SU1748980A1 - Composition of electrode coating - Google Patents

Abstract

Использование: сварка высокомарганцевых сталей со стал ми перлитного класса. Сущность изобретени : состав покрыти  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 железно- кремниевой основе 1-3. Отношение содержани  марганца к ильменитовому концентрату 1,73-2,5. Отношение содержани  лигатуры редкоземельных металлов к железному порошку 0,03-0,09. 2 табл.Use: welding high-manganese steels with steel m pearlite class. The essence of the invention: the composition of the coating contains, wt.%: Fluorspar 7-10, mica 2-3, manganese metal 26-30, iron powder 32-35, dolomite 10-13, ilmenite concentrate 12-15, the rare earth metal alloy on iron - silicon base 1-3. The ratio of manganese to ilmenite concentrate is 1.73-2.5. The ratio of the content of rare-earth metal alloy to iron powder is 0.03-0.09. 2 tab.

Description

Изобретение относитс  к области сварки , а именно к составу электродного покрыти , примен емого преимущественно дл  сварки высокомарганцевых сталей со стал ми перлитного класса.The invention relates to the field of welding, namely to the composition of the electrode coating, used mainly for welding high-manganese steels with pearlite steel.

Целью изобретени   вл етс  повышение механических свойств сварных соединений (пластичность, предел прочности), а также рост сварочно-технологических свойств металла шва и электрода.The aim of the invention is to improve the mechanical properties of welded joints (ductility, tensile strength), as well as the growth of the welding-technological properties of the weld metal and electrode.

Известное электродное покрытие, предназначенное дл  металлических электродов , примен емых при сварке разнородных сталей: высокомарганцевой типа 110Г13Л и стали ЗОГ. 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.%:The well-known electrode coating designed for metal electrodes used in welding dissimilar steels: high manganese type 110G13L and ZOG steel. do not provide high mechanical properties of the welded joint and the weld metal, as well as enhanced welding and technological properties. So the electrode coating, containing in its composition the following components, wt.%:

Марганец металлический16-21Manganese metal16-21

Магнезит8-12Magnesite8-12

Рутиловый концентрат11-18Rutile concentrate11-18

Плавиковый шпат6-12Fluorspar6-12

Железный порошок35-52Iron powder35-52

Слюда3-6Mica3-6

Введение в состав насто щего электродного покрыти  магнезита, имеющего одностадийную температуру диссоциации равную 525° С, не обеспечивает хорошее формирование металла шва и отдел емости шлаковой корки. Использование в качестве сердечника электрода стандартной проволоки Св-08Х20Н9Г7Т предлагает дополнительную операцию, необходимую при изготовлении электродов, отжига, который выполн етс  перед процессом рубки проволоки на сердечники. The introduction of magnesite with a single-stage dissociation temperature equal to 525 ° C to the composition of the present electrode coating does not ensure good formation of the weld metal and the separation of the slag crust. The use of the standard wire Sv-08Kh20N9G7T as an electrode core offers an additional operation, necessary during the manufacture of electrodes, of annealing, which is performed before the process of cutting the wire into cores.

Высокое содержание в составе покрыти  железного порошка - до 52%, способствует значительному насыщению металла шва водородом, в процессе проведени  сварки, что резко снижает пластические свойства сварного соединени .The high content of iron powder in the composition, up to 52%, contributes to a considerable saturation of the weld metal with hydrogen during welding, which sharply reduces the plastic properties of the welded joint.

«"

ISIS

22

00 Ч)00 h)

8eight

Наиболее совершенным по составу и свойствам  вл етс  состав электродного покрыти , содержащий в своем составе следующие компоненты, мас,%: Магнезит5-9The most perfect in composition and properties is the composition of the electrode coating, containing in its composition the following components, wt,%: Magnesite 5-9

Плавиковый шпат8-12Fluorspar8-12

Рутиловый концентрат 6-10 Гематит3-7Rutile concentrate 6-10 Hematite3-7

Слюда 4-6Mica 4-6

Марганец металлический28-35 ЖелезныйManganese Metallic28-35 Iron

порошокОстальное.Powder Else.

Однако наличие в составе насто щего электродного покрыти  дефицитного рути- лового концентрата, содержащего свыше 94% двуокиси титана (ТЮ2) экономически неоправдано. Известно, что рутиловый кон- це нтрат  вл етс  шлакообразующим-компонентом и его можно заменить более дешевыми компонентами, например ильме- нитовым концентратом.However, the presence of deficient rutile concentrate containing more than 94% of titanium dioxide (TiO2) in the composition of the present electrode coating is economically unjustified. It is known that the rutile end of the nitrate is a slag-forming component and can be replaced with less expensive components, such as ilmeite concentrate.

Введенный в состав электродного покрыти  гематит в процессе сварки переходит в жидкую ванну в виде закиси железа FeO. Наличие такого соединени  в сварном шве не рекомендуетс , особенно в издели х , работающих с вибрационными нагрузками , например рештаки передвижных скребковых конвейеров, выполненных сваркой стали 110 ПЗЛ и стали ЗОГ,Hematite introduced into the composition of the electrode coating in the welding process passes into a liquid bath in the form of ferrous oxide FeO. The presence of such a joint in the weld is not recommended, especially in products that work with vibration loads, for example, the pan grates of mobile scraper conveyors made by welding 110 PZL steel and ZOH steel,

Дл  этих электродов в качестве сердечника предлагаетс  проволока марки Св- 07Х20Н9Г7Т, котора  содержит в своем составе титан, карбиды его повышают твердость , а следовательно возникает необходи- Тиость проведени  отжига.For these electrodes, as the core, there is a wire of brand Sv-07Kh20N9G7T, which contains titanium in its composition, its carbides increase hardness, and therefore the need arises for annealing.

Целью изобретени   вл етс  повышение пластичности и предела прочности металла шва сварного соединени  высокомарганцевой стали со сталью перлитного класса, росту сварочно-технологи- ческих свойств и использовани  дл  изготовлени  электродов проволоки марки Св-08Х20Н10Г6.The aim of the invention is to improve the ductility and ultimate strength of the weld metal of high manganese steel with pearlitic steel, increase welding and technological properties and use of Sv-08Х20Н10Г6 wire for manufacturing electrodes.

Цель достигаетс  тем, что в соста в электродного покрыти  дополнительно ввод тс  доломит, ильменитовый концентрат, лигатура с редкоземельными металлами на железо-кремниевой основе РЗМ, причем отношение металлического марганца к йльме- нитобому концентрату равно 1,70-2,5. а отношение железного порошка к лигатуре РЗМ 0,03-0,09 при следующем соотношении компонентов, мас.%:The goal is achieved by the addition of dolomite, ilmenite concentrate, a ligature with rare-earth metals on an iron-silicon REM basis to the electrode coating, and the ratio of manganese metal to Ylm-nitrite concentrate is 1.70-2.5. and the ratio of iron powder to the ligature of rare-earth metals 0.03-0.09 in the following ratio of components, wt.%:

Плавиковый шпат7-10Fluorspar7-10

Слюда2-3Mica2-3

Марганец металлический26-30 Железный порошок32-35Manganese metal26-30 Iron powder32-35

Доломит10-13Dolomit10-13

ИльменитовыйIlmenite

концентрат12-15concentrate 12-15

Лигатур с редкоземельными металламиLigatures with rare earth metals

на железокремниевой основе (РЗМ) 1-3.on iron-silicon base (REM) 1-3.

Лигатура марки ФСЗОРЗМЗО (ТУ14-5- 136-81). Доломит вводитс  в состав покрыти  в количестве 10-13% с целью обеспечени  более качественной и стабильной газовой защиты сварочной ванны от вредного воздействи  атмосферного воздуха , В отличие от магнезита МдСОз, диссоциирующего при температуре 525°С, доломит состава СаМд(СОз)2 диссоциирует в две стадни 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.The ligature of the brand FSZORZMZO (TU14-5- 136-81). Dolomite is introduced into the coating in the amount of 10-13% in order to provide better and more stable gas protection of the weld pool from the harmful effects of atmospheric air. In contrast to magnesite MdCO3, which dissociates at a temperature of 525 ° C, dolomite of CaMd (CO3) 2 dissociates into two herds at temperatures of 500 and 890 ° C, which provides better and more stable gas protection in a larger temperature range of the welding arc and, as a result, improves the mechanical properties of the weld metal.

Кроме того, наличие в составе доломита щелочно-земельного металла Са улучшает рафинирующее воздействие образующегос  шлака за счет образовани  окислов СаОIn addition, the presence of alkaline-earth metal Ca in the dolomite composition improves the refining effect of the slag formed due to the formation of CaO oxides.

и улучшает отделимость шлака за счет уменьшени  окислительного потенциала шлака. При введении доломита в состав покрыти  в количестве менее-10% не обеспечиваетс  надежна  газова  защита металлаand improves slag separation by reducing the oxidative potential of the slag. When dolomite is introduced into the coating in an amount of less than -10%, the gas protection of the metal is not ensured.

шва и ухудшаютс  механические свойства сварного соединени . При содержании доломита в составе покрыти  более 13% увеличиваетс  количество образующегос  шлака, что ухудшает сварочно-технологическиеweld and mechanical properties of the welded joint deteriorate. When the content of dolomite in the composition of the coating is more than 13%, the amount of slag formed increases, which worsens the welding-technological

свойства электродов, кроме того повышаетс  тугоплавкость покрыти , привод ща  к образованию на конце электрода трубочки из нерасплавившегос  покрыти , что затрудн ет ведение процесса сварки короткой дугой,the properties of the electrodes, moreover, the refractoriness of the coating increases, leading to the formation of a tube of an unmelted coating at the end of the electrode, which makes it difficult to maintain the welding process with a short arc,

Ильменитовый концентрат вводитс  в состав электродного покрыти  в количестве 12-15% в качестве шлакообразующего нейтрального стабилизирующего горени  дугиIlmenite concentrate is introduced into the composition of the electrode coating in the amount of 12-15% as a slag-forming neutral stabilizing arc burning

компонента. В отличие 0т рутила ТЮ2 (90- 96%), FeO (1,5-6%), который  вл етс  шла- козащитный компонент, ильменит РеТЮз выполн ет функцию шлакообразующего компонента. При температуре 560° С ильменит диссоциирует по уравнениюcomponent. In contrast to 0t rutile TiO2 (90-96%), FeO (1.5-6%), which is a slag-protective component, the ilmenite ReU2 acts as a slag-forming component. At a temperature of 560 ° C, ilmenite dissociates according to the equation

РеТЮз FeO + ТЮа.RetuU FeO + TU.

При более высоких температурах идетAt higher temperatures goes

реакци reaction

FeO Fe + О.FeO Fe + O.

При понижении температуры закись же- леза восстанавливаетс  и согласно законуWith a decrease in temperature, the iron oxide is reduced and, in accordance with the law

распределени  переходит в шлак. Наличие ТЮ2 в ильмените увеличивает абсолютное весовое количество шлаковой фазы, снижает в ней концентрацию FeO и тем самым способствует переходу FeO из металла в шлак, Плавиковый шпат введен в состав электродного покрыти  в количестве 7- 10%. При содержании плавикового шпата более 10% возможно ухудшение горени  сварочной дуги вследствие деионизирую- щего действи  фтора, вход щего е соединение CaF2.distribution goes to slag. The presence of TiO2 in ilmenite increases the absolute weight amount of the slag phase, reduces the concentration of FeO in it and thereby facilitates the transition of FeO from metal to slag. Fluorspar is introduced into the composition of the electrode coating in the amount of 7-10%. If the fluorspar content is more than 10%, the welding arc may deteriorate due to the deionizing effect of fluorine, the CaF2 compound entering.

При содержании плавикового шпата менее 7% в металле шва будет содержатьс  в значительном количестве водород, что вызовет ухудшение пластичности металла шва, образование пор и трещин. Введение в покрытие 2-3% слюды способствует устойчивости горени  дуги, улучшает опрессовоч- ные свойства покрыти . Нижний предел содержани  слюды 2% определ етс  началом заметного вли ни  на уменьшение разбрызгивани  при сварке.When the fluorspar content is less than 7%, hydrogen will be contained in a significant amount of hydrogen in the weld metal, which will cause a deterioration in the ductility of the weld metal, the formation of pores and cracks. The introduction of 2–3% mica into the coating contributes to the stability of the arc, improves the pressing properties of the coating. The lower limit of the mica content of 2% is determined by the onset of a noticeable effect on the reduction of welding spatter.

Марганец металлический в количестве 26-30%  вл етс  основным компонентом, который вместе с марганцем, имеющимс  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 образуетс  наличие мартенситной сетки на границах аустенитных зерен и как следствие образование трещин.Metallic manganese in the amount of 26-30% is the main component, which together with manganese present in the welding wire Sv08H20N10G6, provides the weld metal, which is similar in chemical composition to high manganese steel 110G13L. The presence in the coating of less than 26% metallic manganese contributes to the production of a weld metal having the structure of austenite + martensite, thus forming a martensitic network at the boundaries of austenitic grains and, as a consequence, the formation of cracks.

Введение в состав электродного покрыти  более 30% Мп приводит к тому, что в структуре наплавленного металла возникает е фаза, снижающа  пластичность метал- ла шва. Кроме того, повышенное содержание в электродном покрытии марганца в процессе сварки способствует выде- лению значительного количества аэрозолей, что ухудшает гигиенические услови  работы сварщика. Введение в состав электродного покрыти  металлического марганца должно также обеспечивать отношение Смп/Сре и ,70-2,5, что способствует увеличение технологической прочности направленного металла за счет св зывани  фосфора, имеющегос  в стали 110Г13Л. Закись железа, содержаща с  в ильменитовом концентрате при этом вступает в реакцию с фосфоромThe introduction of more than 30% Mn to the composition of the electrode coating leads to the fact that an e-phase occurs in the structure of the weld metal, which reduces the ductility of the weld metal. In addition, the high content of manganese in the electrode coating during the welding process contributes to the release of a significant amount of aerosols, which impairs the hygienic conditions of the work of the welder. Introduction to the composition of the electrode coating of manganese metal should also ensure the ratio Cmp / Cree and 70-2.5, which contributes to an increase in the technological strength of the directional metal due to the binding of phosphorus, which is present in 110G13L steel. Iron oxide containing in ilmenite concentrate reacts with phosphorus.

+ 5(FeO) + 4(CaO)± 5 4СаО Р205 + . + 5 (FeO) + 4 (CaO) ± 5 4СаО Р205 +.

Образующеес  соединение тетракаль- циевого фосфора 4СаО P20s переходит в шлаи. При отношении Смп/Сре Т( 02 2,5 не весь фосфор св зываетс  в тетракальциевый фосфор, а больша  его часть образует с марганцем сложную карбидофосфорнуо эвтектику , котора  располагаетс  по границам стали, что приводит к возникновению трещин .The resulting compound tetracalcium phosphorus 4CaO P20s passes into the slurry. With the ratio Smp / Cp T (02 2.5, not all of the phosphorus binds to tetracalcium phosphorus, and most of it forms a complex carbidophosphorus eutectic with manganese, which is located along the boundaries of the steel, which leads to the occurrence of cracks.

0 Оптимальное отношение лигатуры с редкоземельными металлами на железо-кремниевой основе РЗМ и содержание железного порошка 0,03-0,09. При таком отношении указанныхИсоШГонентов обеспечи5 ваетс  эффективное вли ние насто щих РЗМ (1-3%) на качество и механические свойства металла шва, РЗМ обеспечивают раскисл ющие, модифицирующее и микролегирующие воздействи , а также опти0 мальный переход железного порошка в металл шва, что обеспечивает рост ударной в зкости в пределах 20-22 кгсм/мм .0 The optimal ratio of ligatures with rare-earth metals on iron-silicon-based rare-earth metals and the content of iron powder 0.03-0.09. With such a ratio of the indicated ISONCONENTS, the present REM (1-3%) effectively affects the quality and mechanical properties of the weld metal, REM provides deoxidizing, modifying and micro-alloying effects, as well as the optimal transition of the iron powder into the weld metal, which ensures growth impact strength in the range of 20-22 kg / mm.

При отношение лигатуры РЗМ к железному порошку менее 0,03 уменьшаетс  ихWhen the ratio of ligatures of rare-earth metals to iron powder less than 0.03 decreases their

5 раскисл ющее и модифицирующее воздействие , вследствйе роста перехода железного порошка в металл шва, что снижает величину ударной в зкости. При увеличении отношени  лигатуры РЗМ к железному по0 рошку более 0,09 происходит в процессе сварки засорение металла шва оксидами и нитридами РЗМ, а это также приводит к значительному снижению механических свойств, пластичности и предела прочности.5 a deoxidizing and modifying effect due to the growth of the transition of the iron powder to the weld metal, which reduces the amount of impact toughness. With an increase in the ratio of the ligature of rare-earth metals to iron powder more than 0.09, the weld metal becomes clogged with oxides and rare-earth metals nitrides, and this also leads to a significant decrease in mechanical properties, ductility and strength.

5 Использование сварочной проволоки Св- 08Х20Н10Г6 позвол ет сократить применение порошковых материалов и упростить технологический процесс изготовлени  сердечников электродов , отказавшись от пред0 варительного процесса отжига проволоки перед ее рубкой.5 The use of welding wire Sv-08Kh20N10G6 reduces the use of powder materials and simplifies the manufacturing process of the electrode cores, refusing the preliminary process of annealing the wire before cutting it.

Таким образом, предложенный состав электродного покрыти  обеспечивает получение металла шва повышенной пластич5 ности и пределом прочности при высоких сварочно-технологических свойствах, а также при заметном снижении использовани  дефицитных компонентов и упрощени  технологии изготовлени  металлических элект0 родовThus, the proposed composition of the electrode coating provides the weld metal with increased ductility and tensile strength at high welding and technological properties, as well as with a noticeable decrease in the use of scarce components and simplification of the manufacturing technology of metal electrodes.

Варианты состава электродного покрыти  приведены в табл. 1.Variants of the composition of the electrode coating are given in Table. one.

Механические и технологические свойства состава электродного покрыти$уприве5 дены в табл. 2.мРThe mechanical and technological properties of the composition of the electrode coating are given in Table. 2.mr

Технологические испытани  металлических электродов с предлагаемым составом электродного покрыти  показали, что в процессе сварки обеспечиваетс  устойчивое го- рение дуги, хорошее формированиеTechnological tests of metal electrodes with the proposed composition of the electrode coating showed that during the welding process a stable arc burning is achieved, good formation

металла шва, незначительные по размерам участки непровара и наплывов, шлакова  корка удал етс  хорошо с поверхности металла шва. Как видно из табл. 2, оптимальным  вл етс  второй вариант состава электродного покрыти , он обеспечивает высокие механические свойства металлу шва. Предлагаемый состав электродного покрыти  не имеет дефицитных компонентов , что снижает затраты на его изготовле- ние и повышает экономический эффект от его применени .weld metal, insignificant areas of incomplete penetration and sagging, slag crust is removed well from the surface of the weld metal. As can be seen from the table. 2, the second variant of the composition of the electrode coating is optimal; it provides high mechanical properties to the weld metal. The proposed composition of the electrode coating has no deficient components, which reduces the cost of its manufacture and increases the economic effect of its use.

Claims (1)

Формула изобретени  Состав электродного покрыти  дл  сварки высокомарганцевой стали со стали- ми перлитного класса, содержащий марганец металлический, плавиковый шпат, железный порошок, слюду, отличающийс  тем, что, с целью повышени  пластичности и предела прочности металла шва, а также улучшени  сварочно-технологических свойств электродов при нанесении покрыти  на стержень из сварочной проволоки Св 08Х20Н10Г6, состав дополнительно содержит доломит, ильменитовый концентрат и лигатуру редкоземельных металлов на железо-кремниевой основе, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The invention The composition of the electrode coating for welding high-manganese steel with pearlitic steel grade containing metallic manganese, fluorspar, iron powder, mica, characterized in that, in order to increase the ductility and strength of the weld metal, as well as improve the welding-technological properties electrodes when coating a rod of welding wire St. 08X20N10G6, the composition additionally contains dolomite, ilmenite concentrate and a ligature of rare-earth metals on an iron-silicon base . E, with the following ratio of components, wt%: Плавиковый шпат7-10Fluorspar7-10 Слюда2-3Mica2-3 Марганец металлический26-30 Железный порошок32-35 Доломит10-13 Ильменитовый концентрат 12-15 Лигатура редкоземельных металлов на железо-крем ниевой основе1-3, причем отношение содержаний марганца металлического и ильменитового концентрата составл ет 1,73-2,5, а отношение содержаний лигатуры, редкоземельных металлов на железо-кремниевой основе и железного порошка составл ет 0,03-0,09Metallic manganese26-30 Iron powder32-35 Dolomit10-13 Ilmenite concentrate 12-15 Ligature of rare-earth metals on an iron-silicon base 1-3, with the ratio of manganese contents of metal and ilmenite concentrate being 1.73-2.5, and the ratio of ligature contents , rare earth metals on iron-silicon base and iron powder is 0.03-0.09 Таблица 1Table 1 Таблица 2table 2