ИЗНОСОСТОЙКАЯ ЭЛЕКТРОДНАЯ ПРОВОЛОКА ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТИ С ФЛЮСОВЫМ СЕРДЕЧНИКОМ Российский патент 2002 года по МПК B23K35/30 B23K35/368 B23K35/40 

Область техники
Настоящее изобретение относится к износостойкой электродной проволоке высокой твердости с флюсовым сердечником, в частности к сварочной проволоке для ремонта и сварки валков для холодной прокатки.

Предшествующий уровень техники
Обычный неплавящийся электрод изготавливают в основном из редких и благородных металлов, таких как никель, хром, ниобий, кобальт и т.д. в качестве главных компонентов, и углерода в качестве дополнительного ингредиента. Недостатками известных из уровня техники электродов являются нехватка исходных компонентов и их высокая стоимость. С другой стороны, известно, что для увеличения твердости электрода используется углерод, однако при твердости 58 и более единиц по шкале Роквелла в электроде появляются трещины. Даже в случае осуществления закалки с целью повышения твердости электрода, его твердость не может превысить 58 единиц, а процент неисправимого брака достаточно высок. Что касается сварки валков для холодной прокатки, твердость электрода должна превышать 60 единиц по шкале Роквелла. Некоторые американские специалисты пришли к выводу, что твердость неплавящихся электродов не может достичь 60 единиц по шкале Роквелла. Советские специалисты также считали, что образование трещин при увеличении твердости неплавящихся электродов до 60 единиц по шкале Роквелла является нормальным и неизбежным.

Электродная проволока из карбида вольфрама, поставляемая фирмой "Стеллайт Уэлдинг Ко. Лтд." (Шанхай), имеет твердость лишь 52-58 единиц по шкале Роквелла. При более высокой твердости проволоки появляются трещины.

Неплавящаяся электродная проволока марки TL-8705 из карбида вольфрама с флюсовым сердечником, поставляемая фирмой "Цзинло Уэлтдинг Компани", расположенной в г. Лохэ в китайской провинции Хэнань, имеет твердость 52-58 единиц по шкале Роквелла. При более высокой твердости появляются трещины.

Кроме того, твердость двух упомянутых видов неплавящейся электродной проволоки увеличивают закалкой, однако при этом максимальная твердость составляет лишь 58 единиц по шкале Роквелла. Процесс закалки является продолжительным, а потребление электроэнергии высоким, что удорожает указанный процесс. Такого рода неплавящиеся электроды могут применяться только при ремонтной сварке валков для горячей прокатки. Что касается ремонтной сварки валков для холодной прокатки, пока не существует соответствующих неплавящихся электродов.

Цель изобретения
Целью настоящего изобретения является создание износостойкой электродной проволоки высокой твердости с флюсовым сердечником, свободной от вышеперечисленных недостатков. Твердость такой проволоки может достигать 62-65, даже 66-69 единиц по шкале Роквелла, и она может использоваться для ремонтной сварки валков для холодной прокатки. Следовательно, она отличается ценными свойствами.

Другой целью изобретения является создание способа изготовления износостойкой электродной проволоки высокой твердости с флюсовым сердечником. Проволока, изготовленная таким способом, может применяться для ремонтной сварки валков для холодной прокатки.

Краткое изложение сущности изобретения
С целью достижения указанных целей и в соответствии с одной из особенностей настоящего изобретения предлагается износостойкая электродная проволока высокой твердости с флюсовым сердечником, состоящая из флюсового сердечника и наружного слоя, причем флюсовый сердечник имеет следующий масс-процентный состав:
молибдена - 1-10%; вольфрама - 10-1%; графита - 10-1%;
никеля - 1-7%; ванадия - 10-2%; хрома - 40-20%;
кремнефтористого натрия - 5-15%; ниобита - 10-1%;
бора - 10-25%; кварца 2-10%; редкоземельных металлов - 1-8%.

Диаметр проволоки составляет около 1,0-4,0 мм. Наружный слой толщиной 0,25-0,6 мм выполнен из малоуглеродистой стали, предпочтительно из малоуглеродистой стали марки Н08А.

В соответствии с другой особенностью изобретения предлагается способ изготовления износостойкой электродной проволоки высокой твердости с флюсовым сердечником, включающий стадии получения исходного материала флюсового сердечника вышеуказанного состава, измельчения исходного материала в порошок флюсового сердечника и его тщательного перемешивания; получения полоски из малоуглеродистой стали и помещения указанного порошка флюсового сердечника на указанную стальную полоску; экструдирования и прессования из полученной структуры проволоки цилиндрической формы; волочения указанной проволоки цилиндрической формы на волочильном стане и получения электродной проволоки.

Проволока может применяться для осуществления ремонтной сварки без трещин валков для холодной прокатки при температуре окружающей среды. Ее механические свойства отвечают стандартным требованиям. После ремонтной сварки валок обрабатывают на токарном или шлифовальном станке с целью придания ему требуемых размеров.

Преимущества изобретения
Износостойкая электродная проволока высокой твердости с флюсовым сердечником согласно настоящему изобретению обладает следующими преимуществами по сравнению с известными из уровня техники электродами.

1. С высокой экономической эффективностью применима для ремонтной сварки валков для холодной прокатки;
2. Не вызывает трещин;
3. Обладает высокой твердостью - 62-65, даже 66-69 единиц по шкале Роквелла, и хорошей износостойкостью;
4. Отличается простотой использования и малой стоимостью.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
1-й вариант осуществления
Получают исходный материал со следующим масс-процентным составом: молибдена - 1-10%, вольфрама - 10-1%, графита - 10-1%, никеля - 1-7%, ванадия - 10-2%, хрома - 40-20%, кремнефтористого натрия - 5-15%, ниобита - 10-1%, бора - 10-25%, кварца - 2-10%, редкоземельных металлов - 1-8%. Измельчают вышеуказанные вещества в порошок, тщательно перемешивают и помещают на полоску малоуглеродистой стали марки Н08А толщиной 0,3 мм. Из полученной структуры на экструдере вытягивают и затем прессуют проволоку цилиндрической формы, после чего подвергают волочению на волочильном стане и получают проволоку диаметром 1,0-4,0 мм.

2-й вариант осуществления
Получают исходный материал со следующим масс-процентным составом: молибдена - 1%, вольфрама - 10%, графита - 5%, никеля - 1%, ванадия -10%, хрома - 40%, кремнефтористого натрия - 5%, ниобита - 10%, бора - 1%, кварца - 2%, редкоземельных металлов - 1%. Измельчают вышеуказанные вещества в порошок, тщательно перемешивают и помещают на полоску малоуглеродистой стали марки Н08А толщиной 0,5 мм. Из полученной структуры на экструдере вытягивают и затем прессуют проволоку цилиндрической формы, после чего подвергают ее волочению на волочильном стане и получают проволоку диаметром 4 мм.

3-й вариант осуществления
Получают исходный материал со следующим масс-процентным составом: молибдена - 5%, вольфрама - 8%, графита - 3%.

Заменяющий лист
хрома - 39%, кремнефтористого натрия - 13%, ниобита - 6%. бора - 9%, кварца - 5%, редкоземельных металлов - 4%. Измельчают вышеуказанные вещества в порошок, тщательно перемешивают и помещают на полоску малоуглеродистой стали марки Н08А толщиной 0,5 мм. Из полученной структуры на экструдере вытягивают и затем прессуют проволоку цилиндрической формы, после чего подвергают ее волочению на волочильном стане и получают проволоку диаметром 4 мм.

4-й вариант осуществления
Получают исходный материал со следующим масс-процентным составом: молибдена - 10%, вольфрама - 1%, графита - 1%, никеля - 7%, ванадия - 2%, хрома - 20%, кремнефтористого натрия - 15%, ниобита - 1%, бора - 25%, кварца - 10%, редкоземельных металлов - 8%. Измельчают вышеуказанные вещества в порошок, тщательно перемешивают и помещают на полоску малоуглеродистой стали марки Н08А толщиной 0,5 мм. Из полученной структуры на экструдере вытягивают и затем прессуют проволоку цилиндрической формы, после чего подвергают ее волочению на волочильном стане и получают проволоку диаметром 4 мм.

Проведенная экспериментальная ремонтная сварка валка для холодной прокатки с помощью электродной проволоки, описанной в вышеупомянутых вариантах осуществления изобретения, доказывает, что твердость проволоки превышает 62 единицы по шкале Роквелла, а результаты ремонтной сварки являются хорошими.

Сущность изобретения: износостойкая электродная проволока высокой твердости с флюсовым сердечником состоит из наружного слоя, выполненного из малоуглеродистой стали и флюсового сердечника, содержащего следующие компоненты, мас.%: молибден 1-10, вольфрам 1-10, графит 1-10, никель 1-7, ванадий 2-10, хром 20-40, кремнефтористый натрий 5-15, ниобит 1-10, бор 10-25, кварц 2-10, редкоземельные металлы 1-8. Компоненты, входящие в флюсовый сердечник, измельчают в порошок и тщательно перемешивают, а затем помещают на стальную полоску толщиной 0,25-0,6 мм. На экструдере стальную полоску вытягивают в проволоку, завершающее волочение которой осуществляют на волочильном стане, получая таким образом износостойкую электродную проволоку высокой твердости с флюсовым сердечником. Техническим результатом изобретения является отсутствие трещин при ремонте и сварке валков для холодной прокатки с твердостью 62-65 HR. 2 с. и 5 з.п.ф-лы.

1. Износостойкая электродная проволока высокой твердости с флюсовым сердечником, состоящая из наружного слоя, выполненного из малоуглеродистой стали и флюсового сердечника, содержащего молибден, вольфрам, графит, никель, ванадий и хром, отличающаяся тем, что флюсовый сердечник дополнительно содержит кремнефтористый натрий, ниобит, бор, кварц и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Молибден - 1-10
Вольфрам - 1-10
Графит - 1-10
Никель - 1-7
Ванадий - 2-10
Хром - 20-40
Кремнефтористый натрий - 5-15
Ниобит - 1-10
Бор - 10-25
Кварц - 2-10
Редкоземельные металлы - 1-8
2. Проволока по п. 1, отличающаяся тем, что указанный наружный слой выполнен из малоуглеродистой стали марки Н08А толщиной 0,6 мм. 3. Проволока по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что указанный флюсовый сердечник содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %:
Молибден - 10
Вольфрам - 1
Графит - 1
Никель - 7
Ванадий - 2
Хром - 20
Кремнефтористый натрий - 15
Ниобит - 1
Бор - 25
Кварц - 10
Редкоземельные металлы - 8
4. Способ изготовления износостойкой электродной проволоки высокой твердости с флюсовым сердечником, включающий получение исходного материала флюсового сердечника, его измельчение, тщательное перемешивание, получение полоски из малоуглеродистой стали, помещение указанного порошка флюсового сердечника на указанную стальную полоску, экструдирование и прессование из полученной структуры проволоки цилиндрической формы с последующим волочением указанной проволоки цилиндрической формы на волочильном стане для получения электродной проволоки, отличающийся тем, что получают исходный материал флюсового сердечника с составом по п. 1 формулы. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что стальную полоску получают из стали Н08А. 6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что диаметр указанной проволоки составляет 1,0-4,0 мм. 7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что указанный флюсовый сердечник имеет следующий состав, мас. %:
Молибден - 10
Вольфрам - 1
Графит - 1
Никель - 7
Ванадий - 2
Хром - 20
Кремнефтористый натрий - 15
Ниобит - 1
Бор - 25
Кварц - 10
Редкоземельные металлы - 8