Плавленый флюс для механизированной сварки

О П И С А Н И Е1975292ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 23.11.82. Бюллетень 43Дата опубликования описания 28.11.82 во делам изобретений и открытий(54) ПЛАВЛЕНЫЙ ФЛЮС ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ1Изобретение относится к области сварки, а именно к сварочным флюсам, и предназначено для сварки ответственных конструкций из ниэкоуглеродистых среднелетированных сталей.Известен плавленый флюс для механи зированной сварки, имеющий состав, вес. %Окись кремния 10 - 20Окись алюминия 14 - 19Окись кальция 5 - 10Окись марганца 5 - 2Окись магния 12 - 16Двуокись циркония 10 - 20Фтористый кальций Остальное Кроме того, флюс содержит двуокись титана и окислы других металлов 1.Этот флюс вследствие наличия в нем 15 окислов марганца, кальция и небольшого количества окиси магния не способен обеспечить требуемые вязкие и пластические свойства сварного шва при механизированной сварке среднелегированных сталей на повышенных токах. Это связано, прежде всего, с тем, что вследствие относительно низкого содержания окислов магния и относительно высокого - окислов марганца и других уменьшается поверхностное натяжение на границе металл - включение и затрудняется удаление оксидных (неметаллических) включений из сварочной ванны.Известен также плавленый флюс 2 для механизированной сварки, имеющий следующий состав, вес. %:Окись кремния 15 - 26 Окись кальция 15Окись магния 15 - 30 Фтористый кальций 15 - 25 Окись алюминия 20 - 35 Двуокись циркония 2 - 10 Окись хрома 2 - 8.Однако и этот флюс при сварке сталей с пределом прочности более 75 кгс/мм не позволяет осуществлять сварку при высокой силе тока, обеспечивая при этом достаточно высокую ударную вязкость сварного соединения.Целью изобретения является повышение производительности за счет увеличения силы тока и получения при этом металла шва с высокой ударной вязкостью.Для достижения указанной цели флюс, в состав которого входят двуокись нремния, двуокись циркония, окись магния, окись алюминия, фтористый кальций, согласноизобретению дополнительно содержит фториды магния, свинца и нитриды кремния, циркония, титана и бора при следующем соотношении компонентов, вес. %: двуокись кремния 24 - 35, двуокись циркония 11 - 25, окись магния 20,5 - 27, окись алюминия5 6 - 10, фтористый кальций 1 О - 15, фториды магния и свинца 3 - 9, нитриды кремния, титана, циркония и бора 0,5 - 1.При этом фториды магния и свинца введены в его состав вместе или порознь в любых соотношениях.Кроме того, нитриды кремния, титана, циркония и бора введены в его состав вместе или порознь в любых соотношениях,Флюс может содержать 2,8 - 5 вес. %двуокиси титана. 15Проведенные исследования показываюг, что фториды магния и свинца в предлагае. мом флюсе позволяют очистить металл шва от неметаллических включений и снизить тем самым содержание кислорода в шве, что особенно важно при использовании повышенных сварочных токов, когда возрастает вероятность запутывания частиц шлака в металле. Дополнительное рафи нирующее действие названных фторидов объясняется следующим образом. Фториды магния и свин ца в сочетании с фтористым кальцием уменьшают вязкость расплавленного шлака, благодаря чему частички продуктов раскисления прилипают к эмульгированным в металле каплям окисно-фторидного шлака. Взо результате этого облегчается и ускоряется процесс удаления оксидных включений из сварочной ванны и снижается содержание кислорода в шве, что и позволяет улучшить ударную вязкость сварного шва.Действие фторидов магния и свинца при-, мерно одинаково, поэтому их можно вводить вместе или порознь в любых соотнош"ниях,Как показывают исследования, введение этих фторидов в количествах, превышающих принятый верхний предел 9 О/ приводит к трудностям при производстве флюсоввспучиванию расплава) и к ухудшению сварочно-технологических свойств флюсов.Роль нитридов, вводимых в предлагаемый флюс, заключается в том, что, являясь тугоплавкими соединениями, они способствуют измельчению первичной структуры металла шва. Вследствии этого ударная вязкость сварных швов не снижается при использовании повышенных сварочных токов, вызывающих замедленное остывание металла и рост зерна. 50Допустимое содержание двуокиси циркония в предлагаемой шлаковой системе, из которой исключены окислы марганца, железа, кальция и др., может достигать 21% и более без опасности снижения ударной вязкости металла шва. Это объясняется тем, что оксидные включения на основе двуокиси циркония; имея большое поверхностное натяжение на границе металл - включение, более интенсивно удаляются из сварочной ванны и смачиваются шлакам .;:учше, чем включения окислов кремнии а алюминия.Также как и фторидь магния и свинца, нитриды кремния, титана, циркония и бора можно вводить вместе или порознь в любых соотношениях.Пример. Для получения флюса было приготовлено три разных состава, в которых изменяли концентрации ингредиентов. Каждый состав выплавляли в электрической печи с металлическим водоохлаждаемым кокилем. Нитриды и фториды вводили последовательно в расплав в конце плавки по специальной технологии, предусматривающей перемешивание расплава. После грануляции флюсов водой производили их сушку при 400 С и просев на механических ситах. Составы флюсов приведены в табл. 1. В качестве примера приводится использование предлагаемого флюса для сварки низкоуглеродистой среднелегированной стали 12 ХН 4 МДА. Сварку производили на токах 950 в 10 А и применяли проволоку марки СвХН 2 ГМТА. Определение ударной вязкости шва производили при - 40 С. Из шва вырезали также образцы для определения содержания кислорода методом плавления в токе инертного газа. Полученные результаты приведены в табл. 2.Из результатов табл. 2 следует, что предложенный флюс в сочетании с низколегированной проволокой позволяет получать на токах более 900 А металл шва с высокой ударной вязкостью и низким содержанием кислорода. Это, в свою очередь, дает возможность повысить производительность за счет уменьшения глубины разделки и сокращения числа проходов без ущерба для качества сварных соединений.Ожидаемый экономический эффект изобретения при сварке стали 12 ХН 4 МДА толщиной 30 мм проволоками СвХН 21 МТА и СвХНЗМД составит 2 руб, на один погонный метр или 20 тыс. руб. на годовую программу при производстве сварных металлоконструкций в объеме 10 тыс. пог.м в год.Предложенный флюс можно применять для сварки низкоуглеродистых среднелегированных сталей совместно с проволоками марок СвХН 2 ГМТА, Св- ОНЗГМТ, Св 07 ХНЗМД, СвГСМТ и др.975292 Таблица 1 г 19+ о 1 г +Тг+РЬг 2 +2 гй +Вй 5102 Т 102 2 г 02 А 1 Оз М 90 СаР Ю плавки 24 - 25 10 27 10 28 2,8 16 8 20,5 15 0,7 6 24 13 0,5 35 5 П р и м е ч а н и е: Соотношение Фторидов и нитридов в их сумме равное. Табл и ца 2 Флюсы Показатели Ударная вязкость,кгс.м/см 14,2 8,5 16,1 Содержание кислорода, 3 0,045 0,029 0,033 Формула изобретения 3 - 9 Составитель М. Саленко Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор И. Ватрушкина Заказ 8410/18 Тираж 1153 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 41. Плавленый флюс для механизированной сварки преимущественно низкоуглеродистых среднелегированных сталей с пределом прочности более 75 кгс/мм, содержащий двуокись кремния, двуокись циркония, окись магния, окись алюминия и фтористый каль-. ций, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет увеличения силы тока и повышения ударной вязкости металла шва, флюс дополнительно содержит фториды магния, свинца и нитриды кремния, титана, циркония и бора при следующем соотношении компонентов, вес. %:Двуокись кремния 24 - 35 Двуокись циркония 11 - 25Окись магния 20,5 - 27 Окись алюминия 6 - 10 Фтористый кальций 10 - 15Фториды магния и свинцаНитриды кремния, титанациркония и бора 0,5 - 12. Флюс по и. 1, отличающийся тем, чтофториды магния и свинца введены в егосостав вместе или порознь в любых соотношениях.3. Флюс по пп. 1 и 2, отличающийся тем,что нитриды кремния, титана, циркония и40 бора введены в его состав вместе или порознь в любых соотношениях.4. Флюс по п. 1, отличающийся тем, чтоон дополнительно содержит двуокись титана в количестве 2,8 - 5 вес. %.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР598717, кл, В 23 К 35/36, 25.07.73.2, Патент ПНР64119, кл. 49 Ь 35/36,20.2.71 (прототип).