СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2012 года по МПК B23K35/365 

Изобретение относится к составам электродных покрытий и может быть использовано в сварочных электродах для сварки неответственных конструкций из малоуглеродистой стали.

Известно электродное покрытие, содержащее следующие компоненты, мас.%: доломит - 10-15, ферромарганец - 14-17, слюда мускавит - 8-17, вулканический пепел - 10-14, поташ - 1-2, глинистый сланец - 6-10, борная кислота - 0,5-1,0, ильменитовый концентрат - остальное (см. патент РФ №2078664 МПК⁶ B23K 35/365, опубл. 10.05.1997 г.).

Недостатком такого состава является высокая гигроскопичность покрытия за счет содержания в значительных количествах таких гигроскопических материалов, как глинистый сланец и поташ, что приводит к повышенному содержанию водорода в направленном металле и, как следствие, к снижению механических свойств сварного соединения.

Наиболее близким к заявляемому составу является электродное покрытие, включающее следующее соотношение компонентов, мас.%: доломит - 50-55, плавиковый шпат - 12-18, туфогенный песок - 8-10, ферросилиций - 3-8, ферромарганец - 4-6, ферротитан - 8-12, кальцинированная сода - 0,5-1, целлюлоза - 0,5-1,0 (см. патент РФ №2198774, МПК⁷ B23K 35/365, опубл. 20.02.2003 г.).

Недостатком прототипа является низкая пластичность, высокая трудоемкость процесса изготовления обмазочной массы.

Задачей изобретения является создание электродного покрытия для получения качественных сварных электродов низкой себестоимости за счет использования отходов обогащения Садонского свинцово-цинкового комбината (Республика Северная Осетия-Алания) и улучшение окружающей среды.

Технический результат заключается в повышении пластических свойств обмазочной массы и снижении себестоимости готовой продукции.

Этот технический результат достигается тем, что в известный состав электродного покрытия, включающий доломит, плавиковый шпат, ферросилиций, ферромарганец, ферротитан, кальцинированную соду, согласно изобретению дополнительно введен кварц-полевошпатовый материал, полученный из отходов обогащения Садонского свинцово-цинкового комбината, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Доломит - 53-55 Плавиковый шпат - 15-17 Кварц-полевошпатовый   материал - 9-11 Ферросилиций - 6-8 Ферромарганец - 3-5 Ферротитан - 8-10 Кальцинированная сода - 0,5-1,0,

при этом кварц-полевошпатовый материал имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ 56,30-65,50, Al₂O₃ 9,30-11,70, TiO₂ 0,45-0,60, Fe₂O₃ 8,85-14,30, СаО 2,21-2,80, MgO 0,95-1,28, K₂O 2,36-2,94, Na₂O 0,15-0,17, SO₃ 0,18-0,36.

Данное техническое решение позволит улучшить пластические свойства обмазочной массы, снизить потенциал ионизации в процессе возбуждения сварочной дуги, образуя легко удаляемую шлаковую корку. А углистые соединения, входящие в его состав, при сгорании выделяют СО₂, который создает дополнительную газовую защиту. Основными преимуществами использования кварц-полевошпатового материала из хвостов обогащения в качестве шлакообразующего компонента покрытий сварочных электродов являются снижение себестоимости конечной продукции на 10-12% по сравнению с прототипом, улучшение экологической ситуации в районах накопителей хвостов обогащения полиметаллических руд.

В табл.1 представлены экспериментальные данные исследуемых технологических свойств обмазочной массы, включающей кварц-полевошпатовый материал, полученный из отходов обогащения Садонского свинцово-цинкового комбината, в таблице 2 - химический состав кварц-полевошпатового материала и в таблице 3 - гранулометрический состав кварц-полевошпатового материала.

Состав электродного покрытия получали следующим образом.

По отработанной технологии были изготовлены экспериментальные варианты электродов из проволоки Св-08, ⌀4 мм. Испытания электродов проводились в различных пространственных положениях. Результаты испытаний показали, что хорошая отделимость шлаковой корки с поверхности шва, а также высокие сварочно-технологические свойства электродов обеспечивались при содержании в покрытии 9-11% кварц-полевошпатового материала, полученного из отходов обогащения Садонского свинцово-цинкового комбината, химический состав которого приведен в табл.2. При этом данный материал удовлетворяет требованиям, предъявляемым к гранулометрическому составу обмазочной массы, и не требует дополнительного измельчения (см. табл.3.).

Электроды с заявленным составом покрытий использовали при сварке изделий из низкоуглеродистой конструкционной стали, и наплавленный металл шва подвергали механическим испытаниям согласно ГОСТ 9466-75, результаты которых сведены в табл.1. По механическим свойствам наплавленный металл предложенных составов покрытия электродов относятся к типу Э-46 (ГОСТ 9467-75) и обеспечивают требуемые значения по механическим свойствам.

Использование данного состава электродного покрытия по сравнению с прототипом позволит повысить прочность готового электродного покрытия, улучшить пластические свойства обмазочной массы и отделимость шлаковой корки, обеспечить дополнительную газовую защиту и, главное, позволит использовать более дешевое и доступное сырье взамен дефицитного дорогостоящего материала при сохранении высоких механических свойств сварного шва.

Таблица 1 Экспериментальные данные исследуемых технологических свойств обмазочной массы, включающей кварц-полевошпатовый материала, полученный из отходов обогащения Садонского свинцово-цинкового комбината Компонент покрытия Состав покрытия, мас.% прототип Предлагаемый состав N 2198774 1 2 3 4 5 Доломит 50 50 53 54 55 60 Плавиковый шпат 15 17 17 16 15 15 Туфогенный песок 10 - - - - - Кварц-полевошпатовый материал - 12 10 10 9 10 Ферросилиций 5 7 6 7 7 6 Ферромарганец 6 4 3 4 5 5 Ферротитан 12 9 10 8 8 3 Кальцинированная сода 1 1 1 1 1 1 Целлюлоза 1 - - - - - Механические свойства металла шва Временное сопротивление, МПа 440 425 475 490 510 450 Относительное удлинение, % 26 27 22,0 20,6 21,8 27 Ударная вязкость, Дж/м² 13500 15000 9700 10800 11500 14000 Прочность покрытия 17,2 15,2 21,9 22,7 23,2 18,5 Работа на удаление шлака Дж/м² 5600 6000 3400 3200 2900 5000

Таблица 2 Химический состав кварц-полевошпатового материала - отходов обогащения Садонского свинцово-цинкового комбината № пробы Содержание в % на высушенное при 10°С вещество SiO₂ Al₂O₃ TiO₂ Fe₂O₃ CaO MgO K₂O Na₂O SO₃ 1 65.50 10,70 0.50 9,50 2,21 0,95 2,54 0,17 0,36 2 62.60 11,70 0.60 8,85 2,69 1,16 2,94 0,17 0,25 3 61.20 10,70 0.55 10,85 2,39 1,21 2,72 0,17 0,23 4 63.80 10,50 0.55 9,65 2,69 1,10 2,68 0,16 0,26 5 63.30 11,00 0.55 9,20 2,78 1,10 2,77 0,15 0,35 6 56.30 9,30 0.45 14,30 2,80 1,28 2,36 0,15 0,18

Таблица 3 Гранулометрический состав кварц-полевошпатового материала из отходов обогащения Садонского свинцово-цинкового комбината №№ пробы   Зерновой состав Диаметр отверстий сит, мм 2,5 1,25 0,63 0,315 0,16 <0,16 1 2 3 4 5 6 7 8 1 Част. ост. в гр. - - 1 25 45 29 Част. ост. в % - - 1,0 25,0 45,0 29,0 Поли. ост. в % - - 1,0 26,0 71,0 100,0

Изобретение может быть использовано в сварочных электродах для сварки неответственных конструкций из малоуглеродистой стали. Состав электродного покрытия содержит следующие компоненты мас.%: доломит 53-5:5, плавиковый шпат 15-17, кварц - полевошпатовый материал, полученный из отходов обогатительных фабрик Садонского свинцово-цинкового комбината 9-11, ферросилиций 6-8, ферромарганец 3-5, ферротитан 8-10, кальцинированная сода 0,5-1. Кварц-полевошпатовый материал имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ 56,30-65,50, Al₂O₃ 9,30-11,70, TiO₂ 0,45-0,60, Fe₂O₃ 8,85-14,30, СаО 2,21-2,80, MgO 0,95-1,28, K₂O 2,36-2,94, Na₂O 0,15-0,17, SO₃ 0,18-0,36. Технический результат заключается в повышении пластических свойств обмазочной массы и снижении себестоимости готовой продукции. 3 табл.

Состав электродного покрытия, включающий доломит, плавиковый шпат, ферросилиций, ферромарганец, ферротитан, кальцинированную соду, отличающийся тем, что в него дополнительно введен кварц-полевошпатовый материал, полученный из отходов обогатительных фабрик Садонского свинцово-цинкового комбината, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Доломит 53-55 Плавиковый шпат 15-17 Кварц-полевошпатовый материал 9-11 Ферросилиций 6-8 Ферромарганец 3-5 Ферротитан 8-10 Кальцинированная сода 0,5-1,