СВАРОЧНЫЙ ФЛЮС Российский патент 2003 года по МПК B23K35/362 B23K25/00 

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для электрошлаковой сварки и наплавки деталей, требующих предварительного подогрева (Электрошлаковая сварка и наплавка. Под ред. Патона Б.Е. - М.: Машиностроение, 1980).

Известен сварочный флюс АНФ-14, содержащий, мас.%:
SiO₂ - 10,0
CaO - 10,0
MgO - 10,0
Аl₂О₃ - 10,0
CaF₂ - 60,0
Недостатком известного флюса являются его низкие технологические свойства; плохая отделяемость шлаковой корки от поверхности наплавляемого металла, низкое качество наплавляемого металла.

Наиболее близким по назначению и химическому составу является сварочный флюс (патент RU 2080227 С1 от 27.05.97), содержащий, маc.%:
СаО - 7,0-10,5
MgO - 0,5-3,5
Аl₂О₃ - 6,5-8,0
CaF₂ - 6,5-9,0
MnO - 23-39
Fe₂O₃ - 1,0-1,8
Na₂O и/или K₂O - 0,6-2,4
SiO₂ - Остальное
Недостатком сварочного флюса являются неустойчивость электрошлакового процесса наплавки металла и низкая рафинирующая способность шлака.

Задачей данного изобретения является улучшение технологических свойств флюса и повышение его рафинирующих способностей.

Поставленная задача достигается тем, что флюс содержит оксид марганца, фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид кремния, оксид калия и/или оксид натрия, оксид железа, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
MnO - 4-6
CaF₂ - 33-38
Аl₂O₃ - 8-10
CaO - 16-18
MgO - 4-6
SiO₂ - 24-28
Fe₂O₃ - ≤ 1,0
Na₂O и/или К₂О - 2-3
Повышенное содержание СаF₂ (33-38%) во флюсе при высоком содержании SiO₂ (24-28%) обеспечивает устойчивость электрошлакового процесса наплавки металла. Понижение концентрации SiO₂ во флюсе менее 24% при одновременном снижении СаF₂ < 33% способствует переходу электрошлакового процесса в электродуговой. Повышенная концентрация CaF₂ и SiO₂ делает флюс маловосприимчивым к проникновению газов (водорода, кислорода, азота) к наплавляемому металлу.

Содержание MnO во флюсе ограничивается 4-6%. Такое количество оксида марганца достаточно для получения малоокислительного шлака и для предупреждения окисления Mn в наплавляемом металле. Оксид железа во флюсе специально не вводится, а является неизбежной примесью исходных материалов. Его количество должно находиться на минимальном уровне ≤ 1,0. Дальнейшее повышение МnО более 6%, а также увеличение содержания Fе₂O₃ понижает межфазное натяжение в системе металл - шлак - включение и снижает рафинирующую способность шлака. Поддержание количества данных оксидов на минимальном уровне особенно важно при наплавке металла, содержащего такие активные элементы, как титан, алюминий, ванадий, кремний, марганец и др.

Содержание оксида магния должно быть на уровне 4-6%. Это способствует снижению испарения CaF₂, поддержанию вязкости шлакового расплава на оптимальном уровне и получению на поверхности наплавляемого металла, равномерно и хорошо отделяемого гарниосажа.

Введение в расплав окислов R₂O (Na₂O и/или К₂О) в количестве 2-3% заметно повышает электропроводность шлака. Их влияние проявляется при низких температурах в начале процесса наплавки, при высокой температуре (> 1350^oC) - влияние исчезает из-за их испарения.

Таким образом, предложенная совокупность компонентов заявленного флюса позволяет улучшить технологические свойства флюса путем обеспечения устойчивости электрошлакового процесса, получения хорошо отделяемого гарниссажа, а также улучшения рафинирующей способности шлакового расплава по отношению к неметаллическим включениям, сере и газам (водороду, кислороду и азоту).

Ниже приводятся конкретные примеры использования заявленного флюса.

Пример 1. В промышленных условиях производили изготовление плавленых флюсов в 100-килограммовой печи с графитовой футеровкой. Химические составы флюсов представлены в табл. 1.

Пример 2. Опробование предлагаемых флюсов производилось на опытно-промышленной установке ЭШНЖПМ по ранее разработанной технологии. При проведении экспериментов отбирались пробы шлака по ходу наплавки прокатного валка. После наплавки и извлечения валка из установки производили осмотр наплавленной поверхности на наличие дефектов. Результаты осмотра представлены в табл. 2.

Флюс может быть использован при электрошлаковой сварке и наплавке деталей, требующих предварительного подогрева. Флюс содержит оксиды марганца, алюминия, кальция, магния, кремния, железа, фторид кальция, оксид натрия и/или оксид калия в следующем соотношении, мас.%: MnО 4-6, CaF₂ 33-38, Al₂О₃ 8-10, CaO 16-18, MgO 4-6, SiO₂ 24-28, Fe₂O₃ ≤ 1,0, Na₂O и/или К₂О 2-3. Указанное соотношение компонентов позволяет улучшить технологические свойства флюса, повысить его рафинирующую способность. 2 табл.

Флюс для сварки и наплавки, содержащий оксид марганца, фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид кремния, оксид железа, оксид натрия и/или оксид калия, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, маc.%:
MnO - 4-6
CaF₂ - 33-38
Аl₂О₃ - 8-10
CaO - 16-18
MgO - 4-6
SiO₂ - 24-28
Fе₂О₃ - ≤ 1,0
Na₂O и/или К₂О - 2-3к