Плавленый флюс для механизированной сварки

 

О П И С А Н И Е 975292

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.07.81 (21) 3320334/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

В 23 К 35/362

Государственный комитет

СССР (53) УДК 621.791..04 (088.8) Опубликовано 23.11.82. Бюллетень №43

Дата опубликования описания 28.11.82

Ilo делам изобретений и открытий

Б. А. Кох,Ю В. Фролов, В. Л. Руссо и А П.Королев,. -- -=., (72) Авторы изобретения

i" .Ленинградский ордена .Ленина ксрабдестроитсайный-институт (71) Заявитель (54) ПЛАВЛЕНЫЙ ФЛЮС ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ

СВАРКИ

Изобретение относится к области сварки, а именно к сварочным флюсам, и предназначено для сварки ответственных конструкций из ниэкоуглеродистых среднелетированных сталей.

Известен плавленый флюс для механизированной сварки, имеющий состав, вес. %

Окись кремния 10 — 20

Окись алюминия l4 — 19

Окись кальция 5 — 10

Окись марганца 5 — !2

Окись магния 12 — 16

Двуокись циркония 10 — 20

Фтористый кальций Остальное

Кроме того, флюс содержит двуокись титана и окислы других металлов (1).

Этот флюс вследствие наличия в нем i s окислов марганца, кальция и небольшого количества окиси магния не способен обеспечить требуемые вязкие и пластические свойства сварного шва при механизированной сварке среднелегированных сталей на повышенных токах. Это связано, прежде всего, с тем, что вследствие относительно низкого содержания окислов магния и относительно высокого — окислов марганца и других уменьшается поверхностное натяжение на границе металл — включение и затрудняется удаление оксидных (неметаллических) включений из сварочной ванны.

Известен также плавленый флюс (2) для механизированной сварки, имеющий следующий состав, вес.

Окись кремния 15 — 26

Окись кальция 15

Окись магния 15 — 30

Фтористый кальций 15 — 25

Окись алюминия 20 — 35

Двуокись циркония 2 — 10

Окись хрома 2 — 8.

Однако и этот флюс при сварке сталей с пределом прочности более 75 кгс/мм не позволяет осуществлять сварку при высокой силе тока, обеспечивая при этом достаточно высокую ударную вязкость сварного соединения.

Целью изобретения является повышение производительности за счет увеличения силы тока и получения при этом металла шва с высокой ударной вязкостью.

Для достижения указанной цели флюс, в состав которого входят двуокись нремния, двуокись циркония, окись магния, окись алюминия, фтористый кальций, согласно

975292 изобретению дополнительно содержит фториды магния, свинца и нитриды кремния, циркония, титана и бора при следующем соотношении компонентов, вес. %: двуокись кремния 24 — 35, двуокись циркония 11—

25, окись магния 20,5 — 27, окись алюминия

6 — 10, фтористый кальций 10 — 15, фториды магния и свинца 3 — 9, нитриды кремния, титана, циркония и бора 0,5 — 1.

При этом фториды магния и свинца введены в его состав вместе или порознь в любых соотношениях.

Кроме того, нитриды кремния, титана, циркония и бора введены в его состав вместе или порознь в любых соотношениях.

Флюс может содержать 2,8 — 5 вес. %двуокиси титана. 15

Проведенные исследования показываюг, что фториды магния и свинца в предлагаемом флюсе позволяют очистить металл шва от неметаллических включений и снизить тем самым содержание кислорода в шве, что особенно важно при использовании повышенных сварочных токов, когда возрастает вероятность запутывания частиц шлака в металле. Дополнительное рафи нирующее действие названных фторидов объясняется следующим образом. Фториды магния и свин- 25 ца в сочетании с фтористым кальцием уменьшают вязкость расплавленного шлака, благодаря чему частички продуктов раскисления «прилипают» к эмульгированным в металле каплям окисно-фторидного шлака. В зо результате этого облегчается и ускоряется процесс удаления оксидных включений из сварочной ванны и снижается содержание кислорода в шве, что и позволяет улучшить ударную вязкость сварного шва.

Действие фторидов магния и свинца при-, мерно одинаково, поэтому их можно вводить вместе или порознь в любых соотнош"ниях.

Как показывают исследования, введение этих фторидов в количествах, превышающих принятый верхний предел 9О/О, приводит к трудностям при производстве флюсов (вспу- "< чиванию расплава) и к ухудшению сварочно-технологических свойств флюсов.

Роль нитридов, вводимых в предлагаемый флюс, заключается в том, что, являясь тугоплавкими соединениями, они способству- 45 ют измельчению первичной структуры металла шва. Вследствии этого ударная вязкость сварных швов не снижается при использовании повышенных сварочных токов, вызывающих замедленное остывание металла и рост зерна. 50

Допустимое содержание двуокиси циркония в предлагаемой шлаковой системе, из которой исключены окислы марганца, железа, кальция и др., может достигать 21% и более без опасности снижения ударной вязкости металла шва. Это объясняется тем, что оксидные включения на основе двуокиси циркония; имея большое поверхностное натяжение на границе металл — включение, более интенсивно удаляются из сварочной ванны и смачиваются шлакам .;;учше, чем включения окислов кремнии а алюминия.

Также как и фторидь> магния и свинца, нитриды кремния, титана, циркония и бора можно вводить вместе или порознь в любых соотношениях.

Пример. Для получения флюса было приготовлено три разных состава, в которых изменяли концентрации ингредиентов. Каждый состав выплавляли в электрической печи с металлическим водоохлаждаемым кокилем.

Нитриды и фториды вводили последовательно в расплав в конце плавки по специальной технологии, предусматривающей перемешивание расплава. После грануляции флюсов водой производили их сушку при 400 С и просев на механических ситах. Составы флюсов приведены в табл. 1.

В качестве примера приводится использование предлагаемого флюса для сварки низкоуглеродистой среднелегированной стали 12ХН4МДА. Сварку производили на токах 950 †10 А и применяли проволоку марки Св-08ХН2ГМТА. Определение ударной вязкости шва производили при — -40 С. Из шва вырезали также образцы для определения содержания кислорода методом плавления в токе инертного газа. Полученные результаты приведены в табл. 2

Из результатов табл. 2 следует, что предложенный флюс в сочетании с низколегированной проволокой позволяет получать на токах более 900 А металл шва с высокой ударной вязкостью и низким содержанием кислорода. Это, в свою очередь, дает возможность повысить производительность за счет уменьшения глубины разделки и сокращения числа проходов без ущерба для качества сварных соединений.

Ожидаемый экономический эффект изобретения при сварке стали 12ХН4МДА толщиной 30 мм проволоками Св-08ХН21МТА и Св-07ХНЗМД составит 2 руб. на один погонный метр или 20 тыс. руб. на годовую программу при производстве сварных металлоконструкций в объеме 10 тыс. пог. м в год.

П редложенный флюс можно применять для сварки низкоуглеродистых среднелегированных сталей совместно с проволоками марок Св-08ХН2ГМТА, Св-10НЗГМТ, Св07ХНЗМД, Св-08ГСМТ и др.

975292

Таблица 1

Мцг,+ S И4+Т И+

РЬР +ZrN +BN

Si02 Ti02 Zr02 А1> 0з М90 CaF>

N плавки

24 — 25 10 27 10

28 2,8 16 8 20,5 15

0,7

6 24 13

0,5

5,5

35 5

П р и м е ч а н и е: Соотношение фторидов и нитридов в их сумме равное.

Табл и ца 2

Флюсы

Показатели

Ударная вязкость, кгс.м/см

14,2

8,5

16,1

Содержание кислорода, 3

0,045

0,029

0,033

Формула изобретения

3 — 9

Составитель М. Саленко

Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор И. Ватрушкина

Заказ 8410/18 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Плавленый флюс для механизированной сварки преимущественно низкоуглеродистых среднелегированных сталей с пределом прочности более 75 кгс/мм, содержащий двуокись кремния, двуокись циркония, окись магния, окись алюминия и фтористый каль-. ций, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет увеличения силы тока и повышения ударной вязкости металла шва, флюс дополнительно содержит фториды магния, свинца и нитриды кремния, титана, циркония и бора при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Двуокись кремния 24 — 35

Двуокись циркония 11 — 25

Окись магния 20,5 — 27

Окись алюминия 6 — 10

Фтористый кальций 10 — 15

Фториды магния и свинца

Нитриды кремния, титана циркония и бора 0,5 — 1

2. Флюс по и. 1, отличающийся тем, что фториды магния и свинца введены в его состав вместе или порознь в любых соотношениях.

3. Флюс по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что нитриды кремния, титана, циркония и

40 бора введены в его состав вместе или порознь в любых соотношениях.

4. Флюс по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит двуокись титана в количестве 2,8 — 5 вес. %.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 598717, кл. В 23 К 35/36, 25.07.73.

2. Патент ПНР № 64119, кл. 49 h 35/36, 20.! 2.71 (прототип) .