Шихта порошковой проволоки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 549 А 23 К 35 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТ 1 1 Цц ПРИ ГКНТ СССРОПИСАН ЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ.04 (088,8)кое свидетельство СССРкл, В 23 К 35/36, 19,01,81,ВОИ ПРОВОЛОКИ осится к сварке, а я сварки низколегиррозионно-стойких ия - улучшение каче- металла за счет адноломкости, рас(54) ШИХТА ПОРОШКО (57) Изобретение отн именно к материалам дл рованных атмосферок сталей, Цель изобретен ства наплавленного снижения порога его х едлагаемой по тигаемому эф ковой проволо й шпат, фер евый порошок окись никеля калиево-натри железный поро Изобретение относится к матер для сварки низколегированных атмо коррозионно-стойких сталей,Известна шихта порошковой про (типа ППВТУ 36-1904-76), содер плавиковый шпат, алюминиевый пор ферротитан, ферросилиций, окись н ферромарганец, карбонаты, калиевоевую глыбу, силикобарий, железный шок и магнезит. алам феро 1(,дваа 3(у олокижащая ошок, келя. атри- порозяты в след поненты мас, ф 4:ат Однако порошковая проволока с известной шихтой не позволяет производить сварку атмосферокорроэионно-стойких сталей с хромом, никелем и медью. Наличие большого количества плавикового шпата (60 - 700/ь) и наличие пылевидной части снижает коэффициент заполнения порошковой проволоки и ухудшает ее сварочно-технологические свойства,55-60 2,5-3,0 0,8-1,0 1,5-1,8 3,0-3,7 0,1-0,5 2,0-2,5 1,0-1,6 12-15 рошок(21) 4807238 (22) 27.06.90 (46) 07.05.92 (71) Днепр институт (72) И,Б.Пар зовой и А.С (53) 621.791 (56) Авто рс М 956204,ширения диапазона допустимых колебании рабочего напряжения дуги, а также снижения себестоимости порошковой проволоки и сбережения ресурсов полезных ископаемых. Шихта содержит следующие компоненты, мас.0: шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония 40 - 45; феррохром 2,5 - 2,0; медный порошок 0,8 - 1,0; алюминиевый порошок 1,5-1,8; ферротитан 2,0 - 3,5; ферросилиций 0,5 - 1,3; окись никеля 2,0 - 2,5; ферромарганец 1,0-1,6; карбонаты 12 - 15; железный порошок остальное, Шлак имеет следующий состав, мас. : кремнезем 0,5- 0,8; фторид кальция 93,0 - 96,0; металлический кальций 0,5-0,7; оксид кальция 2,0 - 4,895; цирконий 0,6 - 1,0; фосфор менее 0,002; сера менее 0,003. 2 табл,Наиболее близкой к пр технической сущности и дос фекту является шихта порош ки. содержащая плавиков рохром, медный и алюмини ферротитан, ферросилиций ферромарганец, карбонаты, евую глыбу, силикобарий и шок. Указанные комщих соотношениях Плавиковый шп Феррохром Медный порош Алюминиевый Ферротитан Ферросилиций Окись никеля Ферромаргане КарбонатыКалиево-натриеваяглыба 1,4 - 2,0 Силикобарий 0,4-0,6 Железныйпорошок Остальное Недостатком известной шихты является трудность равномерного заполнения ею оболочки проволоки вследствие наличия в ней большой (55-60 ) количества флюоритового концентрата, обогащаемого из природного сырья.Гранулометрический состав плавикового шпата в значительной мере определяют сыпучесть шихты и тем самым равномерность коэффициента заполнения проволоки, Вследствие истощения запасов плавиково-шпатовой руды плавиковый шпат (ГОСТ 4421 - 73, марки ФКС и ФФС) поставляется с нерегламентированным гранулометрическим составом, содержание в котором фракции 0,07 0,25 мм, необходимой для изготовления порошковой проволоки с известной шихтой, составляет 20-30 , Таким образом, при использовании плавикового шпата для изготовления порошковой проволоки в отсев его уходит около 75 , что обусловливает необходимость дополнительных поставок плавикового шпата, Кроме того, проволока с известной шихтой не обеспечивает порог хладноломкости ею металла при -20 С, предел допустимых колебаний рабочего напряжения дуги в процессе сварки узок и не превышает ЗВ.Целью изобретения является улучшение качества порошковой проволоки за счет снижения порога хладноломкости наплавленного металла, расширения диапазона допустимых колебаний рабочего напряжения дуги в процессе сварки, а также снижение себестоимости, сбережение ресурсов полезных ископаемых, более полное использование фторсодержащего материала. Поставленная цель достигается тем, чтов шихту, содержащую феррохром, медный иалюминиевый порошок, ферротитан, ферросилиций, окись никеля. ферромарганец,карбонаты и железный порошок, введеншлак, полученный при кальциетермическомвосстановлении тетрафторида цирконияпри следующем соотношения компонентов.мас о , Шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония Феррохром Медный порошок 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Алюминиевыйпорошок 1,5-1,8 Ферротитан 2,0-3,5 Ферросилиций 0,5 - 1,3 Окись никеля 2,0-2,5 Ферромарганец 1,0-1,6 Карбонаты 12-15Железныйпорошок Остальное Шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, в виде отходов химического производства имеет низкое содержание вредных примесей серы и фосфора (менее 0,003 и 0,002 соответственно), высокие концентрации фторида кальция (93 - 96 ), а также содержит легирующие элементы металлического кальция (0,5 - 0,7), циркония (0,6 - 1.0 ) и оксида кальция (2,0-4,895 ),Восстановление циркония, в результате чего образуется и фторид кальция, протекает по реакции ЕгГ ь 2(Са)=2 СаР 2+Ег. Поставляется этот шлак в виде кусков различного размера, при помоле которого на оптимальном режиме обеспечивается 75% фракции размером 0,07-0,25 мкм. Наличие в шлаке полученном при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, металлического кальция и циркония позволяет вывести силикобарий и калиево-натриевую глыбу, не снижая при этом устойчивость горения дуги. Присутствие в используемом шлаке циркония (0,6 - 1,0%) благотворно влияет на сварочно-технологические свойства проволоки, облегчает защиту зоны сварки от азота воздуха, позволяет снизить нижний предел содержания ферротитана до 2,0,. Содержание шлака, полученного при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, в сердечнике порошковой проволоки менее 40 не способствует в наплавленном металле снижению неметаллических включений, более 45 - снижает устойчивость горения дуги и ухудшает санитарно-гигиенические условия труда за счет большего выделения фторсодержащих газов. Уменьшение содержания в шихте феррохрома и медного порошка до количеств, меньших нижнего предела, приводит к недопустимому уменьшению перехода в металл шва хрома и меди, а повышение - к снижению ударной вязкости металла шва до значений, меньших 0.40 МДЖ/м при - 40 С,Надежность защиты зоны сварки обеспечивается введением в состав шихты как алюминиевого порошка и ферротитана, так и ферросилиция, которые, находясь в небольшом количестве в шихте, оказывают комплексное воздействие на азот и кислород, проникшие в жидкий металл, благодаря которому соединения алюминия, титана и кремния с азотом и кислородом в подавляющем большинстве удаляются в шлак, что обеспечивает высокие сварочно-технологические свойства проволоки. Введение их в шихту в количествах, меньших нижнего предела, не улучшает механические свойства металла шва, а повышение выше верхних пределов ухудшает механические свойства металла шва за счет наличия нитридов железа. Содержание окиси никеля выбрано таким, чтобы образовавшийся при плавлении шлак как можно более полно способствовал извлечению из жидкого металла оксидных и нитридных соединений, в которые связаны азот и кислород воздуха. Уменьшение содержания в шихте окиси никеля до количеств, меньших нижнего предела. не приводит к стабилизации никеля в металле шва, а повышение - к снижению механических свойств металла шва,Ферромарганец относится к стабилизирующим и раскисляющим материалам, Уменьшение в шихте ферромарганца меньше нижнего предела не способствует стабилизации марганца в металле шва и уменьшению пористости шва. Повышение ферромарганца выше верхнего предела приводит к недопустимому повышению марганца в металле шва,Карбонаты в шихте присутствуют в качестве шлакообразующего, а также газообразующего материала для создания защитной газовой среды в зоне плавления, Защитное действие проявляется в снижение парциального давления вредных с металлургической точки зрения газов (азот, водород) путем их оттеснения от поверхности расплавленного металла или связывания в нерастворимые в металле соединения (например, фторводород), Образование сварочного шлака при сварке порошковой проволоки имеет, кроме обычных металлургических функций, и технологический характер, так как шлак участвует в образовании сварного шва, Содержание карбоната в количестве меньше нижнего предела не обеспечивает покрытие жидкого металла капель и ванны образовавшимся шлаком, что снижает качество сварных соединений, а содержание карбоната в шихте выше верхнего предела способствует образованию пористости металла шва,Железный порошок, являющийся обязательным компонентом большинства порошковых проволок, участвует в образовании сварного шва, повышая производительность процесса,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В лабораторных условиях изготовлена по серийной технологии опытно-промышленная партия порошковой проволоки марки ППВ - 5 К с предлагаемой и известной шихтами. Оболочка проволоки профилировалась из ленты размером 0,3 х 12 мм, конструкция оболочки - однозагибная, коэффициент заполнения 28 ч . Состав шихты приведен в табл. 1.Выбор состава шихты обусловлен технологией сварки низколегированных атмосферокоррозионно-стойких сталей.При использовании в качестве фторсодержащего материала шлака, полученного .при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, в предлагаемой шихте для изготовления порошковой проволоки просев его с фракцией 0,07 - 0,25 мм составил 75 , тогда как при использовании плавикового шпата в известной шихте просев его с указанной фракцией составил всего 25 .В идентичных условиях проведены сопоставительные испытания порошковой проволоки марки ППВ - 5 К с предлагаемой шихтой по вариантам 1 - 5 и известной шихтой при сварке стали 8 ХНД,Содержание серы и фосфора более низкое и составило соответственно 0,008-0,010 и 0,012 - 0,016 , а порог хладноломкости наплавленного металла ниже - (-35)-(45 С), Предел допустимых колебаний рабочего напряжения дуги в процессе сварки для проволоки с предлагаемой шихтой шире, чем у прототипа, и составлял не менее 4 В, что способствует предотвращению пористости в металле шва.Основные показатели испытания приведены в табл. 2,Таким образом, положительный эффект от использования изобретения заключается в сбережении ресурсов полезных ископаемых, более полном использовании фторсодержащего материала, улучшении качества порошковой проволоки за счет снижения порога хладноломкости наплавляемого ею металла и расширения диапазона допустимых колебаний рабочего напряжения дуги в процессе сварки;Формула изобретения Шихта порошковой проволоки, включающая фторид кальция, феррохром, медный и алюминиевый порошки, оксид никеля, ферросилиций, ферротитан, ферромарганец, карбонаты, железный порошок, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества наплавленного металла за счет снижения порога его хладноломкости, расширения диапазона допустимых колебаний рабочего напряжения дуги,.а также сниже1731549 2,0-2,51,0-1,612-15Остальное Оксид никеляФерромарганецКарбонатыЖелезный порошок 10 15 Таблица 1 хте мпонентьшихты предлагаемыи естной 39,02,40,7 40, 2,5 08 46,03,1 1,4 1,9 0,4,6 0,33.35 1,30,5 2,0 1,0 2,0 3,6 17 1,9 0,9 6,0 1 1,0 1,7 Железный по ош сталь ния себестоимости порошковой проволоки и сбережения ресурсов полезных ископаемых, фторид кальция введен в виде шлака, полученного при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, при следующем соотношении компонентов шихты, мас,%;Шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония 40-45Феррохром 2.5-3,0 Медный порошок 0.8.-1,0 Алюминиевый порошок 1.5-1,8 Ферротитан 2,0-3,5 Ферросилиций 0,5- 1,3 Плэвиковый шпат Шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония Феррохром Медный порошок Алюминиевый порошок Окись никеля Ферросилиций Ферротитан Ферромарганец Силикобарий Карбонаты Калиево-натриевая глыбапричем шлак, полученный при кальциетермическом восстановлении тетрафторида циркония, имеет следующий состав, мас.;Кремнезем 0,5-0,8Фторид кальция . 93,0 - 96,0Металлический кальций 0,5 - 0,7Оксид кальция 2,0 - 4,895Цирконий 0,6 - 1.0Фосфор Менее 0,002Сера Менее 0,003