Керамический флюс для сварки низколегированных сталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 11 В 23 К 35/362 ания металл оскопичност шва и ум фвоса, в слителей ньшения г естве ко онентов - окжит ильменито с содеои силиый концентра двуокись ат марганца ведена в ви ини орденитут рудовогктроне мене при следующемтов, мас,%:оМагнезит оВолластониИльменитов онцентрат 12-.246-100,4-2,Э0,1 - 1,3иликат марганцаПлавиковый шпат ерромарганец иликокальцийАлюминиевый поро 0,1-0 шо Ма одержащий % с 1- азы 15-25ание ильмен2 силиката207 суммарганца, с 00 илико 1 51порошка рного со ого, 0( а к сод оставляе эыжаию плавико(72) И,К.Походня, Д.Ми В,В.Головко (71) Ордена Ленина иКрасного Знамени инстсварки им. Е,О,Патона (53) 621.791,04(088.8(56) . Векслер М.Ф., Елагин А.В.Сварочные материалы и их применениев строительстве. М Стройиздат,1976, с.93-101.2. Патент ВеликобританииУ 1377961, кл. С 7 М 18.12,74.3, Авторское свидетельство СССРВ 651927, кл. В 23 К 35/362, 21,08,74. Авторское свидетельство СССРУ 354964, кл, В 23 К 35/362,ОЭ;05.71 (прототип),(54) (57) КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛОС ДЛЯ СВА КИ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ, содер жащий магнезит обожженный, волласт нит, плавиковый шпат, ферромаргане силикокальций, алюминиевый порошок двуокись алюминия, компоненты - ок лители, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения отдели мости шлаковой корки при сварке в глубокую разделку, улучшения форми ЯО 1088904 атепиала, содержа- %о - фазы А 1203, отношении компонен божженный 25-35т 12-24й не менее 90 фА 1203причем суммарное содержтового концентрата и 1марганца составляет 1 Оное содержание ферромаркальция и алюминиевого2,5%, а отношение суммажания магнезита обожженА 10 и 1/2 волластонитн вого шпата1088904 15 20 35 Данный флюс обладает высокимй сварочно-технологическими свойствами, но не обеспечивает достаточно высо кой хладостойкости швов из-эа содержания во флюсе цирконового концентрата, который приводит к образованию большого количества неметаллических включений в металле шва, снижающих 50 вязкость сварного соединения.Известен керамический флюс для сварки низколегированных хладостойких сталей 1.4 , обеспечивающий высокую ударную вязкость сварных соединений при отрицательных температурах и имеющий следующий состав, вес.Х: 1Изобретение относится к сварочным материалам, точнее к флюсам для механизированной дуговой сварки.При сварке низколегированных сталей в тех случаях, когда к свар" 5 ным соединениям предъявляются повышенные требования в отношении хладостойкости металла шва, чаще всего применяются плавленные флюсы АН, АН - 1 7 М и др,1 ) .ООднако эти Флюсы не всегда обеспечивают высокие требования по ударной вязкости металла швов при низких температурах.Известен керамический флюс для сварки ответственных конструкций Г 2 , имеющий следующий состав, мас.%:Плавиковый шпат 6 - 8Карбонат кальция 30 - 35Волластонит 8 - 12Силикат кальция До 7Ферромарганец 1,6 - 2Ферросилиций 1,7 - 2,3Магнезит 14,5 -17,5 25Двуокись алюминия 3,5 - 4,5Железный порошок ОстальноеОднако указанный флюс имеет не.достаточно стабильные технологические свойства вследствие высокого со- З 0 держания мрамора и отсутствия МпО.Известен керамический флюс для сварки ответственных стальных конструкций Г 3.1, имеющий следующий состав, мас.7:Глинозем 16 - 28Плавиковый шпат 14 - 24Кварцевый песок 8 - 14Цирконовый концентрат 4 - 10Волластонит40Ферромарганец 4 - 7Рутиловый концентрат Остальное30 - 50 2 - 8 1 - 3 7 - 20 10 - 40 Магнезит Марганцевая рудаГематитПлавиковый шпатВолластонитГлинозем (двуокисьалюминия) 6. - 20Мрамор 5 - 12Алюминиевый порошок 0,5 - 3ферротитан 0,2 - 5Ферромарганец 0,2- 5Силикокальций 0- 3Ферромолибден 0,5 - 3Известный флюс, хотя и обеспечивает достаточно высокую хладостойкость металла швов, выполненных на низколегированных сталях ( А 30-60 Дж/см 2оНпри - 70 С), не нашел широкого применения из-за сравнительно невысоких его технологических свойств, трудной отделимости шлаковой корки при сварке первых проходов многослойных швов, выполненных в глубокой разделке, дефектов формирования (особенно при повышении скорости сварки),и высокой гигроскопичности флюса.В этом флюсе в качестве компонентов-окислителей применены мрамор,марганцевая руда и гематит. Наличие вэтом флюсе от 5 до 12 вес,Х мрамораприводит к интенсивному газовыделению в процессе сварки (из-за диссоциации мрамора), что ухудшает технологические свойства (формированиешвов и отделимость шлака, особеннопри сварке в глубокой разделке) и санитарно-гигиенические характеристики флюса. Использование в этом флюсе доступных сортов марганцевой руды неизбежно приводит к повьппению содержания фосфора в металле шва. Кроме того, применение во флюсе таких активных окислителей, как мрамор, высшие окислы железа - Ге 03 (гематит) и марганца - МпО (мар 2 ганцевая руда) создает высокоокислительную атмосферу в дуге, что требует интенсивного раскисления наплавленного металла, При этом дорогостоящие раскислители используются нерационально. Кроме того, в этом флюсе используется обычный глинозем, применяемый в сварочных материалах и поставляемый по ГОСТ 6912-64, Этот глинозем, представляющий собой нолиминеральную смесь различных модификаций А 120( А 103,- А 12 О г - А 12 03 1- А 12 0 ,6- А 1 0; Й- А 1205 / - А 10 и лильдо 30% с(- А 10 З ), является чрезвычайно гигроскопичным материалом.Он плохо смачивается жидким стеклом, что затрудняет процесс гранулирования керамических флюсов мето-,дом окомкования,Цель изобретения - улучшение отделимости шлаковой корки в сваркев глубокую разделку, улучшение формирования металла шва и уменьшениегигроскопичности флюса. 1 О Поставленная цель достигается тем, что керамический флюс для сварки низколегированных сталей, содержащий магнезит, обожженный, волластонит, плавиковый шпат, ферромарганец силикокальций, алюминиевый порошок, двуокись алюминия и компоненты-окислители, в качестве последних содержит ильменитовый концентрат и силикат марганца при этом двуокись алюминия введена в виде материала, содержащего не менее 90% о-фазы А 12 О а компоненты флюса взяты в следующем соотношении, мас.%:Магнезит обожженный25 - 35Волластонит 12 - 24.Плавиковый шпат 6 - 10Ферромарганец 0,4 - 2,3Силикокальций 0,1- 1,3Алюминиевый порошок О,1 - 0,8Ильменитовый кон 35 4 - 12 12- 24 центратСиликат марганцаМатериал, содержащийне менее 90% Ы-фазыА 120 З15 - 25 40причем суммарное содержание ильменитового концентрата и 1/2 силикатамарганца составляет 10-20 мас,%,суммарное содержание ферромарганца,силикокальция и алюминиевого поротка - 1,5-2,5 мас.%, а отношение суммарного содержания магнезита обожженного, о(-фазы А 120 и 1/2 волластонита к содержанию йлавикового шпатасоставляет 6,0-8,6%. 50В предлагаемом флюсе с целью сниЧжения его гигроскопичности и облегчения технологии изготовления (чтовходит в понятие сварочно-технологических свойств Флюса) применен компонент, содержащий не менее 95%.или высокопрокаленный глинозем). Кроме того, применено комплексное микролегирование.металла шва кальцием и алюминием с помощью силикокальция (до 1,3 мас.%) и алюминиевого порошка (до 0,8 мас.%), а также . дополнительное легирование марганцем за счет Ферромарганца, которое позволяет получать оптимальную структуру металла шва, основной составляющей которой является игольчатый феррит,.что обеспечивает высокую хладостойкость швов при сварке ряда низколегированных сталей, Введение в состав флюса ферротитана и ферросилиция (как в известном флюсе - прототипе) не поэволядт получить достаточного количества игольчатого Феррита в структуре металла швов, Легирование металла шва молибденом и никелем целесообразнее производить с помощью применения проволок, со-, держащих эти элементы, а не вводя Ферромолибден и никель во флюс (как это делается в известном флюсе-прототипе), так как значительные количества этих дорогостоящих компонентов неизбежно теряются в шлаковой корке.В предлагаемом флюсе в качестве компонентов-окислителей применены ильменитовый концентрат и силикат марганца, действие которых значительно слабее, чем мрамора, марганцевой руды и гематита, Ильменитовый концентрат в отличие от рутила не является дефицитным материалом. Суммарное содержание ильменитового концентрата и 1/2 силиката марганца 10-20 мас.%. Данного количества окислителей достаточно для создания условий перехода сульфидных включений пленочного типа в металле шва в глобулярные оксисульфиды, что способствует улучшению механических свойств сварного соединения.С целью снижения содержания кислорода в шве, ухуднающего вязкость металла, в состав флюса вводят рас.кислители. Наличие вышеуказанного количества раскислителей во флюсе обеспечивает получение оптимального химического состава металла шва,обладающего высокими механическими свойствамй при низких температурах, и является достаточным для раскисления металла сварочной ванны.Сварочно-технологические характеристики флюсов во многом определя-, ются их физико-химическими свойства1088904 ми. Одними из наиболее важных пока.зателей являются температура плавления шлака и его вязкость в расплавленном состоянии при температуре, близкой к температуре кристаллизации 5 металла шва. Вводимые в состав флюса такие шлакообразующие компоненты, как обожженный магнезит,электроплавленный корунд и частично волластонит, повышают температуру плавления флюса и вязкость шлака при 1600 С,а плавиковый шпат снижает как температуру пчавления флюса,таки вязкость шлака.В табл.1 приведены варианты состава флюса, которые подвергались5 испытаниям. Под этими флюсами были получены сварные соединения из низколегированных сталей 09 Г 2 С, 10 ХСНД и 15 Г 2 АФД псХимический состав и механические характеристики металла швов приведены в табл,2-4. Таблица 1 Содержание, мас.Е, в партии флюса, У Компоненты 34 27 31,2 32,7 Магнезит обожженный 20,7 18,5 21 22,5 15 25 12 24 12 16 12 16 12 Силикат марганцаВолластонит 18 16 Ильменитовыйконцентрат 12 8 Плавиковый шпат 7,3 8 2,3 1 0,1 0,8 0,1 0,5 1 О 1,4 0,4 Ферромарганец 1,5 0,8 0,6 0,5 Силикокальций 1,3 0,4 0,5 0,1 0,8 Алюминиевый порошок Корунд электроплавленный Как видно из приведенных данных, предлагаемый флюс имеет хорошие технологические свойства и обеспечивает высокий уровень ударной вяэкос" ти металла шва при отрицательных температурах. Флюс должен найти широкое применение для сварки ответственных узлов металлоконструкций из низколегированных сталей взамен керамического флюса 11, выбранного в качестве базового объекта. При этом будет получен значительный экономический эффект по сравнению с использованием базового объекта за счет снижения стоимости шихты флюса (отсутствия в ней ферромолибдена), возможности снижения трудоемкости сварки в результате более легкой отделимости шлаковой корки, возможности повышения производительности сварки,а также меньшего расхода флюса.1088904 Таблица 2Химический состав металла швов, полученных прй сваркепод поецлагаемым флюсом (мас.7) У партиифлюс Сварочная проволока Основнойметалл С Мп 8 Мо М 1 Сг Б Р 0,088 1,80 0,33 н/о 0,079 1,10 0,33 0,19 0,082 1,30 0,44 0,20 н/о 0,075 0,015 0,019 н/о 0,800 0,016 0,017 н/о 0,310 0,015 0,018 10 ХСНД СвГ 2 1 0,093 1,40 0,33 н/о 0,190,380 0,018 0,012 15 Г 2 АфД СвНМА 6 пс Таблица 3 Прочностные характеристики металла швов,испытуемым флюсом полученных при сварке подСварочная У партии Ьв, МПапроволока флюса 6 9 МПа Основнойметалл СвГ 2 4 . 562-575 457-462566460 ЗО,6-52,О 6767 6669 09 Г 2 С 65,0-66 О СвМХАСвХМСвНМА 65,827 0-27,5 61,0-62,0 427,3 61,524 0-21,3 59 9-59,9 2290 59,926,6-33,3 66,0-69,8 10 ХСНД Св68,4 32,0 226 3-54,О 51,0с 86-61 9 0-2 О,6 51,0 60-76 5 Г 2 АФД пс Св00 0,0 П ные испытаний не менееСТ 6996-66 тип П.нимальное и максимальноезначение результатов м чан е: В таблице приведены дан чем трех образцов по ГО В числителе показаны ми о а в знаменателе среднее испытаний образцов.088904 Таблица 4 Ударняая вязкость металла швов, лолученных при сварке под испытуемым флюсомАн Дж/см при температуре, Со У партиифлюса Сварочная проволока Основнойметалл-62 37-15 15 Г 2 АФД пс СвНМА В таблице приведены данные не менобразцов по ГОСТ 6996-66 тип.У 1.В числителе показаны минимальноеа в знаменателе - среднее значенииспытаний образцов. римеча е чем т аксимальноеезультатов Составитель Т,АрестЛежнина Техред М,Надь Корректор А.Дзятк актор аказ 2784/12ВНИИПИ Гос Тираж 1037 Подписноударственного комитета СССРделам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб д п 113035, 4/5 лиал ППП " ент", г. Ужгород, ул. Проектная,