СВАРОЧНЫЙ ФЛЮС Российский патент 2003 года по МПК B23K35/362 B23K9/18 

Изобретение относится к сварке и может быть использовано при сварке и наплавке.

Известен сварочный флюс АН-20С (ГОСТ 9087-81) для наплавки легированных сталей, содержащий окислы кремния, марганца, кальция, натрия, магния, алюминия, железа, фторида кальция, а также оксидов натрия и калия.

Наиболее близким по назначению и химическому составу является сварочный флюс АН-20С (ГОСТ 9087-81) содержащий, мас.%:
SiО₂ - 19 - 29
СаО - 3 - 9
MgO - 9 - 13
Аl₂O₃ - 27 - 33
CaF₂ - 25 - 33
K₂O, Na₂O - 2 - 3
MnO - Менее 0,5
Fe₂O₃ - Менее 1
Недостатками данного флюса являются низкие технологические свойства (плохая отделимость шлаковой корки при повышенных температурах и повышенная стойкость к образованию горячих трещин).

Задачей данного изобретения является улучшение технологических свойств флюса и повышение качества наплавленного металла.

Поставленная задача достигается тем, что флюс содержит оксиды кальция, магния, алюминия, фторид кальция, оксиды калия и натрия, оксиды хрома и силикокальций, а также оксиды железа и кремния и отличается тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %:
CaO - 4 - 6
MgO - 20 - 24
Al₂O₃ - 18 - 22
CaF₂ - 15 - 20
К₂О, Na₂O - 5 - 7
Сr₂O₃ - 0,5 - 2
Si-Ca - 0,1 - 1
Fe₂O₃ - 1,5-2
SiO₂ - Остальное
Известно, что при сварке легированных хромистых сталей происходит интенсивное окисление хрома, так как он имеет большее сродство к кислороду, чем железо, марганец, другие легирующие элементы.

В результате этих реакций наплавленный металл обедняется хромом и обогащается Si и Мn, которые по своему действию не заменяют выгоревших, а в ряде случаев могут быть и вредны.

Содержание MgO (20-24%) во флюсе при оптимальном содержании Al₂О₃ (18-22%) и CaF₂ (15-20%), и SiO₂ (18-21%) обеспечивают хорошую жидкотекучесть при температуре 1300-1700^oC и устойчивое протекание электродугового процесса.

Отсутствие оксида марганца во флюсе и невысокое содержание оксида кремния способствует снижению интенсивности протекания реакций восстановления марганца и кремния.

Повышенная концентрация K₂O и Na₂O легко ионизирующих составляющих улучшает устойчивость горения дуги.

Присутствие во флюсе высокого содержания оксида хрома 0,5-2% и оксида железа 1,5-2%, способствует замедлению реакций окисления хрома.

Наличие во флюсе силикокальция способствует связыванию серы и фосфора и нейтрализует их вредное влияние, а это приводит к повышению стойкости наплавленного металла, к образованию горячих трещин.

Силикокальций совместно с оксидом хрома улучшает отделимость шлаковой корки при повышенной температуре.

Таким образом, предложенная совокупность компонентов позволяет повысить технологические свойства (улучшить отделяемость шлаковой корки и снизить склонность наплавленного металла к образованию горячих трещин), а также повысить свойства наплавленного металла.

Пример 1.

В условиях ферросплавного цеха производилось изготовление опытных партий по известной технологии в металлургии. Грануляция расплавленного флюса производилась водой. При грануляции в струю воды инжекционным методом вводили порошкообразный силикокальций, который в процессе распыления шлакового расплава вводился во флюс.

В табл. 1 представлены химические составы изготовленных флюсов.

Пример 2.

В лабораторных условиях производилась многослойная наплавка (7-10 слоев) на пластины из стали 30Х5Л размером 300х150х30 мм проволокой Hк - 20Х6ВНМФ под флюсами, составы которых приведены в табл. 1, и под флюсом-прототипом. Режимы наплавки: ток 400-450 А; напряжение 32-34 В, скорость наплавки 30 м/ч; температура сопутствующего подогрева 400^oС. После наплавки пластины помещались в печь и выдерживались при температуре 450-470^oС в течение 2 часов, а затем охлаждались вместе с печью.

Из верхних слоев наплавленного металла вырезались образцы для испытаний на ударную вязкость и на растяжение по ГОСТ 9454-79.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Исследование влияния состава флюса на отделимость шлаковой корки при повышенных температурах производилась на указанных выше режимах при температуре пластин 300, 350, 450^oС.

Результаты приведены в табл. 3.

Исследование влияния состава флюса на склонность к образованию горячих трещин при сварке производилось с использованием проб Пеплини. Наплавку осуществляли на образцы из стали 30Х5Л проволокой Нп- 20Х6ВНМФ на автомате А-384МК на режимах, указанных выше.

Критерием оценки склонности наплавленного металла к образованию горячих трещин служило отклонение суммарной площади трещин в поперечном сечении к суммарной площади швов (табл. 4).

Преимущества предложенного флюса состоят в том, что улучшаются технологические свойства флюса, улучшается отделимость шлаковой корки при повышенной температуре и уменьшается склонность наплавленного металла к образованию горячих трещин, повышается качество наплавленного металла.

Флюс может быть использован при сварке и наплавке, преимущественно, легированных сталей. Флюс содержит оксиды кальция, магния, алюминия, фторид кальция, оксиды калия, натрия, хрома, силикокальций, оксиды железа и кремния в следующем соотношении, мас.%: СаО 4-6, MgO 20-24, Al₂О₃ 18-22, CaF₂ 15-20, К₂O, Na₂О 5-7, Cr₂О₃ 0,5-2, Si-Ca 0,1-1, Fe₂О₃ 1,5-2, SiO₂ остальное. Указанное соотношение компонентов позволяет повысить сварочно-технологические свойства, а также улучшить качество наплавленного металла. 4 табл.

Флюс для сварки и наплавки, содержащий оксиды кальция, магния, алюминия, фторид кальция, оксиды калия, натрия, хрома, силикокальций, оксиды железа и кремния, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %:
СаО - 4 - 6
MgO - 20 - 24
Аl₂O₃ - 18 - 22
CaF₂ - 15 - 20
К₂O, Na₂O - 5 - 7
Cr₂O₃ - 0,5 - 2
Si-Ca - 0,1 - 1
Fe₂O₃ - 1,5 - 2
SiO₂ - Остальное