Порошковая проволока

( ) Изобрете лам для элект быть испол ьзородистых и Цель - повыш ного шва за ных примесей кости изготовл волоки (ПП). родистой оболо ты, содержаще О Я ПРОВОЛОКА относится к материаговой сварки и может для сварки низкоуглеолегированных сталей. качества металла свар- снижения в нем вредр и снижение трудоемшихты порошковой просостоит из низкоуглепорошкообразной шихпоненты при следующем ни ро ано низ ени чет п ияки и ком ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ 1 йй ОТКРЫТ ПИСАНИЕ И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Краснодарский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по монтажным и специальным строительным работам(56) Авторское свидетельство СССР1273225, кл. В 23 К 35/368, 10.11.84,Авторское свидетельство СССР923786, кл, В 23 К 35/36, 1982. соотношении, мас.оу: синтетический шлак (флюс) для рафинирования стали 40 - 60;лигатура железо-кремний-магний-кальцийлегирующие металлы 3 - 8; компонент, содержащий диоксид циркония 5 - 12; железный порошок - остальное. Коэффициент заполнения ПП составляет 30-+2 О, В качестве синтетического шлака (флюса) используют составы АНФ - 6 и АНФ - 1 П. Используют лигатуры, содержащие компоненты при следующем соотношении, мас.оу: кремний ( 40;магний 6 - 12; кальций 6 - 12; РЗМ 1 - 3;ванадий ( 10; марганец 25; железо остальное, или кремний ( 40; магний 6 - 12;кальций 6 - 12; РЗМ 1 - 3; хром ( 10; марганец 25; железо остальное. Введение в состав шихты ПП лигатуры с легирующими металлами приводит к связыванию свободного азота в нитриды. Удалению азота способствует и синтетический шлак флюс), Щ основой которого является флюорит. ПП с указанным содержанием компонентов шихты обеспечивает хорошее качество шва и сварочно-технологические свойства при небольшом (4) количестве компонентов. Это существенно снижает трудоемкость подготовки шихты и ее стоимость. 5 табл. ей+ 2,08 Хмл +ДРМ 2,где Х., Х, Хмп -мольная доля легирующегоэлемента;парциальное давление азота в газовой фазе;абсолютная температура. Добавление ванадия, хрома, марганца и РЗМ с лигатурами приводит к связыванию свободного азота в нитриды и это повышает стойкость порошковой проволоки к порообразованию. Удалению азота способствует и синтетический шлак (флюс), основой которого является флюорит (СаГ 2). Изобретение относится к материалам для электродуговой сварки и может быть использовано для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей.Цель изобретения - повышение качества металла сварного шва за счет снижения в нем вредных примесей и пор и снижение трудоемкости изготовления шихты порошковой проволоки.В качестве синтетического шлака (флюса может быть использован флюс марки АНФ - 6 состава, мас.%: СаР 2 66,2; СаО 2,0; А 120 з 29 6; ЯО 2 2 2, или флюс АНФ.1 П состава, мас.%: СаР 2 97,8; СаО 2,0; 5102 ( ( 0,1. Указанные флюсы широко применяются для рафинирования металла при электрошлаковом переплаве,В качестве лигатуры может быть использована выпускаемая металлургической промышленностью лигатура состава, мас,%: Я(40; Мдб - 12; Са 6 - 12; РЗМ 1 - 3; Ч ( 10; Мп 25; Ре остальное, или 51 ( 40; Мд 6 - 12; Са 6 - 12; РЗМ 1 - 3; Сг ( 10; Мп 25; Ре остальное.Компонентом, содержащим диоксид циркония, взят бадделеитовый (Уг 02) или цирконовый (юг%04) концентраты.Порошковая проволока с предлагаемым составом шихты обеспечивает высокую стойкость к порообразованию и низкую трудоемкость изготовления, имея небольшое количество компонентов.Такой эффект объясняется тем, что введение в состав шихты лигатуры с легирующими металлами ванадием, хромом, марганцем сложным образом Влияет на образование пор в металле шва. Растворимость азота в ферросплавах определяется уравнениями для систем на основе железа:При высоких температурах получают развитие обменные реакции флюорита с оксидом алюминия во флюсе АНФ - 6 или с аксидом кремния, получающегося при окислении кремния в лигатуре. Значения стандартного изменения энергии Гиббса при разных температурах рассчитаны из справочных данных. В табл. 1 дана энергия Гиббса реакций образования АГз и 8 Р 4.Энергия Гиббса по-разному изменяется с увеличением температуры и в данном случае свидетельствует о возможности образования летучих фторидов А 1 Гз и 8 Т 4, которые снижают парциальное давление азота в зоне сварочной дуги. Наличие в лигатуре легирующих металлов ванадия, хрома, марганца, РЗМ увеличивает растворимость азота в металле шва, а одновременное снижение парциального давления азота за счет высокого давления паров кальция, магния, летучих фторидов существенно повышает стойкость проволоки к порообразованию. Синтетический шлак (флюс) обеспечивает необходимую металлургическую обработку расплавленного металла и удовлетворительное формирование шва. Это позволило сократить количество компонентов шихты в два раза,Для получения порошковой проволоки по обычной технологии были изготовлены смеси ингредиентов,В табл. 2 приведены конкретные примеры составов порошковой проволоки,Каждый вариант использован для изготовления порошковой проволоки диаметром 2,8 мм трубчатой конструкции с коэффициентом заполнения 30+ 2,0%,Испытание вариантов проволоки выполнялии на пластинах размером 350 Х 150( Х 20 мм из стали ВСт 3 сп. В качестве оборудования для сварки применяли выпрямитель ВДУ - 504 и сварочный полуавтомат А - 765.Стойкость проволоки к порообразованию определяли путем выполнения наплавок на пластины на токе 400 А при различных напряжениях дуги. Критерием стойкости к порообразованию служило максимально допустимое напряжение дуги, при котором отсутствовали дефекты в виде пор. Результаты испытаний приведены в табл. 3. 10 15 20 25 30 35 4045 Испытания вариантов порошковой проволоки показали, что при введении синтетического шлака (флюса) более 60 мас.% 50 нарушается формирование шва, а менее 40 мас.% - ухудшаются защитные свойства шлакообразующей фазы. Увеличение литуры в шихте менее 3 мас.% не обеспечивает достаточную стойкость проволоки к порообразованию. гатуры свыше 8 мас.% снижает ударную55 вязкость металла шва, а содержание лига1000 2000 ЗСаР +А 1 Оз= ЗСаОА 1 Р 2 СаР +810 а= 2 СаО + 81 Р 1186,2 653,8 316,9 1290, 3 205,4 250,6 Таблица 2 Содержание компонентов, мас.7., в составе смеси 1 2 3 4 5 6 Компоненты Синтетический шлак(флюс)АНФ60 50 40 60 40 50 АНФ - 1 П В табл. 3 дано количество компонентов в шихте и стойкость проволок против порообразования.В табл. 4 дано содержание примесейв металле шва порошковых проволок.Характеристика трудоемкости изготовления порошковых проволок дана в табл. 5.Преимущество предлагаемой порошковойпроволоки заключается в меньшем количестве компонентов в шихте, в сокращении трудоемкости изготовления и, как следствие, в снижении стоимости порошковойпроволоки. Дополнительное преимуществовозникает в повышении качества металла шва при сокращении количества компонентов за счет снижения поступления вредных примесей (углерода, серы и фосфора),неизбежно вносимых в шов каждым компонентом (табл. 3).Трудоемкость изготовления предлагаемойшихты по сравнению с известной снижается, так как вместо 11 компонентов обработке (измельчению, мойке, сушке, просеиванию и т.д.) до составления шихты подлежат только 4 компонента предлагаемойшихты порошковой проволоки.Содержание вредных примесей в металлешва меньше, чем в известных составах,что обеспечивает повышенную работоспособность сварного шва,Испытания показали, что порошковые проволоки с указанными в табл. 2 составами шихты обеспечивают хорошие сварочнотехнологические свойства при сварке. Состав шихты проволок состоит из небольшогоколичества компонентов, что существенноснизило трудоемкость подготовки шихты и еестоимость. Высокая стойкость к порообразованию и широкий диапазон рабочих напряжений луги проволоки расширяет область ее применения, повышает качество металла шва. Порошковая проволока, преимущественно для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей, состоящая из низкоу Куглеродистой оболочки и порошкообразнои шихты, содержащей компонент с диоксидом циркония и железный порошок, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества металла сварного шва за счет 15 снижения в нем вредных примесей и пор,снижения трудоемкости изготовления шихты порошковой проволоки, состав шихты дополнительно содержит синтетический шлак (флюс) для рафинирования стали, лигатуру железо-кремний-магний-кальций-легирующие металлы из группы, содержащей ванадий, хром, марганец и редкоземельный металл, при следующем соотношении компонентов шихты, мас.о:Синтетический шлак25 (флюс) для рафинирования стали 40 - 60 Лигатура железо-крем- ний-магний-кальцийлегирующие металлыиз указаннойгруппыКомпонент, содержащийдиоксид циркония 5 - 12 Железный порошок Остальноепричем коэффициент заполнения порошковой проволоки составляет 30 +. 2 О,. кДжЭнергия Гиббса, -" , при тем- моль1425014 Продолжение табл, 2 Содержание компонентов, мас.7, в составе смеси Компоненты 1 23 4 5 6 Лигатурае-Я-М-Са-РЗМ-Мп ЛигатураРе-Бг-Мя-Са-РЗМ-Сг-Мп 5,5 3 радделеитовый кон 1 ентрат 12 1 ирконовый концентрат 12 железный порошок 36,5 25 47 36 47 Таблица 3 Стойкость Количествокомпонентов шихты Допустимое напряжение дуги, В, при котором отсутствуют поры Порошковаяпроволока против порообразования Удовлетворительная 28-34 Известная Предлагаемая 28-36 28-38 28-36 28-36 28-38 38-34 Высокая Удовлетворительная1425014 Таблица 4 Содержание примесей, Е, вметалле шва Количество газов Порошковаяпроволока Сера гфсмз/100 г 7. Фосфор Углерод 0,15 0,035 0,040 4,0 0,0098 Известная Предлагаемая 1 3,0 2,8 3,2 3,0 2,6 3,2 Т а б л и ц а 5 Стоимость 1 тпорошковойпроволоки,руб,Повышение трудоемкости изКоличество компонентов в шихте, шт Порошковаяпроволока готовления порошковой проволоки 7 20 728 Известная 30 742 700 Предлагаемая Составитель Н. ГершановаРедактор С. Пекарь Техред И. Верес Корректор С. ЧерниЗаказ 4722/14 Тираж 922 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4,О, 05 0,025 0,028 0,08 0,024 0,026 0,08 0,026 0,028 0,10 0,028 0,030 0,09 0,024 0,026 О, 10 0,028 0,028 0,0067 0,0069 0,007 0,006 0,008