Состав электродного покрытия

 

Использование: сварка высокомарганцевых сталей со сталями перлитного класса. Сущность изобретения: состав покрытия содержит , мас.%: плавиковый шпат 7-10, слюду 2-3, марганец металлический 26-30, железный порошок 32-35, доломит 10-13, ильменитовый концентрат 12-15, лигатуру редкоземельных металлов на железнокремниевой основе 1-3. Отношение содержания марганца к ильменитовому концентрату 1,73-2,5. Отношение содержания лигатуры редкоземельных металлов к железному порошку 0,03-0,09. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 29

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4761918/08

{22) 20.11.89 (46) 23.07.92. Бюл. N 27 (71) Производственное объединение "Завод им, Малышева" и Харьковский автомобильно-дорожный институт (72) Г.В.Рюмин, H.А,Калин, Н.П.Антоненко, Е.В.Александрова, Л.М.Солонский. E.Ë.Ëåвицкий и Н,А, Тимченко (56) Авторское свидетельство СССР

М 592549, В 23 К 35/365, 21.04,75. (54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДНОГО ПОКРЬ1ТИЯ

Изобретение относится к области сварки, а именно к составу электродного покрытия, применяемого преимущественно для сварки высокомарганцевых сталей со сталями перлитного класса.

Целью изобретейия является повышение механических свойств сварных соединений (пластичность, предел прочности), а также рост сварочно-технологических свойств металла шва и электрода, Известное электродное покрытие, предназначенное для металлических электродов, применяемых при сварке разнородных сталей: высокомарганцевой типа

110Г13Л и стали 30Г, не обеспечивают высоких механических свойств сварному соединению и металлу шва, а также повышенных сварочно-технологических свойств. Так электродное покрытие, содержащее в своем составе следующие компоненты, мас.%:

Марганец металлический 16-21

Ыагнезит 8-12

„, lJ, I 748980 А1 (57) Использование: сварка высокомарганцевых сталей со сталями перлитного класса.

Сущность изобретения: состав покрытия содержит, мас.%; плавиковый шпат 7-10, слюду 2 — 3, марганец металлический 26 — 30, железный порошок 32-35, доломит 10 — 13, ильменитовый концентрат 12 — 15, лигатуру редкоземельных металлов на железнокремниевой основе 1 — 3, Отношение содержания марганца к ильменитовому концентрату 1,73 — 2,5, Отношение содержания лигатуры редкоземельных металлов к железному порошку 0,03 — 0,09. 2 табл.

Рутиловый концентрат 11-18

Плавиковыл шпат . 6-12

Железный порошок 35-52

Слюда 3-6, Введение в состав настоящего электродного йокрытия магнезита, имеющего одностадийную температуру диссоциации равную 525 С, не обеспечивает хорошее ©© формирование металла шва и отделяемости О шлаковой корки. Использование в качестве QO сердечника электрода стандартной прово- О локи Св-0&Х20Н9Г7Т предлагает дополнительную операцию, необходимую при изготовлении электродов, отжига, который выполняется перед процессом рубки проволоки на сердечники.

Высокое содержание в составе покрытия железного порошкэ — до 52%, способствует значительному насыщению металла шва водородом, в процессе проведения сварки, что резко снижает пластические свойства сварного соединения.

1748980

Наиболее совершенным по составу и свойствам является состав электродного покрытия, содержащий в своем составе следующие компоненты, мас,%:

Магнезит 5-9 5

Плавиковый шпат 8 — 12

Рутиловый концентрат 6 — 10

Гематит 3 — 7

Слюда 4 — 6

Марганец метал- . 10 лический 28-35

Железный порошок Остальное.

Однако наличие в составе настоящего электродного покрытия дефицитного рути- 15 лового концентрата, содержащего свыше

94% двуокиси титана (TiOz) экономически неоправдано, Известно, что рутиловый концентрат является шлакообразующим.компонентом и его можно заменить более 20 дешевыми, компонентами, например ильменитовым концентратом.

Введенный в состав электродного покрытия гематит в процессе сварки переходит в жидкую ванну в виде закиси железа 25

FeO. Наличие такого соединения в сварном шве не рекомендуется, особенно в изделиях, работающих с вибрационными нагрузками, например рештаки передвижных скребковых конвейеров, выполненных 30 сваркой. стали 110 Г13Л и стали ЗОГ, Для этих электродов в качестве сердеч ника предлагается проволока марки Св07Х20Н9Г7Т, которая содержит в своем составе титан, карбиды его повышают твер- 35 дость, а следовательно возникает необходимость проведения отжига.

Целью изобретения является повышение пластичности и предела прочности металла шва сварного соединения 40 высокомарганцевой стали со сталью перлитного класса, росту сварочно-технологических свойств и использования для изготовления электродов проволоки марки

Св-08Х20Н10Г6, 45

Цель достигается тем, что в состав электродного покрытия дополнительно вводятся доломит, ильменитовйй концентрат, лигатура с редкоземельными металлами на железо-кремниевой основе РЗМ, причем от- 50 имение металлическогомарганца к йльменитоаому концентрату равно 1,70-2,5. а отйошение железного порошка к лигатуре

РЗМ 0,03-0,09 при следующем соотношении компонентов, мас.%: 55

Плавиковый шпат 7 — 10

Слюда 2 — 3

Марганец металлический 26-30

Железный порошок 32-35

Доломит 10 — 13

Ильменитовый концентрат 12-15

Лигатур с редкоземельными металлами на железокремниевой основе (РЗМ) 1 — 3.

Лигатура марки ФСЗОРЗМЗО (TY14-5136-81). Доломит вводится в состав покрытия в количестве 10-13% с целью обеспечения более качественной и стабильной газовой защиты сварочной ванны от вредного воздействия атмосферного воздуха, В отличие от магнезита МцСОз, диссоциирующего при температуре 525 С, доломит состава СаМ9(СОз)2 диссоциирует в две стадии при температурах 500 и 890 С, что обеспечивает более качественную и стабильную газовую защиту в большем диапазоне температур сварочной дуги и как следствие повышает механические свойства металла шва, Кроме того, наличие в составе доломита щелочно-земельного металла Са улучшает рафинирующее воздействие образующегося шлака за счет образования окислов СаО и улучшает отделимость шлака за счет уменьшения окислительного потенциала шлака. При введении доломита в состав покрытия в количестве менее.10% не обеспечивается надежная газовая защита металла шва и ухудшаются механические свойства сварного соединения. При содержании доломита в составе покрытия более 13% увеличивается количество образующегося шлака, что ухудшает сварочно-технологические свойства электродов, кроме того повышается тугоплавкость покрытия, приводящая к образованию на конце электрода трубочки из нерасплавившегося покрытия, что затрудняет ведение процесса сварки короткой дугой, Йльменитовый концентрат вводится в состав электродного покрытия в количестве

12 — 15% в качестве шлакообразующего нейтрального стабилизирующего горения дуги компонейта. В отличие от рутила TiOz (9096 j); FeO (1,5 — 6%), который является шлакозащитный комйбнвнт, ильменит ЕеТ!Оз выполняет функцию шлакообразующего компонейта, Гни Температуре 560 С ильменит диссоциирует по уравнению

FeTiOz = FeO+ TIOz, При более высоких температурах идет реакция

Fe0= Fe+О, При понижении температуры закись железа восстанавливается и согласно закону

1748980 распределения переходит в шлак. Наличие

TiOz в ильмените увеличивает абсолютное весовое количество шлаковой фазы, снижает в ней концентрацию Fe0 и тем самым способствует переходу FeO из металла в шлак, Плавиковый шпат введен в состав электродного покрытия в количестве 710%. При содержании плавикового шпата более 10% возможно ухудшение горения сварочной дуги вследствие деионизирующего действия фтора, входящего в соединение СаЕ2.

При содержании плавикового шпата менее 7% в металле шва будет содержаться в значительном количестве водород, что вызовет ухудшение пластичности металла шва, образование пор и трещин. Введение в покрытие 2 — 3% слюды способствует устойчивости горения дуги, улучшает опрессовочные свойства, покрытия, Нижний предел содержания слюды 2% определяется началом заметного влияния на уменьшение разбрызгивания при сварке,, Марганец металлический в количестве

26 — 30% является основным компонентом, который вместе с марганцем, имеющимся в сварочной проволоке Св08Х20Н10Г6, обеспечивают получение металла шва, близкое по химическому составу высокомарганцевой стали 110Г13Л. Наличие в покрытии менее 26% марганца металлического способствует получению металла шва, имеющего структуру аустенит + мартенсит, при этом образуется наличие мартенситной сетки на границах аустенитных зерен и как следствие образование трещин.

Введение в состав электродного покрытия более 30% Мп приводит к тому, что в структуре наплавленного металла возникает е фаза, снижающая пластичность металла шва. Кроме того, повйшенное содержание в электродном покрытии марганца в процессе сварки способствует выделению значительного количества аэрозолей, что ухудшает гигиенические условия работы сварщика. Введение в состав электродного покрытия металлического марганца должно также обеспечивать отношение См /Ср, yi о2=1,70 — 2,5, что способствует увеличение технологической прочности направленного металла за счет связывания фосфора. имеющегося в стали

110Г13Л. Эакись железа, содержащаяся в ильменитовом концентрате при этом вступает в реакцию с фосфором

2(P) + 5(FeO) + 4(Са О) 4СаО PzOg + 5(Fej, Образующееся соединение тетракальциевого фосфора 4СаО Р20 переходит в шлак. При отношении CMn/CFe т 02 > 2,5 не весь фосфор связывается в тетракальцие5 вый фосфор, а большая его часть образует с марганцем сложную карбидофосфорну.о эвтектику, которая располагается по границам стали, что приводит к" возййкновенйю трещин, 10 Оптимальное отношение лигатуры с редкоземельными металлами на железо-кремниевой. основе Р3М и содержание железного порошка 0,03-0,09. При аком отношении указанйых кбййонентов обеапечи15 вается эффективное влияние настоящих

РЗМ (1-3%) на качество и механические свойства металла шва, Р3М обеспечивают раскисляющие, модифицирующее и микролегирующие воздействия, а также опти20 мальный переход железного порошка в металл шва, что обеспечивает рост ударной вязкости в пределах.20-22 кгсм/мм .

При отношение лигатуры Р3М к железному порошку менее 0,03 уменьшается их

25 раскисляющее и модифицирующее воздей ствие, вследствие роста перехода 3келезного порошка в металл шва; что снижает величину ударной вязкости. При увеличении отношения лигатуры РЗМ к железному по30 рошку более 0,09 происходит в процессе сварки засорение металла шва оксидами и нитридами РЗМ, а это также приводит к значительному снижению механическиМ свойств, пластичности и предела прочности.

35 Использование сварочной проволоки Св08Х20Н10Г6 позволяет сократить применение порошковых материалов и упростить технологический процесс изготовления сердечников электродов, отказавшись от пред40 варительного процесса отжига проволоки перед ее рубкой.

Таким образом, предложенный состав электродного покрытия обеспечивает получение металла шва повышенной пластич45 ности и пределом прочности при высоких сварочно-технологических свойствах, а также при заметном снижении использования дефицитных компонентов и упрощения технологии изготовления металлических элект50 родов.

Варианты состава электродного покрытия приведены в табл. 1, Механические и технологические свойства соста ва электродного покрыти приве55 дены в табл. 2.

Технологические испытания металлических электродов с предлагаемым составом электродного покрытия показали, что в процессе сварки обеспечивается устойчивое r6рение дуги, хорошее формирование

1748980 8

Таблица

Содержание компонентов в известном составе, Компоненты электродного . покрытия

Содержание компонейтов в предлагаемом составе, ва ианты элект о ов

Плавиковый шпет

Слюда

Марганец металлический

Железный порошок

Доломит

Ильменитовый концентрат

Лигатура с редкоземельными металлами на железо-кремниевой основе

Р3М железный по ошок

8,5

3,0.

27

13,5

10,0

2,5

26,0

32,0

11,55

15„0

9,0

3,0

28,9

32,1

10,0

14,0

2,95

0,092

3,0

0,093

3,0

0,09

Таблица 2

Характеристики и свойства электродов

Показатели ля ва ианта

Предел прочности, кгс/см

Ударная вязкость, кгс/см2

Оптимальное удлинение, llo на поверхности

14

3 — 4 на 15 см2

2 — 3 вЗТВ

h--3,5 на 150 мм

4 на частке150 мм

13

3 — 5 на 15 см

2-3 в 3ТВ

h - 3 на 150 мм

5 на частке 150 мм

Трещины поперечные

Непровары

Наплывы

Составйтель Г. Рюмин

Редактор И.Ванюшкин Техред M,Моргентал Корректор О,Кундрик

Заказ 2551 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

7 металла шва, незначительные по размерам участки непровара и наплывов, шлаковая корка удаляется хорошо с поверхности металла шва. Как видно из табл. 2, оптимальным является второй вариант состава 5 электродного покрытия, он обеспечивает высокие механические свойства металлу шва. Предлагаемый состав электродного покрытия не имеет дефицитных компонен. тов, что снижает затраты на его изготовле- 10 ние и повышает экономический эффект от его применения.

Формула изобретения

Состав электродного -покрытия для сварки высокомарганцевой стали со сталя- 15 ми перлитного класса, содержащий марганец металлический, плавиковый шпат, железный порошок; слюду, о1 л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения пластичности и предела прочности металла шва, а 20 также улучшения сварочно-технологических . свойств электродов при нанесении покрытия на стержень иэ сварочной проволоки Св

- 08Х20Н10Г6, состав дополнительно содержит доломит, ильменитовый концентрат и лигатуру редкоземельных металлов на железо-кремниевой основе, при следующем соотношении компонентов, мас.

Плавиковый шпат 7-10

Слюда 2-3

Марганец метал-. лический 26-30

Железный порошок 32-35

Доломит: . 10-13

Ильменитовый концентрат " 12-15

Лигатура редкоземельных металлов йа железо-крем-. ниевой основе 1 — 3, причем отношение содержаний марганца металлического и ильменитового концентрата составляет 1,73-2,5, а отношение содержаний лигатуры, редкоземельных металлов на железо-кремниевой основе и железного порошка составляет 0,03 — 0,09.