СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к сварке, в частности к составу электродного покрытия, и может быть использовано в электродах для ручной электродуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей.

Известен состав электродного покрытия, состоящий из ингредиентов, содержащихся в нем в следующем соотношении, мас.%: ставролитовый концентрат 0,5-15, мрамор 4-30, ферромарганец 4-25, целлюлоза 1-5, рутиловый концентрат 10-50, тальк 2-20, каолин 1-15.

Это покрытие облегчает процесс опрессовки электродов за счет увеличения пластичности массы ставролитовым концентратом и позволяет изготавливать рутиловые электроды с меньшим содержанием в обмазке самого рутилового концентрата (авторское свидетельство СССР №450676, кл. В 23 К 35/36, 1974).

Недостатком его является высокая себестоимость покрытия из-за большого объема в нем дорогостоящих рутилового концентрата и ферромарганца.

Известен также состав электродного покрытия, состоящий из ингредиентов, содержащихся в нем в следующем соотношении, мас.%: рутиловый концентрат 50,0, тальк 10,0, мрамор 18,5, ферромарганец 15,0, каолин 5,0, целлюлоза 1,5.

Электроды с покрытием данного состава обладают следующими сварочно-технологическими свойствами: временное сопротивление разрыву 470-529 МПа; ударная вязкость 98-147 Дж/см²; содержание в наплавленном металле серы ≤0,0,40%, фосфора ≤0,035% (паспорт электродов марки МР-3 тип Э46 по ГОСТ 9467-75).

Недостатком этого электродного покрытия является высокая себестоимость за счет содержания остродефицитных и дорогостоящих рутилового концентрата и ферромарганца, а также невысокие сварочно-технологические свойства электродного покрытия.

Технической задачей настоящего изобретения является снижение себестоимости электродного покрытия за счет уменьшения содержания дефицитных и дорогостоящих компонентов и одновременно повышение сварочно-технологических свойств электродного покрытия.

Поставленная задача решается тем, что известный состав электродного покрытия, содержащий рутиловый концентрат, тальк, мрамор, ферромарганец, каолин, целлюлозу, согласно изобретению дополнительно содержит промпродукты титанового производства при следующем соотношении компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 0,5-20, промпродукты титанового производства 35-54,5, тальк 8-10, мрамор 18-20, ферромарганец 10-12, каолин 4-5 целлюлоза 1,2-1,5.

При этом в качестве промпродуктов титанового производства используют титановый шлак.

По второму варианту поставленная задача решается тем, что в известном составе электродного покрытия, содержащем компонент, включающий окись титана, тальк, мрамор, ферромарганец, каолин, целлюлозу, согласно изобретению в качестве компонента, включающего окись титана, используют промпродукты титанового производства при следующем соотношении компонентов, мас.%: промпродукты титанового, производства 48-58, тальк 8-10, мрамор 18-20, ферромаганец 9-11, каолин 4-5, целлюлоза 1,2-1,5.

При этом в качестве промпродукта титанового производства используют титановый шлак.

По третьему варианту поставленная задача решается тем, что известный состав электродного покрытия, содержащий рутиловый концентрат, тальк, мрамор, ферромарганец, каолин и целлюлозу, согласно изобретению дополнительно содержит титановый шлак и его пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%: рутиловый концентрат 0,5-20, титановый шлак 32-41,5, пыль титанового шлака 9-17, тальк 8-10, мрамор 18-20, ферромарганец 10-12, каолин 4-5, целлюлоза 1,2-1,5.

По четвертому варианту поставленная задача решается тем, что в известном составе электродного покрытия, содержащем компонент, включающий окись титана, тальк, мрамор, ферромарганец, каолин, целлюлозу, согласно изобретению в качестве компонента, включающего окись титана, используют титановый шлак и его пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%: титановый шлак 43,5-45, пыль титанового шлака 9-17, тальк 8-10, мрамор 18-20, ферромарганец 9-11, каолин 4-5, целлюлоза 1,2-1,5.

Состав рутилового концентрата, используемого в электродном покрытии, согласно ГОСТ 22938-78 следующий, %: окись титана 94; двуокись кремния 1,5; окись алюминия 0,6; окись железа ≤3; двуокись циркония 1,0; фосфор 0,03; сернистый ангидрид 0,05; влага 0,1; остальное не регламентируется.

Окись титана является шлакообразующим компонентов и защищает свариваемый шов от воздействия кислорода и азота.

Состав титанового шлака согласно ТУ 647 РК 002028-106-00, %: ТiO₂ 81,0-89,5; FeO 4,4-8,6; SiO₂ 1,8-3,2; А₂O₃ 2,6-5,0; CaO 0,20-0,42; Cr₂О₃ 0,74-1,5; MnO 0,78-1,5; MgO 0,58-2,5; V₂O₅ 0,27-0,40; прочее остальное.

Состав пыли титанового шлака отличается содержанием окиси титана и составляет 40-68%.

Полная или частичная замена рутилового концентрата стоимостью 650-750 долл. США за 1 т на более дешевые промпродукты титанового производства (титановый шлак - 400-450 долл. США за 1 т, пыль титанового шлака - 150-200 долл. США за 1 т) позволяет снизить стоимость электродного покрытия. Кроме того, снижение себестоимости достигается уменьшением расхода дорогостоящего ферромарганца (800-850 долл. США за 1 т), которое стало возможным благодаря наличию марганца в промпродуктах титанового производства.

Одновременно увеличение содержания легирующих элементов (хрома, ниобия, никеля) и уменьшение вредных элементов (серы, фосфата) в промпродуктах титанового производства по сравнению с рутиловым концентратом позволяет улучшить легирующие свойства электродного покрытия.

Пример.

Изготовлены электроды с различными составами электродного покрытия марки МР-3 по ГОСТ 9466-75 на проволоке СВ-08 по ГОСТ 2246-70 диаметром 3-4 мм методом опрессовки на прессе АОЭ-3. При опрессовке электродов применяли калиево-натриевое жидкое стекло в количестве 22-28% от массы сухой шихты с модулем 2,85-3,0 и плотностью 1,45-1,48. Коэффициент веса покрытия К_в.п.=0,25.

Конкретные составы электродного покрытия приведены в таблице 1.

Изготовленными электродами выполняли сварку пластин б=15 мм размером 100×55×200 мм на переменном и постоянном токе обратной полярности (I_св=160 А; U_д=28 В; d_э=4 мм).

Из сварного соединения механическим способом вырезали образцы для испытаний. Сварочно-технологические испытания проводили в соответствии с ГОСТ 9466-75.

Результаты сварочно-технологических испытаний представлены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что сварочно-технологические свойства металла с предлагаемым покрытием выше, чем у прототипа.

Наплавленный металл имеет следующий химический состав, мас.%: С 0,07; Мn 0,58; Si 0,125; Р 0,022; Cr 0,10; Ni 0,05; S 0,022, который соответствует требованиям ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75 на сварочные электроды.

Предлагаемое покрытие обеспечивает высокие сварочно-технологические свойства, стабильное горение дуги, минимальное разбрызгивание, хорошее формирование наплавленного металла, легкую отделимость шлака, отсутствие пор, трещин, высокую ударная вязкость (до 260,8 Дж/см²), увеличение временного сопротивления разрыву (до 540 МПа).

Снижается себестоимость электродного покрытия за счет уменьшения содержания дефицитных и дорогостоящих компонентов - рутилового концентрата и ферромарганца.

Изобретение может быть использовано при изготовлении электродов для ручной дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей. Электродное покрытие содержит рутиловый концентрат, тальк, мрамор, ферромарганец, каолин, целлюлозу и промпродукты титанового производства. В качестве последних может быть использован титановый шлак и пыль титанового шлака. Рутиловый концентрат в составе может быть полностью заменен упомянутыми промпродуктами титанового производства. За счет уменьшения содержания дорогостоящих компонентов снижена себестоимость электродов. Электроды с данным покрытием обладают высокими сварочно-технологическими свойствами. 4 c. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Состав электродного покрытия, содержащий рутиловый концентрат, тальк, мрамор, ферромарганец, каолин, целлюлозу, отличающийся тем, что он дополнительно содержит промпродукты титанового производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Рутиловый концентрат 0,5-20

Промпродукты титанового производства 35-54,5

Тальк 8-10

Мрамор 18-20

Ферромарганец 10-12

Каолин 4-5

Целлюлоза 1,2-1,5

Промпродукты титанового производства 48-58

Тальк 8-10

Мрамор 18-20

Ферромарганец 9-11

Каолин 4-5

Целлюлоза 1,2-1,5

Рутиловый концентрат 0,5-20

Титановый шлак 32-41,5

Пыль титанового шлака 9-17

Тальк 8-10

Мрамор 18-20

Ферромарганец 10-12

Каолин 4-5

Целлюлоза 1,2-1,5

Титановый шлак 43,5-45

Пыль титанового шлака 9-17

Тальк 8-10

Мрамор 18-20

Ферромарганец 9-11

Каолин 4-5

Целлюлоза 1,2-1,5