SU1606297A1 - Flux for electric arc welding and surfacing - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сварке, в частности к составам сварочных флюсов, используемых дл  сварки и наплавки низко- и среднелегированных сталей. Цель изобретени  - исключение выделений токсичных соединений фтора при сохранении стойкости наплавленного металла к порообразованию в процессе сварки и хорошей отделимости шлаковой корочки. Флюс имеет минимальную склонность к гидротации на воздухе. Флюс содержит, мас.%: SIO₂ 20-30The invention relates to welding, in particular to compositions of welding fluxes used for welding and surfacing of low and medium alloyed steels. The purpose of the invention is the elimination of toxic emissions of fluorine compounds while maintaining the resistance of the weld metal to pore formation during the welding process and good separability of the slag crust. Flux has a minimal tendency to hydration in air. Flux contains, wt%: SIO ₂ 20-30

AL₂O₃ 15-20AL ₂ O ₃ 15-20

FEO 3-6FEO 3-6

CAO 2-6CAO 2-6

MGO 15-20MGO 15-20

MNO 5-15MNO 5-15

TIO₂ 20-25. При этом сумма оксидов SIO₂, FEO, CAO, MNO превышает сумму оксидов AL₂O₃, MGO, а отношение оксидов TIO₂ к MGO составл ет 1,1-1,5. 1 табл.TIO ₂ 20-25. The sum of the oxides SIO ₂ , FEO, CAO, MNO exceeds the sum of oxides AL ₂ O ₃ , MGO, and the ratio of oxides TIO ₂ to MGO is 1.1-1.5. 1 tab.

Description

Изобретение относитс  к сварке, в частности к составам сварочных флюсов, используемых дл  сварки и наплавки низко- и среднелегированных сталей.The invention relates to welding, in particular to compositions of welding fluxes used for welding and surfacing of low and medium alloyed steels.

Целью изобретени   вл етс  обеспечение экологической чистоты при использовании флюса за счет исключени  выделений в процессе сварки токсичных соединений фтора при сохранении стойкости против порообразовани  и хорошей отделимости шлаковой корки.The aim of the invention is to ensure environmental cleanliness when using flux by eliminating emissions of toxic fluorine compounds in the process of welding while maintaining resistance to pore formation and good separation of the slag crust.

Снижение в составе флюса содержани  оксида кальци  и исключение фторида кальци  снижает склонность сварочных флюсов к гидратации. Кроме того, исключение фторида кальци  позвол ет избежать выделени  токсичного газа SiF в процессе сварки. Однако, при этом ухудшаетс  отделимостьThe decrease in the composition of the flux of calcium oxide and the exclusion of calcium fluoride reduces the tendency of welding fluxes to hydration. In addition, the exclusion of calcium fluoride avoids the release of toxic SiF gas during welding. However, separation deteriorates.

шлаковой корки с поверхности металла и снижаетс  стойкость против порообразовани  швов. Дл  обеспечени  требуемого уровн  стойкости металла шва против образовани  пор необходимо получить такое соотношение между катионами, образующими с кислородом ионную св зь (Са, Мд, Fe, Мп), и катионами, образующими с кислородом смешанную св зь (Si, А1), чтобы с одной стороны флюс обладал достаточной окислительной способностью дл  св зывани  водорода в зоне сварки, а с другой стороны окислительна  способность флюса не должна повышать интенсивность окислени  углерода в хвостовой части сварочной ванны . Кроме того, н еобходимо придать флюсу такое значение температурного интервала плавкости, который бы обеспечивал свободОslag crust from the metal surface and decreases the resistance to the formation of seams. To ensure the required level of resistance of the weld metal against the formation of pores, it is necessary to obtain such a ratio between the cations forming an ionic bond with oxygen (Ca, Md, Fe, Mn) and the cations forming a mixed bond with oxygen (Si, A1) to on the one hand, the flux possessed sufficient oxidizing ability to bind hydrogen in the welding zone, and on the other hand, the oxidizing ability of the flux should not increase the intensity of carbon oxidation in the tail section of the weld pool. In addition, it is necessary to give the flux a value of the temperature range of fusibility that would provide freedom

оabout

сwith

fOfO

ю VJyu vj

ное удаление газов в процессе кристаллизации металла сварного шва. Отношение Ti02 к МдО должно лежать в пределах 1,1-1,4, что позвол ет получить в процессе сварки, шлаковую корочку, обладающую значительным коэффициентом термического расширени , что приводит к самопроизвольному отделению шлаковой корочки с поверхности металла и ее частичной дезинтеграции. Невыполнение этих условий дл  предлагаемого состава флюса приводит к понижению химической активности флюса, повышению температуры плавлени  и сокращению температурного интервала плавкости, что ведет к насыщению металла шва газами, образованию пор и ухудшению формировани  шва. Кроме этого, если соотношение Ti02 к МдО превышает 1,4, то на поверхности металла сварного шва образуютс  шпиндели, что затрудн ет удаление шлаковой корочки и ухудшает внешний вид шва. Приведенные соотношени  окислов (ингредиентов ) при указанном количестве и содержании обеспечивают получение бездефектных швов при исключении выделений токсичных соединений фтора, сохран   минимальную склонность флюса к гидратации и самопроизвольное отделение шлаковой корочки с поверхности металла шва.removal of gases in the process of crystallization of the weld metal. The ratio of TiO2 to MDO should lie within the range of 1.1-1.4, which makes it possible to obtain, during the welding process, a slag crust with a significant thermal expansion coefficient, which leads to spontaneous separation of the slag crust from the metal surface and its partial disintegration. Failure to meet these conditions for the proposed composition of the flux leads to a decrease in the chemical activity of the flux, an increase in the melting temperature and a decrease in the fusibility temperature range, which leads to saturation of the weld metal with gases, the formation of pores and deterioration of the formation of the weld. In addition, if the ratio of TiO2 to MDO exceeds 1.4, then spindles form on the surface of the weld metal, which makes removal of the slag crust difficult and impairs the appearance of the weld. The given ratios of oxides (ingredients) with the specified amount and content ensure the production of defect-free seams with the exclusion of secretions of toxic fluorine compounds, retaining the minimal tendency of the flux to hydrate and spontaneous separation of the slag crust from the surface of the weld metal.

Дл  исследовани  свойств предлагаемого флюса были выплавлены опытные партии флюсов. При этом примен ли следующие сырьевые материалы; песок марки С-0702: глинозем марки 7-0; магнезит каустический СМ-2: концентрат марганцевый; рутиловый концентрат; флюорит, марка ФФС-97А; мрамор марки М-97Б. Указанные сырьевые материалы переплавл лись в дуговой печи до получени  гомогенного расплава, который затем гранулировали в воздушной камере . При этом образовывались однородные частицы стекловидного строени , темного цвета. Полученные зерна измельчали до 0,25-1,8 мм.To study the properties of the proposed flux, experimental batches of fluxes were smelted. The following raw materials were used; sand grade C-0702: alumina grade 7-0; caustic magnesite SM-2: manganese concentrate; rutile concentrate; fluorite, brand FSF-97A; marble brand M-97B. These raw materials were melted in an arc furnace to obtain a homogeneous melt, which was then pelletized in an air chamber. At the same time, homogeneous particles of vitreous, dark color were formed. The obtained grains were crushed to 0.25-1.8 mm.

Дл  оценки сварочно-технологических свойств выплавленных флюсов сваривали пластины толщиной 6 мм без разделки кромок из стали ВСт Зсп за один проход с полным проплавлением сварочной проволокой Св 08а диаметром 3 мм аппаратом ТС-17МУ на переменном токе, источник питани  ТДФ-1001. Режим сварки: напр жение дуги 31-33 В; сварочный ток 400-420 А; скорость сварки 32 м/ч.To evaluate the welding-technological properties of the melted fluxes, plates 6 mm thick were welded without edge cutting of VST steel in a single pass with full penetration by welding wire St. 08a with a diameter of 3 mm using an AC-17MU TC-100M device. Welding mode: arc voltage 31-33 V; welding current 400-420 A; welding speed 32 m / h.

В таблице приведены результаты испытаний флюсов разного состава.The table shows the results of testing fluxes of different composition.

Под каждым из исследуемых флюсов выполн ли сварку трех образцов. Сварные швы просвечивали на установке РУП-200, иThree samples were welded under each of the fluxes studied. Welds shone on the installation of RUP-200, and

по рентгеновским снимкам оценивали наличие или отсутствие пор. Внешний вид и формирование сварных швов определ ли по трехбалльной системе: хорошее формирование - гладка  блест ща  поверхность шва с плавными переходами от шва к основному металлу; удовлетворительное формирование - шов матовый, имеет  рко выраженный чешуйчатый характер, поверхность шваX-ray images evaluated the presence or absence of pores. The appearance and formation of welds was determined by a three-point system: good formation — a smooth, shiny weld surface with smooth transitions from the weld to the base metal; satisfactory formation - the seam is dull, has a pronounced scaly character, the surface of the seam

ровна ; неудовлетворительное формирование - шов имеет подрезы, наплывы, поверхность шва не ровна , имеет побито- сти.smooth; unsatisfactory formation - the seam has undercuts, sagging, the surface of the seam is not even, has beatings.

Отделимость шлаковой корки такжеSlag crust separation

оценивали по трехбальной системе: хороша  отделимость - шлакова  корочка самопроизвольно ртдел етс  без применени  механических усилий; удовлетворительна  отделимость- шлакова  корочка полностьюevaluated using a three-point system: good separation — slag crust spontaneously merged without the use of mechanical forces; satisfactory separability - slag crust completely

отдел етс  при постукивании молотком по образцу после сварки; неудовлетворительна  отделимость - шлакова  корочка прочно сцепл етс  с металлом шва, и ее можно удалить только с помощью зубила и молотка.separates when tapping with a hammer on the sample after welding; poor separability — the slag crust adheres firmly to the weld metal and can only be removed with a chisel and hammer.

Флюс Nk 1. Флюс предлагаемого состава с максимальным содержанием SI02, МдО, TI02, минимальным содержанием А120з, FeO, СаО, МпО и оптимальным значением соотношений.Flux Nk 1. The flux of the proposed composition with the maximum content of SI02, MDO, TI02, the minimum content of A1203, FeO, CaO, MpO and the optimal value of ratios.

Флюс 2. Флюс предлагемого состава с максимальным содержанием А120з, FeO, МпО, минимальным содержанием Si02, MgO, Ti02 и оптимальным значением соотношений .Flux 2. The flux of the proposed composition with the maximum content of Al 2 O 3, FeO, MpO, the minimum content of SiO2, MgO, TiO2 and the optimal value of ratios.

Флюс 3. Флюс предлагаемого состава с максимальным содержанием СаО и минимальным значением отношени  ТЮ2 к МдО. Флюс 4. Флюс предлагаемого состава с оптимальным содержанием окислов и максимальным значением отношени  ТЮ2 к МдО.Flux 3. Flux of the proposed composition with the maximum content of CaO and the minimum value of the ratio of TiO2 to MDO. Flux 4. Flux of the proposed composition with the optimum content of oxides and the maximum value of the ratio of TiO2 to MgO.

Флюс 5. Флюс предлагаемого состава с оптимальным содержанием окидлов и оптимальным значением соотношений.Flux 5. Flux of the proposed composition with the optimal content of caps and the optimal value of the ratios.

Флюс 6. Флюс с пониженным значением соотношени  Ti02 к МдО, с нарушением услови  по сумме окислов, что приводит к неудовлетворительной отделимости шлаковой корочки, а также наличию пористости .Flux 6. Flux with a low ratio of TiO2 to MDO, with a violation of the conditions on the amount of oxides, which leads to poor separation of the slag crust, as well as the presence of porosity.

Флюс 7. Флюс с повышенным значением суммы окислов А120з + МдО, что приводит к образованию пористости в сварных швах.Flux 7. Flux with a high value of the sum of oxides A1203 + MDO, which leads to the formation of porosity in the welds.

Флюс 8. Флюс с повышенным значение м отношени  Ti02 к МдО, что вызывает неудовлетворительное формирование сварного шва и неудовлетворительную отделимость шлаковой корочки.Flux 8. Flux with an increased value of the ratio of TiO2 to MDO, which causes unsatisfactory formation of the weld and unsatisfactory separation of the slag crust.

Флюс 9. Флюс с повышеннным содержанием Si02, MgO, TI02 с пониженным содержанием А120з, СаО, МпО. что приводит к неудовлетворительной отделимости шлаковой корочки.Flux 9. Flux with an increased content of Si02, MgO, TI02 with a reduced content of A1203, CaO, MpO. which leads to poor separation of the slag crust.

Флюс 10. Флюс с повышенным содержанием А120з, FeO и пониженным содержанием Si02, MgO, Ti02, что приводит к неудовлетворительному формированию сварного mtea и неудовлетворительной от- делимости шлаковой корочки.Flux 10. Flux with a high content of Al 2 O 3, FeO and a low content of SiO2, MgO, TiO2, which leads to unsatisfactory formation of welded mtea and unsatisfactory separability of the slag crust.

Флюс 11. Флюс с повышенным содержанием СаО и пониженным содержанием FeO, что вызывает неудовлетворительную отделимость шлаковой корочки.Flux 11. Flux with a high content of CaO and a low content of FeO, which causes unsatisfactory separation of the slag crust.

Предлагаемый флюс обладает экологической чистотой при высокой стойкости швов к порообразованию, хорошей отделимостью шлаковой корочки и низкой склонностью к гидратации, что позвол ет использовать его дл  сварки и наплавки широкого класса низко и среднелегиро- ванных сталей.The proposed flux is environmentally friendly with a high resistance of welds to pore formation, good slag crust separation and a low tendency to hydration, which allows it to be used for welding and surfacing of a wide class of low and medium alloyed steels.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Флюс дл  злектродуговой сварки и наплавки , содержащий диоксиды кремни  и титана, оксиды алюмини , железа, кальци , магни , марганца, отличающийс  тем, что, с целью исключени  выделений в процессе сварки токсичных соединений фтора при сохранении стойкости к порообразованию и хорошей отделимости шлаковой корки, флюс содержит компоненты в следующем соотношении , мае.%:A flux for arc welding and cladding containing silica and titanium dioxide, aluminum, iron, calcium, magnesium, manganese oxides, characterized in that, in order to eliminate toxic emissions of fluorine compounds during welding, while maintaining pore formation resistance and good separation of the slag crust, flux contains components in the following ratio, May.%: Диоксид кремни 20-30Silica 20-30 Оксид алюмини 15-20Aluminum oxide 15-20 Оксид железа.з-6Iron oxide. C-6 Оксид кальци 2-6Calcium Oxide 2-6 Оксид магни 15-20Magnesium oxide 15-20 Монооксид марганца5-15Manganese monoxide5-15 Диоксид титана20-25Titanium dioxide20-25 при этом сумма оксидов кремни , железа, кальци  и марганца превышает сумму оксидов алюмини  и магни , а отношение оксидов титана и магни  составл ет 1,1-1,5.wherein the sum of silicon, iron, calcium and manganese oxides exceeds the sum of aluminum oxides and magnesium oxides, and the ratio of titanium oxides and magnesium oxides is 1.1-1.5. Продолжение таблицыTable continuation