Состав электродного покрытия

)5 ЕН ВТОРИЧНОМУ ЕТЕЛЬСТВУ 21) 467668 22) 11.04.46) 07.03, 71) Крамат Бюл. Р 9кий индустриальныи кр циркорроарга-. институт (72) В,Д.Кас В.В.Зайцева (53) 621.791 (56) Авторск Р 927462, кл 18.04,80,в, А.А.Кузнецов,Л.В.Бондаренко4 (088.8)свидетельство СССРВ 23 К 35/365,5,006 е видетельство ССС В 23 К 35/365, торское3065, к.83СОСТЛВИзобретнно к 1(0 11 01.0 (54) (57) а им ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЫТИ ение относится к сва е ости- с арочным электроднымсварки малоуглеродис окрыт 23, 6 5, 5-7, 0 файф 12,4-13, 7 СЙ 4,2-4,8 фЭ 1,9-2,3 , Ю 3,2-5,2 3 О, 2-0, 8 ьеаа Остальное (ДА 10 Ре,( Ма 20 Из в час покры бретени относится составам э еняемых пр оуглеродис талей.етения я -техноло к сварке,лектродныхимущественноых и низконости ий, л рки м анных я К,О СаО И 80 ТдО Б 1.0 легир ью изоб сварочн вляется повыгическихчества напла нени своиств электрода иленного металла. ется тем,держащееерротитанковыйнефелин. явля поли ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗО Поставленная цель досто электродное покрытие,мрамор, двуокись циркония,ферросилиций, марганец, плавинпат, дополнительно содержитполевонпатовый продукт.Нефелин - полевонпатовый продуктется отходом процесса обогащениметаллических руд и имеет следущий химический состав, маа.%: тых и низколегированных сталей.Цель - повышение сварочно-технолгических свойств электрода и качества наплавленного металла. Потие содержит (в мас.%) двуокисьния 3-5. плавиковый шпат 5-7; фетитан 10-14, ферросилиций 2-4, мнец 3-4, нефелин-полевошпатовыйдукт 30-36, диборид ванадия 2-3,нитрид-акриловую кислоту 0,012-0стирол 0,012-0,020; диаллилфтала0,06-0.01, пероксид бензоила 0,00,001; мрамор остальное. Покрытипозволяет увеличить срок хранениэлектрода, увеличить стойкость пртив порообразования, а также плческие и прочностные свойства металла нва. 2 табл. Введение в состав электродного покрытия легкоплавкого нефелин-поливонпатового продукта снижает темпера - туру плавления покрытия и обеспечивает мелкокапельный перенос электродного металла.вЛьБлагодаря наличию в нефелин-полевонпатовом продукте СаО, К 20,НаО обеспечивается основность образующегося шлака, увеличивается ее разжижаю-. цая способность, обеспечивается бо 1632715леераннее формирование шлака с по-,.вышенными рафинирующими свойствами,Окись магния МдО как и окиси кальция, калия и натрия повышает основность шлака, однако в отличие отСаО, НаО, К) она выполняет рядспецифических функций, связанных смодифицирующим взаимодействием наазот и нитридные включения, а именнопроисходит образование в металле шванитридов магния за счет восстановления магния и взаимодействия его сазотом. Окислы магния взаимодействуют с кислородом металла, т.е. магнийдействует как раскислитель,что обеспечивает резкое повышение десульфирую- ,";щей способности,Наличие Ре О способствует получению металла шва с низким содержаниемнеметаллических включений без снижения рафинирующей способности от серыэа счет торможения кремневосстановительного процесса, протекающего на:границе шлак-металл, при наличии в 25шкале окислов кремния. Кроме того,в процессе проходит обогащение. шлакаионами О , с ростом которых повышаетЯся активность ионов серы Б . Присутствие окислов железа на границе межфазной поверхности препятствует распространению водорода в жидкий металлсварочной ванны.Наличие окиси алюминия способствует улучшению физико-химическихсвойств образующегося шлака, понижа 35,ет азотнопоглотительную способностьшлака и способствует получению в металле шва низкого содержания азота.Благодаря наличию в нефелин-полевошпатовомпродукте двуокиси кремниянаблюдается уменьшение содержанияазота в металле шва за счет образования кремнекислородных анионов.Высокое содержание окислов щелочных .и щелочно-земельных элементовв составе нефелин-полевошпатового продукта способствует повышению устойчивости горения дуги.Резкое снижение в составе электродйого покрытия плавикового шпата -50источника вредных выделений фторав окружающую .среду за счет введениянефелин-полевошцатового продуктауменьшает выделение фторидных газов и снижает токсичность электродов.ВПолучить укаэанную шлаковую систему путем введения в покрытие отдельных окислов при сохранении хороших сварочно-технологических свойствэлектрода затруднительно, посколькуувеличивается неравномерность плавле-.ния электродов и нарушается стабильность горения дуги.Нефелин-полевошпатовый продукт ненаходит должного применения в народном хозяйстве и, в основном, вывозится в отвалы, ухудшая тем самымэкологию окружающей среды,иборид ванадия выпускается согласно ТУ ЗП-69. Его использованиев сварочном производстве неизвестно.Введение диборида ванадия повышаетвероятность образования комплексныххимических соединений, вызывающихрост неметаллических частичек в сварочной ванне и последующие их всплывания, что улучшает очистку металлаот серы и фосфора. Кроме того, металлшва легируется ванадием, при этомзначительно повышаются пластическиесвойства стали, поскольку металл имеет более равномерную и мелкозернистую структуру,Нитрил акриловой кислоты представляет собой жидкость, используется дляпроизводства синтетических волокон.Стирол представляет собой жидкость,используется для получения полистирола.Диаллилфталат представляет собойжидкость, используется для производства органического стекла, Пероксидбензоила представляет собой порошок,применяется в производстве полимеровна основе винильных мономеров в качестве инициатора процесса радикальной полимеризации. В данном случаесовместное использование нитрида ак1риловой кислоты, стирола,диаллилфталата и перокисда бензоила позволяетлповысить сварочно-технологическиесвойства электродов. Указанный положительный эффект, получаемый от использования этих ингредиентов, достигается за счет образования на поверхности электрода тонкой водозащитнойпленки, которая после тепловой обработки надежно предохраняет электродное покрытие от контакта с влажнойатмосферой.Введение нефелин-полевошпатовогопродукта наиболее целесообразно вдиапазоне 30-36 мас,Е, поскольку еговоздействие в процессе сварки, какбыло указано выше, многопланово икаждая его составляющая выполняет ос50 516327новную и подчиненную роль. При егоиспользовании менее 30 мас.Х, например 28 мас. ., не обеспечивается требуемая вязкость шлака, а при содержании его более 36 мас,например538 мас.%, шлак становится сильно1жидкотекучим, плохо покрывающим валик.Наиболее оптимальное содержаниедиборида ванадия в покрытии составляет 2-3,5 мас.%. Введение его менее2 мас. ,например 1 мас. , не обеспечивает достаточного легированияметалла шва и повышения его пластических свойств. При содержании дибори да ванадия свыше 3,5 мас.например,5 мас.%, ухудшается отделимость шлаковой корки. Введение нитрила акриловойкислоты в количестве 0,012 -0,020 мас.% стирола в количестве 200,012-0,020 мас.% и диаллилфталатав количестве 0,06-0,01 мас,% позволя,ет получить после тепловой обработки тонкую пленку сополимера с составом, близким к исходному соотношению в мономерной смеси, так какпредлагаемые соотношения находятсявблизи граничного азеотропа. Привведении нитрила акриловой кислоты,стирола и диаллилфталата менее указанных более указанных величин снижается стойкость против порообразования в результате деструкции органической составляющей покрытия.Пероксид бензоила в количествах(0,0006-0,001 мас.%) наиболее эффективно в составе покрытия, Являясьинициатором полимеризации системынитрил акриловой кислоты, стирол-диаллилфталат, пероксид бензоила при мень ших содержаниях, например 0,0004 мас. ,увеличивается длительность процессаполимеризации, а при больших содержаниях, например, 0,0012 мас. , увеличивается скорость затвердевания мономерной системы, что сужает технологи-,ческий интервал живучести мономернойсмеси.Введение ферротитана в количестве 10-14 мас.ферросилиция в количестве 2-4 мас.%. марганца в количестве 3-4 мас.% и обеспечивает достаточное раскисление сварочной ванны.При введении двуокиси циркония менее 3 мас.%, например 2 мас. , ухудшаются сварочно-технологические свой 55ства, а более 5 мас. , например6 мас.приводит к снижению рафинирующей способности шлака,15ьВведение традиционного газообразующего компонента - мрамора в ука-занном диапазоне диктуется условиями надежной экранизации металла шва и капель электродного металла от воздействия атмосферы.Введение плавикового шлака в указанном количестве связано с требуемой жидкотекучестью шлака при минимально возможной токсичности электрода.Конкретные составы электродного покрытия приведены в табл. 1. гИзготавливают электроды по указанным пяти составам. Двуокись.циркония, плавиковый шпат, ферротитан, ферросилиций, марганец, нефелии-полевошпатовый продукт, диборидванадия, мрамор перемешивают междусобой и с жидким калиево-натриевымстеклом с модулем 2.2-3,0 плотностью1,25-1,30 мг/м . Покрытия наносятна металлические стержни из проволоки марки Св,8 А ф 4 мм и методом опрессовки с последующей сушкойпри 250-300 фС в течение 2-2,5 ч. Вемкость помещают нитрил акриловойкислоты, стирол диаллилфталат, пероксид бензоила и перемешивают в течение 5-7 мин. Полученные электродыобрабатывают погружением в эту емкость на 1-2 с, Тепловую обработкуэлектродов ведут при 70-80 С в течение 2 ч,Сваривают стальные пластины размером 200 х 50 х 10 мм. В качестве источника питания используют трансформаторТДС. Сила сварочного тока находится в пределах 160-200 А.Для количественной оценки проводят исследования стойкости противпорообразования, содержания вредныхпримесей в металле сварного шва иего механических свойствах.Стойкость противпорообразованияэлектродов определяют по следующейметодике. Вовыфрезерованные в пластинах канавки засыпают ржавчину,распределяя ее по длине канавки участками по 100 мм, первый участок - безржавчины, второй участок - 100 мгна 100 мм шва, третий участок 200 мг на 100 мм шва, и тд. Проводят наплавку валика и определяют минимальное количество ржавчины на100 мм шва, при котором образуютсяпоры, Наплавку производят сразу пос16327 ле изготовления электродов (вариант А) и через 16 месяцев после их вмлеяивания в неотапливаемом помещении (не предназначенном для хране 5 ния электродов) (вариант Б).Содержание серы и фосфора в наплавленных образцах определяют химическим способом. Механические свойства определяли .по ГОСТ 9474-78. Полученные результаты испытаний приведены ;:и табл.2.Таким образом, электроды составов 2-4 обладают более высоким качеством металла сварного шва, увеличением срока хранения в сравнении с известным электродом. 30-36 2-3,5 Формула и з о б р е т е н и я20 Состав электродного покрытия для сварки малоуглеродистых и низколегированных сталей, содержащий мрамор, плавиковый ипат, двуокись циркония,25 Та блица 1 Содержание компонентов, масХ, в составе1 Компоненты 3 4 5 Двуокись цирконияПлавиковый ипатФерротитанФерросилицийМарганец 12 10 16 5 38 36 33 28 30 3,5 0,008 0,012 0,016 0,020 0,024 0,016 0,008 0,012 0,020 0,024 0,06 0,04 0,08 0,01 0,0120,0012 0,0004 0,000635,9 и 36 34,9154 0,0008 0,001 Нефелин-полевошлатовыйпродукт Диборид ванадияНитрил акриловой кислотыСтиролЛиаллилфталатПероксид бензоилаМрамор ферротитан, ферросилиций, марганец, отличающийсятем., что, с целью повышения сварочно-технологических свойств электрода и качества металла шва, покрытие дополнительно содержит нефелин-полевошпатовый продукт, диборид ванадия, нитрил акриловой кислоты, стирол, диаллилфталат, пероксид бензоила при следующем соотношении компонентов, мас.7.:Плавиковый ипат 5-7 Двуокись циркония 3-5 Ферротитан 10-14 Ферросилиций 2-4 Марганец 3-4 Нефелин-полевошпатовыйпродуктДиборид ванадияНитрил акриловойкислоты 0)012-0,020Стирол О,012-0,020Диаллилфталат, 0,06-0,01 Пероксид бензоила 0,0006-0)001 Мрамор Остальйое 35 г 3872 Збф 449 34 ф 93881632715 Таблица 2 Показатели Вариант А Участок Стойкость против порообразования, мг ржавчины 500 400 500 500 600 Вариант Б Участок Стойкость против порообра зования, мг ржавчины 400 500 500 600 500 0.025 0,019 0,021 0,018 0,020 0,022 0,027 Содержание, 7. Я 0,029 0,023 0,021 22 27 29 27 23 520 585 600 565 205 530 218 210 205 185 1,5 Режим тепловой обработкиэлектродов с мономерами Т,С 70 702 0,5 75 80 80 Время, ч Составитель Т.Арест Редактор В.Бугренкова Техред М.Дидык Корректор С.ШекмарЗаказ 583 Тираж 514 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 1Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул . Гагарина, 101 РМеханические свойства 8,7.6 ,МПаа Н,Дщ/см 2 Технологический интервалживучести мономернойсмеси, ч Значения показателей составов 1 2 34 5