Способ электрошлаковой сварки и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 91016 19) (11) 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГ)РИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗС)БРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ чко И,И. лаковой с,25-27,и. Й СВАР- ЩЕСТВектрошла - повыше(21) 4738159/27(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОШЛАКОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к элковй сварке, Цель изобретения Изобретение относится к электрошлаковой сварке и может быть использовано во всех отраслях машиностроения,Цель изобретения - повышение качества сварного соединения, стабилизация эдектроц)лакового процесса и повышение скорости сварки,Поставленная цель достигается при использовании дополнительного нагрева вихревыми токами как кромок свариваемого металла, так и материала шлаковой и металлической ванн изнутри разделки шва. Вихревыми токами в начальный период сварки осуществляется нагрев и расплавление материала шлаковой ванны (в разделку кромок шва над поперечной подкладкой между кромками и устройством засыпается флюс, и индуктор включается в цепь источника тока), нагрев поверхностей кромок свариваемого металла, нагрев расплавленного присадочного материала и материала шлаковой ванны В результате дополнительного ние качества сварного соединения, стабилизация электрошлакового процесса и повышение скорости сварки - достигается благодаря использованию дополнительного индукционного нагрева свариваемых кромок,шлаковой и металлической ванн. В результате дополнительного нагрева улучшается перемешивание шлаковой и металлической ванн, выравниваются температуры, улучшается процесс кристаллизаци Для осуществления нагрева на формирующем устройстве смонтирован индуктор с магнитопроводом и изоляцией неравномерной толщины, 2 с. и, ф-лы, 3 ил,нагрева выравнивается температура присадочного материала, повышается его жидко- текучесть, пеоемешивание с основнь 1 м металлом и качество соединения с ним после кристаллизации, Выравнивается также температура нижних слоев шлаковой ванны, повышается надежность расплавления г)рисадочного материала, кроме того вследствие выравнивания температуры и ее равномерного распределения в основном металле, в расплавленном присадочном металле и в шлаковой ванне снижается вероятность образования дефекта в виде непровара, снижается зависимость электрошлакового процесса от неравномерности работы источника тока и увеличивается скорость подачи электрода (присадочнаго материала), следовательно, скорость сваркиДля осуществления нагрева вихревьл 1 и таками служат соответствующие устройства. Для сварки швов со сквозной разделкой кромок, например стыковых с прямоуголь 1691016ной разделкой кромок, используется устройство, состоящее из формующих накладок, ограничивающих расплав, и индуктора,расположенного между этими накладками ивстроенного в них таким образо:1, что в процессе сварки индуктор постоянно находитсяв расплаве шлаковой и металлической ваннв плоскости раздела ванн, т,е, в горизонтальной плоскости. Индуктор состоит иэмедного (возможен и другой материал) водоохлаждаемого индуцирующегопровода,электротермостойкой изоляции, защитнойтугоплавкой оболочки (и без нее), можетиметь магнитопровод с пазом, направленным вниз, или утолщение верхней части 15изоляции для направления энергии в нижнюю часть расплава. Режим работы индуктора подбирается электрически,Устройство для сварки швов с несквозной разделкой кромок, например кольцевых 20и стыковых с Ч-образной, фасонной разделками кромок или с замковым соединением,состоит из формующей накладки или кокиля-кристаллизатора с встроенным индуктором, погруженным в разделку шва (т,е, он 25отстоит от накладки или кристаллизаторакокиля на расстояние, достаточное для эффективного нагрева кромок, которое определяется по горячей глубинепроникновения вихревого тока, в свою очередь зависящей от частоты используемоготока),В отличие от известных индукторовпредлагаемый индуктор не только погруженв разделку кромок шва, а в процессе сварки 35и в расплав шлаковой и металлическойванн, но и расположен в вертикальной плоскости, что дает возможность прогреватькромки свариваемого металла, шлаковую иметаллическую ванны. Подобное положение встроенного индуктора позволяет разместить его в разделке кромок шва, ширинакоторой, как правило, не превышает 30 мм,Индуктор состоит из медного водоохлаждаемого индуцирующего провода, 45электротермостойкой изоляции, магнитопровода с пазом, направленным таким образом, что в процессе сварки основнойзоной действия индуктора являются шлаковая ванна в нижней части, стык свариваемых металлов и металлическая ванна,На фиг.1 изображена схема устройствадля электрошлаковой сварки шва с фасон-,ной разделкой кромок; на фиг.2 - разрезА-А на фиг,1, на фиг,З - устройство, вариант 55выполнения,Способ осуществляется следующим образом,На свариваемый металл 1 устанавливаются формующие ползуны 2 с астроенным индуктором 3, имеющим медный водоохлаждаемый индуцирующий провод 4, контактные колодки 5, электротермостойкую изоляцию 6, магнитопровод 7 и тугоплавкий защитный слой 8, Б начальный период сварки в пространство между кромками, индуктором и поперечной подкладкой (не изображена) засыпается флюс, индуктор включается в цепь, и осуществляется нагрев и расплавление флюса, После образования шлаковой ванны 9 осуществляется собственно электрошлаковый процесс: электрод 10, включенный в цепь источника тока, подается в шлаковую ванну, нагревается и плавится, присадочный материал, стекая по защитному слою, образует металлическ" ю ванну 11; после подогрева металлической ванны до рабочей температуры начинается перемещение устройсва вверх по разделке шва со скоростью сварки.Ориентировочные условия и параметры сварки: свари ваемыи металл сталь 14 ХМНДФР, толщина металла 50 мм, сварочный зазор 30 мм, сварочная проволока СвХГН 2 МЮ, флюс АНМ, сварка беэ колебания электрода, диамстр сварочного электрода 5 мм, глубина шлаковой ванны 60 - 70 мм, сухой вылет электрода 60-100 мм, скорость сварки 2,5 м/ч, скорость подачи электрода 190 м/ч, напряжение сварки 40 В, сила сварочного тока 510 А,Ориентировочные параметры для индуктора: наружный диаметр индуктирующего провода 8 мм, внутренний 5 мм, толщина электротермостойкой изоляции 2,5 мм, частота индуктирующего тока 2550 Гц, напряжение на колодках индуктора 11,5 В, ток в индукторе 780 А, горячая глубина проникновения вихревого тока 11 - 13 мм, расстояние наиболее удаленной поверхности индуцирующего провода от накладки 38-40 мм,При использовании устройства, показанного на фиг.З, способ осуществляется следующим образом, На свариваемый металл 1, подготовленный соответствующим образом, устанавливаются формующие накладки 2 с встроенным индуктором 3, имеющим медный водоохлаждаемый индуцирующий провод 4, контактные колодки 5 для присоединения к источнику тока, электротермостойкую изоляцию 6 и тугоплавкую защитную оболочку 8. В начальный период сварки в пространство между кромками, индуктором и нижней подкладкой (на рисунке не изображена) засыпают флюс в количестве, достаточном для наведения шлаковой ванны требуемой высоты, например 70 мм над верхней точкой индуктора, индуктор включается в цепь источника тока, и в результате теплового дей 169016ствия вихревых токов осугцествляется нагрев и расплавление сварочного флюса. После наведения шлаковой ванны 9 осуществляется элктрошлаковый пргцесс электрод 10, включе ный в цепь источника тока, подается в шла;овую ванну, нагревается, плавится и. стекая по защитному слою индуктора, оседает внизу, образуя металлическую ванну 11;индуктор, индуцируя вихревые токи, подогревает металлическую ван ну до оптимал ь ной температуры, нап ример 1540 ",. посл;- чего начинается перемещ-.ние фэрмусыих накладок вверх, металлическая ванна оплавляет основной металл, перемешивается с ним и затем, охлаждаясь, образует сварное соединение,Ориентировочнье параметры режима сварки: глуб.",на шлаковой ванны 60 - 70 мм, сухой вылет злектоода 70 - 100 мм, скорость поперечных колебании равна нулю, величина зазора 30 мм, скорость сварки 1,5 м/ч, напряжение сварки 45 В диаметр сварочного электрода 5 мм, скорость подачи электродной проволоки 225 м/ч, сила сварочного тока 580 А, свариваемый металл - сталь марки 14 Х 2 ГМР, сварочная проволока Св 10 ХГН 2 МЮ, флюс АНУ.Ориентировочные параметры режима для индуктора: наружный диаметр индуцирующего провода 10 мм, внутренний 5 мм, толщина электротермостойкой изоляции в нижней половине 2 мм, в верхней половине 12 мм, толщина тугоплавкого защитного слоя 1,5 мм, частота индуцирующего тока 2500 Гц, мощность индуктора 9 кВт, напряжение на зажимах колодках) индуктора 11 - 12 В, ток в индукторе 800 А,Применение изобретения обеспечивает следующие и реимущества: испол ьзование проволочных электродов без колебаний; снижение вероятности риска получения дефектов от остановки или неустойчивости электрошлакового процесса; гарантированное поддержание оптимального режима ме галлической ванны; стабилизация режиманагрева основного металла; уменьшение силы тока на сварочном электроде; увеличение сухого вылета электрода; увеличение диапазона регулирования режимов элект рошлаковой сварки; увеличение временного промежутка для смены электрода или наладки оборудования; возможность прерывистой сварки шва.Формула изобретения 15 1, Способ электрошлаковой сварки, прикотором в пространстве, ограниченном свариваемыми кромками и формирующим устройством, наводят шлаковую и металлическую ванны, используя для нагре ва шлаковой и металлической ванн и связываемых кромок джоулево тепло от проходящего между электродом и изделием тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества сварного соединения, 25 стабилизации электрошлакового процессаи повышения скорости сварки, осуществляют дополнительный индукционный нагрев свариваемых кромок и шлаковой ванны источником, который располагают между сва риваемыми кромками.2. Устройство для электрошлаковойсварки, содержащее формирующий ползун с установленным на нем дополнительным устройством для воздействия на шлаковую 35 ванну, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, вкачестве дополнительного устройства на ползуне закреплен индуктор с изоляцией неравномерной толщины и магнитопроводом, установленным на рабочей поверхно сти ползуна.1691016 Вода Вода Составитель Т.Арест Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор М,ШарошиПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3888 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5