитет (53) УДК 621.791.044 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

В. М. Кирьяков, В. В. Подгаецкий, Ю. 1А. Стс;Р нбфгщ;;::;..

В. Г. Гордонный, В. А. Саржевский, 8. П. Синякин,"

Н. В. Павлов и В. П. Колесйкирв - .:: . .-::, .: (Ордена Ленина и ордена Трудового Красного ЗйаМени институт электросварки им. Е. 0. ПаФона:. ::-.- ...::.."

° Ф» (71) Заявитель (54) КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛЮС ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

СВАРКИ ЗАКАЛИВАЮЩИХСЯ СТАЛЕЙ

Ферроалюминий

Ферротитан

Бихромат калия

Алюмоцериевая лигатура

3 — 6

1 — 4

0,05 — 0,8

0,02 — 0,6

32 — 40

10 — 20

15 — 24

12 — 18

1 — 5

2 — 6

Плавиковый шпат

Мрамор

Магнезит

Глинозем

Гематит

Марганцевая руда

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к керамическим флюсам для автоматической сварки закаливающихся сталей аустенитной хромоникелевой проволокой.

Для изготовления толстостенных конструкций иопользуют закаливающуюся термически обработанную сложнолегированную сталь, содержащую до 5% никеля и — 1% меди. Автоматическая сварка такой стали под слоем флюса с применением серийных аустенитных проволок марок Св08Х21Н10Г6 или Св-08Х20Н9Г7Т затруднена из-за низкой стойкости швов против образования горячих трещин и повышенной склонности сварных соединений к образованию холодных трещин по зоне сплавления (отрывов), а также трещин в околошовной зоне (отколов).

Известен керамический флюс для механизированной сварки закаливающихся сталей аустенитной проволокой (1), содержащий следующие компоненты, вес.

При сварке серийными аустенитными проволоками закаливающейся стали под таким флюсом обеспечивается требуемая стойкость сварных соединений против образования холодных трещин (отрывов и отколов) .

Однако при сварке высоконикелевой медьсодержащей закаливающейся стали металл шва имеет низкую стойкость против образования горячих трещин и по этому показателю (особенно при сварке на технологических режимах) не удовлетворяет требованиям технических условий.

Кроме того, этот флюс имеет повышенную гигроскопичность из-за содержания в нем высокогигроскопичного компонента-глинозема. Это затрудняет производство, так как требует повторной прокалки флюса непосредственно перед сваркой или хранения

25 и транспортировки его в герметичной таре.

Известен керамический флюс для механизированной сварки закаливающихся сталей (2), содержащий следующие компоЗО ненты, вес. %:

941115

Плавиковый шпат

Магнезит

Мрамор

Глинозем

Гематит

Марганцевая руда

Ферроалюминий

Ферротитан

Алюмоцериевая ли тура

Хромосодержащий шок

23 — 35

12 — 20

8 — 15

9 — 14

2 — 8

1 — 5

0,5 — 5

0,5 — 2,5 га0,05 — 0,6 поро5 — 35

Этот флюс, хотя и обеспечивает достаточную стойкость против трещинообразования, тем не менее он также имеет недостатки, заключающиеся в его гигроскопичности и невозможности сварки на пониженном напряжении.

Цель изобретения — повышение стойкости металла шва против образования горячих трещин, расширение диапазона режимов сварки и производительности сварки, а также снижение гигроскопичности флюса.

Цель достигается тем, что в известный керамический флюс для автоматической сварки закаливающихся сталей, содержащий плавиковый шпат, магнезит, мрамор, гематит, марганцевую руду, ферроалюминий, ферротитан, алюмоцериевую лигатуру, хром, дополнительно введены электрокорунд и нефелиновый концентрат при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Плавиковый шпат 30 — 38

Магнезит 12 — 22

Мрамор 10 — 20

Марганцевая руда 1 — 5

Гематит 2 — 6

Ферроалюми,ний (50% А1) 2 — 6

Ферротитан 0,2 — 4

Алюмоцериевая лигатура 0,05 — 0,6

Электрокорунд 10 — 18

Нефелиновый концентрат 1 — 7

Хром 3 — 9

Стойкость аустенитных швов против образования горячих трещин достигается за счет комплексного модифицирования металла шва определенным количеством хрома, а также титаном, алюминием, церием и другими редкоземельными элементами, вводимых в флюс с помощью ферротитана, ферроалюминия и алюмоцериевой лигатуры (содержащей 38 — 42% А1; 25—

32% Се; 25 — 32% РЗМ и 4 — 10% Fe). Введение в состав флюса хрома в количестве

3 — 9% (при выбранном оптимальном содержании ферротитана, ферроалюминия и алюмоцериевой лигатуры) существенно повышает стойкость аустенитного металла шва против образования горячих трещин

II III

Плавиковый шпат

Магнезит

Мрамор

Марганцевая руда

Гематит

Ферроалюминий (50% А!)

Ферротитан

Алюмоцериевая лигатура

Электрокорунд

Нефелиновый концентрат

Хром

36 30

18 12,85

18,3 10

34

17

15,45

6 3

2 4

4,5

1,0

5 3

0,5 3

0,15 0,20 0,15

10 18

1 7

3 9

В таблице приведены механические характеристики и данные по стойкости против образования горячих трещин швов, выполненных с применением предлагаемого флюса вышеприведенных составов аустенитной проволокой марки Св-08Х21Н10Г6 диаметром 5 мм на закаливающейся высоконикелевой медьсодержащей стали. за счет образования в нем определенного количества (в пределах 3 — 7%) б-феррита.

Наряду с модифицированием такое количество о-феррита в аустенитных швах дополнительно измельчает аустенитное зерно и, таким образом, еще больше повышает их стойкость против образования горячих трещин. При этом модифицирующее действие хрома (как и других элементов)

10 при легировании им через керамический флюс проявляется в большей степени, чем через электродную проволоку. Исследованиями также установлено, что такое количество б-феррита в аустенитных швах, выполненных серийными проволоками, еще не снижает стойкости зоны сплавления против образования холодных трещин (отрывов) и механических характеристик (особенно пластичности) металла швов.

Введение в флюс 1 — 7% нефелинового концентрата, содержащего до 20% окислов щелочноземельных металлов (К О и

Ma 0), значительно стабилизирует горение дуги и позволяет выполнять сварку при более низком напряжении, что дополнительно позволяет повысить стойкость металла шва против образования горячих трещин.

Введение в флюс вместо глинозема негигроскопичного электрокорунда (плавле30 ного глинозема) резко снижает его гигроскопичность и делает его более надежным в производственных условиях.

При сварке термически обработанной закаливающейся никельмедистой стали

35 аустенитной проволокой марки Св08Х21Н10Г6 может быть применен, например, флюс следующих составов, вес.

941115

Механические характеристики многослойного металла шва 4 „Р (мм/мин) Сварочные материалы!

=в н гс/мм"" ан кгм/см- прп температуре

+20С вЂ” 40 С

"S кгс/мм -

Предлагаемый флюс (состав I) 68,5

12,5

15,9,54,5

16,8

32,8

61,5 (состав II) (состав П1) 7,5

59,5

17,1

17,6

57,0.31,6

59,5 48,0

13,8

16,5

14,6

50,6

33,5

66,4

П р и м е ч а н и е: 1. Сварку выполняли на автома те ЛДС-1000-4 переменным током проволокой состава: 008% С; 056% Sl; 583% Мп; 2079% Сг; 103% %; 0014% S; 0016% P.

2. Образцы для механических испытаний вырезали из средних слоев многослойного шва, выполненного в разделку глубиной 30 мм, на режиме: 1-й валик, 3, св = 550 A, Уд — — 28 в, V св = 15 м/час; 2-й посл. ва-лики 1 св =600 — 700А, 1/д — — 32 — 36 в, U„= 15 — 18 м/час. сварки и повысить производительность сварки в среднем на 25% и получить за счет этого экономический эффект.

5 Формула изобретения

Плавиковый шпат

Магнезит

Мрамор

Гематит

Марганцевая руда

Ферроалюминий

Ферротитан

Алюмоцериевая лигатура

Хром

Электрокорунд

Нефелиновый концентрат

30 — 38

12 — 22

10 — 20

2 — 6

1 — 5

2 — 6

0,2 — 4

30

0,05 — 0,6

3 — 9

10 — 18

1 — 7

Использование керамического флюса данного состава в производстве конструкций из закаливающихся сталей больших толщин позволяет улучшить качество

Стойкость швов против образования горячих трещин (V р, мм/мин.) оценивали»о .методике,.в основу которой положен ста тический изгиб стыковых образцов в процессе сварки.

Керамический флюс предлагаемого со става при сварке как при постоянном, так ,и .переменном токе, обеспечивает в широком диапазоне режимов сварки требуемую стойкость аустенитных швов против образования горячих трещин. Он прошел всесторонние лабораторные испытания при автоматической сварке аустенитной проволокой Св-08Х21Н10Г6 на технологических режимах типовых разделок на высоконикелевой медьсодержащей закаливающейся стали толщиной 80 мм и сварке жестких стыковых образцов размеров 200;к,500 мм из стали толщиной 45 мм с последующими их служебными испытаниями. Испытания показали, что флюс обеспечивает высокую стойкость швов против образования горячих трещин и сварные соединения удовлет,воряют требованиям по служебной стойкости. Металлографические исследования подтвердили высокое качество сварки под заявляемым флюсом: в сварных швах отсутствовали поры, шлаковые включения, несплавления и др. дефекты, в околошовной зоне и по зоне сплавления не наблюдалось холодных трещин. Испытания показали также, что заявляемый флюс отличается от прототипа низкой гигроскопичностью. Так, после месячной выдержки

-в одних и тех же условиях содержание влаги в предлагаемом флюсе составляло

0,25%, а во флюсе — прототипе — 1,1%.

Керамический флюс для автоматической сварки закаливающихся сталей, содержащий плавиковый шпат, магнезит, 10 мрамор, гематит, марганцевую руду, ферроалюминий, ферротитан, алюмоцериевую лигатуру, хром, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости сварных соединений против образования горя15 чих трещин, а также расширения диапазона режимов сварки, повышения производительности сварки и снижения гигроскопичности, флюс дополнительно содержит электрокорунд и нефелиновый концентрат

20 при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 768582, кл. В 23 К 35/362, 14.09.78.

40 2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2970196, кл. В 23 К 35/362, 27.06.80 (прототлп),