ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА Российский патент 2002 года по МПК C22B9/18 B23K35/36 

Описание патента на изобретение RU2179593C1

Изобретение относится к металлургическим и сварочным материалам.

Известен флюс ОФ - 6 ОСТ 5.9206-75, рекомендованный для дуговой механизированной и электрошлаковой сварки. Состав шихты флюса, мас.%: CaF2 - 50-60; СаО - 16-20; MgO - ≤ 3,0; Al2O3 - 20-24; MnO - < 0,3; Fe2O3 - < 1,5; Р - < 0,05; S - < 0,05.

Флюс обладает хорошими технологическими свойствами. Относится к группе бескремнистых безмарганцовистых флюсов. Построен на базе шлаковой системы СаО - Аl2О3 - CaF2 с преобладанием фтористого кальция.

Флюс имеет низкую химическую активность по отношению к свариваемому металлу.

Недостатком флюса является склонность к гидратации при хранении [И.И. Потапов. Сварочные материалы для дуговой сварки, т.1. Защитные газы и сварочные флюсы. -М.: Машиностроение, 1983 г.].

Известен флюс АНФ - 1П для электрошлакового переплава цветных металлов и сталей. Состав шихты флюса, мас.%: CaF2 - 90; Al2O3 - 3; СаО - ≤ 5; SiO2 - ≤ 2,5.

Флюс обладает минимальной окислительной способностью, однако имеет высокую скорость испарения вследствие высокой упругости паров CaF2 при температуре электрошлакового переплава [Б.Е. Патон, Б.И. Медовар. Электрошлаковая тигельная плавка и разливка металла. -К.: Наукова думка, 1988 г.].

В качестве прототипа настоящего технического решения выбран флюс АНФ-6, содержащий, мас. %: Al2O3 - 23-31; СаО - ≤ 8; SiO2 - ≤2,5; CaF2 - остальное [Н. Н. Потапов. Сварочные материалы для дуговой сварки. Москва, Машиностроение, 1989 г.].

Преимуществом данного флюса является:
- невысокая температура плавления;
- хорошие теплоизолирующие свойства;
- низкая склонность к гидратации.

К недостаткам указанного флюса относятся:
- повышенная электропроводность при высокой температуре, снижающая производительность плавки;
- активность флюса, обусловленная присутствием в составе флюса кремнезема.

Изобретение решает задачу улучшения технологических и металлургических свойств флюса, таких, как отделяемость шлаковой корки, качество поверхности наплавленного металла, стабильная электропроводность флюса при высокой температуре, микролегирование и модифицирование металла с целью повышения коррозионных и механических свойств.

Это достигается тем, что состав шихты флюса, содержащий фторид кальция, оксид кальция и оксид алюминия, дополнительно содержит комплексный оксифторид циркония и гафния при следующем соотношении компонентов, мас.%: Al2O3 - 20-25; СаО - 5-8; ZrF2O+HfF2O - 2-5; CaF2 - остальное.

Пределы содержания фторида кальция и окиси алюминия определены исходя из электропроводности и температуры плавления флюса.

Повышение содержания окиси кальция выше верхнего значения ведет к росту температуры плавления флюса и его гидролизуемости.

Снижение концентрации ниже нижнего предела отрицательно влияет на десульфирующие свойства флюса.

Повышение содержания в шихте флюса комплексного оксифторида циркония и гафния выше верхнего значения приводит к повышению вязкости флюса, сужает интервал кристаллизации плава флюса, повышает активность флюса, что приводит к снижению коррозионных и прочностных свойств.

Снижение его содержания менее нижнего предела приводит к устранению микролегирующего эффекта, что также влияет на прочностные и коррозионные свойства наплавленного металла.

В технике известно использование окиси циркония и циркона для получения составов флюсов [Бобриков Ю.В. и др. Особенности окисления металла двуокисью циркония при наплавке под флюсом. Сварочное производство, 1983, 9. Займовский А. В. Двуокись циркония, как компонент низкокремнистых сварочных флюсов. Автоматическая сварка, 1979, 10, с.61-64, а.с. 376198. Сварочный флюс].

Применение термодинамически менее стойкого оксифторида циркония, обогащенного оксифторидом гафния, в сочетании с фторидом кальция, окислами кальция и алюминия, в указанных пропорциях, дает новый эффект, а именно, стабилизацию электропроводности при высоких температурах, улучшение отделяемости шлака, улучшение качества поверхности, повышение коррозионных и механических свойств наплавляемого металла, вследствие микролегирования и модифицирования структуры металла.

Таким образом, предлагаемый состав шихты флюса придает ему новые свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Основные компоненты флюса - фторид кальция и оксифториды циркония и гафния извлекались из отходов производства - продуктов выщелачивания спека циркона, кремнефтористого калия и хлорида калия. Использовался продукт, улавливаемый на рамных пресс-фильтрах в схеме регенерации гидроокиси калия.

Фторид кальция и оксифторид циркония и гафния подвергали предварительной сушке и прокалке при 700oС.

Окись кальция и окись алюминия зашихтовывались в виде плава шлака, представляющего отходы производства чернового ниобия. Дефицит окиси алюминия компенсировался глиноземом по ГОСТ 6912. Шихта, составленная в указанных пределах, переплавлялась в печах ИС-016 при 1250-1350oС. Плав флюса разливали в изложницы, подвергали дроблению и классификации по границам 0,4-3 мм. Готовый флюс анализировали по химическому составу.

Было осуществлено промышленное применение заявляемого флюса при сварке бандажей реторт для дистилляции кальция и проведены сравнительные испытания заявляемого технического решения и прототипа.

Испытания включали автоматическую сварку образцов, испытания образцов на разрыв и изгиб, испытания на сопротивление межкристаллитной коррозии. Проводили также:
- рентгеноструктурный анализ наплавленного металла на содержание циркония и гафния;
- металлографические исследования структуры наплавленного металла;
- измерения твердости.

Испытывались флюсы с различным составом шихты с содержанием компонентов по нижнему пределу - Н, по верхнему пределу - В и по средним значениям - С (табл.1).

Сварка образцов и бандажей реторт выполнялась автоматом ТС-17Му в V-образную разделку.

Свариваемые материалы - сталь 12Х18Н10Т, толщина пластин δ = 12 мм; сварочная проволока ⊘ 4 мм, марки Св-07Х19Н10Б.

Результаты испытаний составов флюсов, приведенные в табл.2, позволяют сделать следующие выводы.

Металл, наплавленный с применением разработанного флюса, имеет более высокие механические свойства и сопротивление межкристаллитной коррозии при испытаниях по ГОСТ 6032-89 методом АМУ.

Зафиксировано легирование наплавленного металла цирконием и гафнием.

Структура металла более мелкозернистая, такая структура благоприятно сказывается на распределении примесных элементов и повышает прочностные и коррозионные свойства, что подтверждается таблицей.

Таким образом, сравнительные испытания показали повышение качества наплавленного металла при использовании заявляемого флюса.

Проведены испытания флюса при выплавке стали 35Х2Н7 по ГОСТ 9788 в печи ДСН 1,5. Отмечены хорошая жидкотекучесть флюса и отделяемость шлака от металла и подины печи.

Флюс рекомендуется для применения при электрошлаковом переплаве и электрошлаковой сварке.

Предприятие разработчик располагает всеми компонентами флюса в виде отходов основного производства, необходимым оборудованием для его выпуска в значительных количествах.

Похожие патенты RU2179593C1

название год авторы номер документа
ФЛЮС ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАПЛАВКИ ЛЕНТОЧНЫМ ЭЛЕКТРОДОМ 2013
  • Волобуев Юрий Сергеевич
  • Старченко Евгений Григорьевич
  • Мастенко Владимир Юрьевич
  • Волобуев Сергей Юрьевич
RU2526623C1
СВАРОЧНЫЙ ФЛЮС 2001
  • Сарычев И.С.
  • Чернов П.П.
  • Ларин Ю.И.
  • Лавров А.С.
  • Пименов А.Ф.
  • Харлан В.В.
  • Манюгин А.П.
  • Ермолаева Е.И.
  • Кусков Юрий Михайлович
  • Харлан В.В.
RU2207237C2
ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ И НАПЛАВКИ 1994
  • Ветер В.В.
  • Белкин Г.А.
  • Найденов И.В.
  • Харлан В.В.
  • Саблин П.И.
  • Харлан В.В.
  • Сарычев И.С.
RU2074800C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ПОЛЫХ СЛИТКОВ ТИТАН- И БОРСОДЕРЖАЩИХ МАРОК СТАЛИ МЕТОДОМ ЭШП 2009
  • Павлова Наталья Петровна
  • Демидов Владимир Александрович
  • Половинкин Валерий Николаевич
RU2423536C1
СВАРОЧНЫЙ ФЛЮС 1995
  • Ветер В.В.
  • Белкин Г.А.
  • Сарычев И.С.
  • Найденов И.В.
  • Харлан В.В.
  • Саблин П.И.
  • Харлан В.В.
RU2080227C1
КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛЮС ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ И НАПЛАВКИ 2012
  • Волобуев Юрий Сергеевич
  • Старченко Евгений Григорьевич
  • Рогов Владимир Петрович
  • Волобуев Олег Сергеевич
RU2493945C1
МИНЕРАЛЬНЫЙ СПЛАВ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ 2012
  • Игнатов Михаил Николаевич
  • Игнатова Анна Михайловна
  • Наумов Станислав Валентинович
RU2497646C1
Агломерированный флюс для сварки и наплавки лентой нержавеющих сталей 2018
  • Сайдяшев Тимур Наимович
  • Кремнева Ирина Вячеславовна
RU2688021C1
ФЛЮС ДЛЯ ПЛАВКИ, РАФИНИРОВАНИЯ, МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ 2003
  • Антоненков Е.В.
  • Балкичева Т.Н.
  • Бутя Е.Л.
  • Хардин В.А.
  • Соляков А.П.
RU2230809C1
СВАРОЧНЫЙ ФЛЮС 2001
  • Сарычев И.С.
  • Пименов А.Ф.
  • Меринов В.П.
RU2203787C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 179 593 C1

Реферат патента 2002 года ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ И ЭЛЕКТРОШЛАКОВОГО ПЕРЕПЛАВА

Изобретение относится к металлургическим и сварочным материалам. Флюс содержит, мас. %: оксид алюминия - 20-25; оксид кальция - 5-8; комплексный оксифторид циркония и гафния - 2-5; фторид кальция - остальное. В качестве источника фторида кальция, оксифторидов циркония и гафния используют продукты выщелачивания спека циркона, кремнефтористого калия и хлорида калия. Флюс предлагаемого состава улучшает качество поверхности наплавляемого металла, стабильность электропроводности флюса при высокой температуре. Возможно также микролегирование и модифицирование металла для повышения коррозионных и механических свойств. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 179 593 C1

1. Флюс для сварки и электрошлакового переплава, содержащий фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, отличающийся тем, что он дополнительно содержит комплексный оксифторид циркония и гафния при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Оксид алюминия - 20-25
Оксид кальция - 5-8
Комплексный оксифторид циркония и гафния - 2-5
Фторид кальция - Остальное
2. Флюс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника фторида кальция, оксифторидов циркония и гафния используют продукты выщелачивания спека циркона, кремнефтористого калия и хлорида калия.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2179593C1

ПОТАПОВ Н.Н
Сварочные материалы для дуговой сварки
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
- М.: Машиностроение, 1989, с.498
СВАРОЧНЫЙ ФЛЮС 0
  • Авторы Изобретени А. М. Макара, Ю. Я. Ковалев, И. В. Новиков Л. В. Литвинов
SU376198A1
ЕР 0176411 А, 02.04.1986
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1950
  • Чиженко И.М.
SU90527A1
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ БОЛЬНЫХ ТУБЕРКУЛЕЗНЫМ ЭКССУДАТИВНЫМ ПЛЕВРИТОМ 2012
  • Шовкун Людмила Анатольевна
  • Володько Наталья Андреевна
  • Константинова Анастасия Владимировна
  • Романцева Наталья Эдуардовна
  • Кампос Елена Диеговна
RU2491089C1
ЗАЙМОВСКИЙ А.В
Двуокись циркония, как компонент низкокремнистых сварочных флюсов
Автоматическая сварка
Дверной замок, автоматически запирающийся на ригель, удерживаемый в крайних своих положениях помощью серии парных, симметрично расположенных цугальт 1914
  • Федоров В.С.
SU1979A1

RU 2 179 593 C1

Авторы

Антоненков Е.В.

Балкичева Т.Н.

Рождественский В.В.

Лосицкий А.Ф.

Хрипунов Н.С.

Проскурин Р.Д.

Поважный Д.Л.

Даты

2002-02-20Публикация

2000-09-19Подача