Изобретение относится к сварке, конкретно к электродуговой сварке под флюсом, в частности к флюсам, предназначенным для сварки низко- и среднелегированных сталей.
Известен флюс для сварки [1], содержащий диоксид кремния, оксид марганца, оксид кальция, оксид магния, оксид алюминия, оксид калия, оксид натрия, оксид железа, фторид кальция, в котором в качестве материалов на основе диоксида кремния и оксида марганца использованы пылевидные отходы производства ферросилиция; в качестве материалов на основе оксида кальция, оксида магния использованы пылевидные отходы производства извести; в качестве материалов на основе оксида алюминия, оксида калия, оксида натрия, оксида железа и фторида кальция использованы пылевидные отходы производства алюминия, а в качестве связующего материала, содержащего оксид калия, оксид натрия, использованы калиево-натриевое жидкое стекло, при этом в качестве пылевидных отходов производства извести использована пыль газоочистки с содержанием СаО не менее 85 мас. %, в качестве пылевидных отходов производства ферросилиция использована пыль газоочистки ферросплавного производства с содержанием SiO2 не менее 98 мас. %, а в качестве пылевидных отходов производства алюминия использована пыль электрофильтров, имеющая следующий химический состав, мас. %: Al2O3=21-46,23; F+=18-27; Na2O=8-15; К2О=0,4-6%, СаО=0,7-2,3; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=2,1-3,27; Собщ=12,5-30,2, MnO=0,07-0,9, MgO=0,06-0,9, S=0,09-0,59, Р=0,1-0,18; при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Существенными недостатками данного флюса для сварки являются:
- повышенная стоимость при производстве флюса в связи с использованием многокомпонентной системы;
- недостаточная прочность флюса при выполнении операций транспортировки, пересыпки и доставки, а также в ряде случаев неустойчивое горение дуги в связи с низкой концентрацией жидкого стекла во флюсе;
- в ряде случаев повышенная загрязненность сварного шва и наплавляемого металла неметаллическими включениями экзогенного характера в связи с пониженными рафинирующими свойствами образующегося шлака из-за высокой концентрации MgO и низкого содержания MnO.
Известен выбранный в качестве прототипа [2] флюс для сварки, содержащий оксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид марганца, фтористый кальций, сумму оксидов калия и натрия, фтористый натрий, оксид железа, в котором в качестве материала на основе оксида кремния, оксида алюминия, оксида кальция, оксида магния, оксида марганца использован шлак производства силикомарганца; а в качестве материала на основе фтористого кальция, оксидов калия и натрия, фтористого натрия использованы пылевидные отходы производства алюминия и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Существенными недостатками данного флюса для сварки являются:
- повышенная стоимость флюса в связи с использованием оборудования для дробления и измельчения шлака производства силикомарганца, а также образованием при дроблении значительного количества мелкодисперсной фракции, которая не может быть использована для сварки под флюсом, в связи с чем требуется ее утилизация;
- при использовании изготовленного флюса без отсева мелкой фракции наблюдается повышенная отбраковка сварных швов по дефектам поверхности и снижение уровня механических свойств.
Техническими результатами изобретения являются:
- уменьшение стоимости производства флюса и сварочного процесса за счет эффективной утилизации получаемой при дроблении мелкой фракции флюса;
- повышение уровня механических свойств сварного шва;
- повышение устойчивости горения дуги и улучшение качества сварного шва.
Для этого предлагается флюс для сварки низколегированных и среднелегированных сталей, содержащий шлак производства силикомарганца, пылевидные отходы производства алюминия и жидкое стекло, при этом шлак производства силикомарганца включает, мас. %: SiO2 25-49, Al2O3 4-28, СаО 15-32, CaF2 0,1-1,5, MgO 1,7-9,8, MnO 3-17, FeO 0,1-3,5, S≤0,20 и P≤0,05, а пылевидные отходы производства алюминия содержат, мас. %: Al2O3 21-38,27; F 18-27; Na2O 8-13; К2О 0,4-6,6, СаО 0,7-2,1; SiO2 0,5-2,48; Fe2O3 2,1-2,3; Собщ 12,5-27,2, MnO 0,03-0,9, MgO 0,04-0,9, S 0,09-0,46 и P 0,1-0,18, при этом флюс выполнен в виде гранул размером 0,45-2,5 мм, а шлак производства силикомарганца имеет фракцию менее 0,45 мм при следующем соотношении компонентов, мас. %: шлак производства силикомарганца 60,0-85,0; пылевидные отходы производства алюминия 4,0-7,0; калиево-натриевое жидкое стекло 15,0-40,0.
Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем исходя из качества получаемых при сварке швов, стабильности процесса сварки и наплавки, а также требуемых механических свойств.
Введение в состав флюса шлака производства силикомарганца обеспечивает хорошее формирование шлака и высокие рафинирующие и укрывные свойства формирующихся шлаков.
Введение в состав флюса пылевидных отходов производства алюминия позволяет: проводить активное раскисление за счет образования СО и CO2, образующихся при взаимодействии фтористого углерода CFx (1≥х>0) с растворенным в стали кислородом, при этом в связи с тем, что углерод находится в связанном состоянии, науглероживания стали практически не происходит; проводить удаление водорода за счет комплекса фторсодержащих соединений (типа Na2SiF6, NaF, KF, CFx (1≥x>0), AlF3, Na3AlF6), разлагающихся при температурах сварочных процессов с выделением F, который в свою очередь взаимодействует с водородом, растворенным в стали, с образованием газообразного соединения HF.
Введение калиево-натриевого жидкого стекла обусловлено, с одной стороны, использованием его в качестве связующего заявляемого флюса для сварки, а с другой стороны, как материала повышающего, за счет содержащегося калия и натрия, устойчивость горения дуги.
Для изготовления флюса для сварки в качестве шлака производства силикомарганца использовали шлак производства силикомарганца, выплавленный в рудотермических печах углетермическим способом непрерывным процессом с содержанием, мас. %.: SiO2=25-49, Al2O3=4-28, СаО=15-32, CaF2=0,1-1,5, MgO=1,7-9,8, MnO=3-17, FeO=0,1-3,5, S≤0,20, P≤0,05.
В качестве пылевидных отходов производства алюминия использовали пыль электрофильтров алюминиевого производства со следующим химическим составом, мас. %: Al2O3=21-38,27; F=18-27; Na2O=8-13; К2О=0,4-6,6, СаО=0,7-2,1; SiO2=0,5-2,48; Fe2O3=2,1-2,3; Собщ=12,5-27,2, MnO=0,03-0,9, MgO=0,04-0,9, S=0,09-0,46, P=0,1-0,18.
В качестве жидкого стекла использовали калиево-натриевое жидкое стекло с плотностью при 15-25°С - 1,30-1,55 г/см3 и силикатным модулем [SiO2:(K2O+Na2O)⋅1,0323]=2,6-3,0.
Изготовление заявляемого флюса для сварки проходило в 3 этапа.
На первом этапе получали шлак производства силикомарганца. Выплавленный в рудотермических печах ферросплав - силикомарганец выпускался вместе с побочным продуктом - шлаком в ковш. После разливки силикомарганца шлак при сливе из ковша подвергался охлаждению. После чего проводили дробления, грохочения и просев через сито мелкой фракции (менее 0,45 мм).
На втором этапе проводили смешение мелкой фракции шлака силикомарганца с пылевидными отходами производства алюминия.
На третьем этапе проводили смешение смеси мелкой фракции шлака силикомарганца и пылевидных отходов производства алюминия с жидким стеклом. Полученную смесь сушили по разработанному режиму, после чего производили помол. Далее осуществляли просев с выделением фракции 0,45-2,5 мм. Гранулы размером более 2,5 мм отправлялись на перемол, а фракция менее 0,45 мм подавалась для смешения с жидким стеклом.
Заявляемый флюс для сварки опробовали на образцах из стали марок 09Г2С и 09Г2. Сварку осуществляли проволокой Св-08ГА на пластинах длиной не менее 500 мм с использованием сварочного трактора ASAW-1250. Из сваренных пластин осуществляли вырезку образцов для механических испытаний (предела прочности - , Н/мм2, предела текучести - , Н/мм2, относительного удлинения δ, %, ударной вязкости при температуре минус 40°С - KCU-40°C, Дж/см2), а так же макро- и микроисследований.
Полученные в результате лабораторных исследований технологические параметры легли в основу технологии сварки под флюсом резервуаров для хранения нефтепродуктов. Заявляемый флюс изготавливали и использовали в условиях АО «Новокузнецкий завод резервуарных металлоконструкций им Н.Е. Крюкова» для сварки листов из стали марок 09Г2С и 09Г2. При сварке и наплавке применяли фракцию 0,45-2,5 мм.
Использование заявляемого флюса для сварки по сравнению с прототипом позволило:
1. Снизить стоимость производства флюса на 26-32%.
2. Уменьшить уровень отбраковки по поверхностным дефектам в среднем на 0,19-0,30%.
3. Повысить общий уровень механических свойств сварного шва, предел текучести и предел прочности на 0,1-0,2 Н/мм2, относительное удлинение на 0,04%, ударной вязкости при отрицательных температурах в среднем на 0,09 Дж/см2.
Источники информации
1. Пат. РФ 2492983 В23К 35/36.
2. Пат РФ 2576717 В23К 35/362.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ | 2014 |
|
RU2576717C2 |
Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей | 2020 |
|
RU2753346C1 |
ФЛЮС ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ И НАПЛАВКИ СТАЛЕЙ | 2021 |
|
RU2772824C1 |
Флюс для сварки и наплавки | 2015 |
|
RU2625153C2 |
ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ И НАПЛАВКИ | 2014 |
|
RU2566235C1 |
Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей | 2016 |
|
RU2643027C1 |
ФЛЮС ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ И НАПЛАВКИ СТАЛЕЙ | 2018 |
|
RU2682515C1 |
ФЛЮС ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ И НАПЛАВКИ СТАЛЕЙ | 2019 |
|
RU2718031C1 |
ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ И НАПЛАВКИ | 2014 |
|
RU2566236C1 |
ШИХТА ДЛЯ ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ | 2017 |
|
RU2681052C1 |
Изобретение может быть использовано для электродуговой сварки под флюсом низко- и среднелегированных сталей. Флюс содержит, мас.%: шлак производства силикомарганца 60,0-85,0, пылевидные отходы производства алюминия 4,0-7,0, калиево-натриевое жидкое стекло 15,0-40,0. Шлак производства силикомарганца включает, мас. %: SiO2 25-49, Al2O3 4-28, СаО 15-32, CaF2 0,1-1,5, MgO 1,7-9,8, MnO 3-17, FeO 0,1-3,5, S≤0,20 и P≤0,05. Пылевидные отходы производства алюминия содержат, мас. %: Al2O3 21-38,27; F 18-27; Na2O 8-13; К2О 0,4-6,6; СаО 0,7-2,1; SiO2 0,5-2,48; Fe2O3 2,1-2,3; Собщ 12,5-27,2; MnO 0,03-0,9; MgO 0,04-0,9; S 0,09-0,46 и P 0,1-0,18. Флюс выполнен в виде гранул размером 0,45-2,5 мм, а шлак производства силикомарганца имеет фракцию менее 0,45 мм. Изобретение обеспечивает повышение уровня механических свойств сварного шва и устойчивости горения дуги при уменьшении стоимости флюса за счет эффективной утилизации получаемой при дроблении его мелкой фракции.
Флюс для сварки низколегированных и среднелегированных сталей, содержащий шлак производства силикомарганца, пылевидные отходы производства алюминия и жидкое стекло, при этом шлак производства силикомарганца включает, мас. %: SiO2 25-49, Al2O3 4-28, СаО 15-32, CaF2 0,1-1,5, MgO 1,7-9,8, MnO 3-17, FeO 0,1-3,5, S≤0,20 и P≤0,05, а пылевидные отходы производства алюминия содержат, мас. %: Al2O3 21-38,27; F 18-27; Na2O 8-13; К2О 0,4-6,6; СаО 0,7-2,1; SiO2 0,5-2,48; Fe2O3 2,1-2,3; Собщ 12,5-27,2; MnO 0,03-0,9; MgO 0,04-0,9; S 0,09-0,46 и P 0,1-0,18, отличающийся тем, что флюс выполнен в виде гранул размером 0,45-2,5 мм, а шлак производства силикомарганца имеет фракцию менее 0,45 мм, при следующем соотношении компонентов, мас. %: шлак производства силикомарганца 60,0-85,0; пылевидные отходы производства алюминия 4,0-7,0; калиево-натриевое жидкое стекло 15,0-40,0.
ФЛЮС ДЛЯ СВАРКИ | 2014 |
|
RU2576717C2 |
Плавленый сварочный низкокремнистый флюс | 1988 |
|
SU1685660A1 |
Сварочный плавленый флюс | 1988 |
|
SU1712113A1 |
ФЛЮС ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ И НАПЛАВКИ СТАЛЕЙ | 2014 |
|
RU2579412C2 |
Стабилизатор напряжения постоянного тока с защитой от коротких замыканий | 1987 |
|
SU1472889A2 |
Авторы
Даты
2018-01-29—Публикация
2016-11-22—Подача