Способ электрошлаковой сварки

(19) 111) А 51) В 23 К 25/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ Е ИЗОБРЕТЕНВИДЕТЕЛЬСТВУи 1. Андреев, В. В, Ко-, Д. У. Списаренко, Карпов, В. В. ЧерЕ, А. Мацегора ордена Трудового тут электросварки(71) Ордена Ленина иКрасного Знамени инстиим. Е. О. Патона(54) (57) СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВОЙ СВАРКИ пластинчатыми электродами, при котором в сварочную ванну подают дополнительный измельченный присадочный материал, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности ведения процесса сварки и улучшения качества сварного соединения большой толщины, электроды устанавливают в сварочном зазоре попарно, друг против. друга, под углом, равным углу развала свариваемых кромок, и располагают их большими гранями параллельно, свариваемым кромкам на расстоянии от них 6 - 17% и выступающими за пределы боковых плоскостей изделия на 6 - 13% от величины их меньшей грани.1052356 50 55 1Изобретение относится к сварке металлов, а именно к технологии электроц 1 лаковой сварки (ЭШС) крупнотоннажных заготовок больших сечений, и может быть э фективно использовано на заводах тяжелого металлургического и энергетического машиностроения.Известен способ электрошлаковой сварки, который предусматривает использование комбинации неподвижных и подвижных пластинчатых электродов, установленных в ряд строго по оси сварочного зазора. При этом подвижные электроды закрепляют в общем электрододержателе специализированной сварочной установки, а неподвижные устанавливают непосредственно на свариваемых заготовках 11.Недостатком данного способа является то, что при повороте свариваемых заготовок в ту или иную сторону от усадки шва в процессе сварки неподвижные электроды смешаются от своего исходного положения, что приводит к произвольному изменению зазоров между электродами и свариваемыми заготовками, а это приводит к образованию несимметричного провара кромок, а иногда и к непровару одной из кромок по высоте щва.Наличие зазоров между подвижными и неподвижными электролами, расположенными в один ряд вдоль кромок, а также различие в скоростях плавления подвижных и неподвижных электродов приводит к неравномерному развару кромок и к образованию шва с переменным коэффициентом формы по его толщине. Это снижает стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин.Кроме того, этот способ предусматривает использование специализированного дорогостоящего металлоемкого сварочного агрегата со сложной кинематикой. Наличие перемещающихся подвижных электродов большого сечения (500 Х 90 мм) усложняет технику выполнения сварки и снижает надежность способа.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ электрощлаковой сварки пластинчатыми электродами, при котором в сварочную ванну подают дополнительный измельченный присадочный материал 12.Недостатком известного способа является то, что ферромагнитный прис адочный материал подают в зону сварки нагретым выше температуры парамагнитного состоя. ния. При сварке крупнотоннажных заго,- вок с площадью свариваемого сечения свыше 2 м для получения устойчивого процесса сварки в сварочную ванну необходимо вводить значительное количество нагретого ферромагнитного присадочного материала. Наличие операции нагрева значительной массы присадочного материала затрудняет технику выполнения сварки, снижает тепловой КПД процесса. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ъЦель изобретения - повышение надежности ведения процесса сварки и улучше. ние качества сварного соединения большой толщины.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электрошлаковой сварки и пластинчатыми электродами электроды устанавливают в сварочном зазоре попарно, друг против друга, под углом, равным углу развала свариваемых кромок, и располагают их большими гранями параллельно свариваемым кромкам на расстоянии от них 6 - 17/о и выступающими за пределы боковых плоскостей изделия на 6 - 13 О/о от величины их меньшей грани.При угловых поворотах свариваемых заготовок зазоры между неподвижно установленными электродами и свариваемыми плоскостями заготовок остаются неизменными в течение всего процесса сварки, что обеспечивает равномерное распределение мощности теплового источника по толщине шва, равномерный провар кромок и повышенную стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин. Предлагаемый способ электрошлаковой сварки может быть эффективно использован для сварки изделий из высокоуглеродистых сложнолегированных сталей.На фиг. 1 приведена схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1.Неподвижные электроды 1 устанавливают в сварочном зазоре под углом, равным углу развала сварочного зазора (свариваемых кромок), т.е, большие грани электродов располагают параллельно ближайшей свари ваемой плоскости заготовки 2 так, что каждый из электродов отстоит от этой плоскости на расстоянии а = 6 - 17 О/о от величины меньшей грани 3 электрода, а электроды устанавливают так, что они выступают за пределы боковых плоскостей изделия на величину в = 6 - 13 О/О от величины меньшей грани 3 электрода. С целью поддержания процесса сварки и измельчения литой структуры металла щва в зазор между внутренними большими гранями электродов равномерно вдоль сварочного зазора подают различные измельченные присадочные материалы 4 (дробь, сечку стружку, порошки и т.п.),ример. Производят сварку макета опорного валка стана 5000. Размеры свариваемых заготовок - 1100 Х 1060 Х 1500. мм.Свариваемое сечение заготовок по толщине шва 1060 мм, по высоте щва 1100 мм, Количество неподвижных электродов 2. Схема подключения электродов бифилярная. Размеры электродов 1800 Х 1080 Х 120 мм.При сварке используются кусковые присадочные материалы в виде сечки из проволоки 3 мм.Свари ваемые заготовки, неподвижные расходуемые электроды, а также кусковые1052356 Составитель Н. Рошун Техред И. ВересТираж 1106ВНИИПИ Государственного комитпо делам изобретений и отк3035, Москва, Ж - 35, Раушскаяал ППП Патент, г. Ужгород, ул пкпнКорректор АПодписноеета СССРрытийнаб., д. 4/5Проектная, 4 Редактор М. ДЗаказ 8741/10 ятк 1 илприсадочные материалы изготовлены из валковой стали 9 Х Ф.Сборочно-сварочный зазор внизу 300 мм, вверху 365 мм.Неподвижные электроды устанавливаются параллельно ближайшим свариваемым плоскостям заготовок и отстоят от них на расстоянии а = 13% от меньшей грани (толщины) электрода (20 мм), что составляет 16 мм, а меньшие грани электродов выступают за пределы боковых поверхностей заготовок на расстояние в = 8,5% от толщины электрода, что составляет 10 мм.Режим электрошлаковой сварки: ток электродов 22000 А, напряжение на электродах 70 В (35+35 В), скорость сварки 720 мм/ч, время сварки 2 ч 05 мин.Высота сварного шва, включая технологические карманы, 1450 мм. Наружное формирование шва хорошее, качество шва хорошее.Предлагаемый способ ЭШС отличается высокой надежностью и простотой, так как для его реализации используется всего лишь источник питания (сварочный трансформатор), соединенный с неподвижными электродами короткой сетью, и простейшие малогабаритные устройства, подающие присадочные материалы в зазор между электродами.Применение предлагаемого способа позволяет получить высококачественные сварные соединения даже при сварке заготовок из плохосвариваемых сталей типа 9 Х Ф, ШХ -5, 50 Х Н и т.п. без предварительного и сопутствующего подогрева.Лабораторные и опытно-промышленные исследования предложенного способа сварки подтверждают его простоту и высокую эффективность. Реализация способа ЭШС неподвижны ми электродами на машиностроительныхзаводах страны позволяет решить проблему получения сверхкрупных заготовок для валков уникальных прокатных станов, например стана 5000 и тому подобных изделий, которые в настоящее время не могут быть получены иным путем,Годовой экономический эффект от внедрения способа для изготовления сверхкрупных валков составит свыше 2 млн. руб.