электродное покрытие для сварки низкоуглеродистых сталей

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОДНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СВАРКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ, содержащее рутил, ильменитовый концентрат, мрамор, целлюлозу, каолин, марганцевосодержащий компонент, железный порошок, отличающийся тем, что оно дополнительно содержит дунит, а марганцевосодержащий компонент введен в него в виде марганцево-титанового сплава и марганцовистого шлака при следующем соотношении компонентов, мас.

Рутил 18 24

Ильменитовый концентрат 18 24

Дунит 7 15

Каолин 12 18

Марганцево-титановый сплав 10 15

Марганцовистый шлак 4 14

Мрамор 4 8

Целлюлоза 1 3

Железный порошок 1 4

при этом марганцево-титановый сплав имеет следующий состав, мас.

Марганец 25 30

Титан 8 40

Алюминий 6 8

Кремний 8 15

Углерод 0,3

Сера 0,02

Фосфор 0,4

Хром 3

Медь 3

Железо Остальное

а марганцовистый шлак состоит из оксидов, мас. марганца 10 30; кремния 28 33; кальция 20 35; магния 10 25; алюминия 3 5; железа 1,5; фосфора 0,02.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к электродным материалам, и может быть применено для ручной электродуговой сварки низкоуглеродистых сталей с пределом прочности до 500 МПа.

Известно электродное покрытие [1] для низкоуглеродистых сталей, содержащее, мас. Рутиловый концентрат 25-35 Мрамор 18-20 Тальк 8-12 Ферромарганец 14-17 Каолин 3-5 Целлюлоза 1,5-2,0

Дистен-силлиманитовый концентрат 1-3 Ильменитовый концентрат 15-25 Железный порошок До 50

Основным недостатком известного электродного покрытия является то, что практически весь марганец, содержащийся в ферромарганце, переходит в шлак и сварочные аэрозоли. Кроме того, это покрытие имеет высокую себестоимость за счет применения в его составе дорогостоящих и дефицитных компонентов: рутила и ферромарганца, которые составляют до 50% состава покрытия.

Наиболее близким является состав электродного покрытия [2] для сварки низкоуглеродистых сталей, который содержит, мас. Рутил 26-32 Ильменит 14-32 Мрамор 4-7 Ферромарганец 6-10 Целлюлоза 9-15 Каолин 4-7 Карбоксиметилцел- люлоза 1-2 Железный порошок Остальное

По сравнению с предыдущим это электродное покрытие позволяет повысить глубину проплавления свариваемых кромок при сварке вертикальных швов, однако себестоимость покрытия также высокая.

Целью изобретения является снижение стоимости электродного покрытия и улучшение санитарно-гигиенических условий.

Это достигается тем, что электродное покрытие для сварки низкоуглеродистых сталей, состоящее из рутила, ильменитового концентрата, мрамора, целлюлозы, каолина, марганцевосодержащего компонента и железного порошка, согласно изобретению дополнительно содержит дунит, а марганцевосодержащий компонент введен в виде марганцево-титанового сплава и марганцовистого шлака при следующем соотношении компонентов, мас. Рутил 18-24

Ильменитовый кон- центрат 18-24 Дунит 7-15 Каолин 12-18

Марганцево-титановый сплав 10-15

Марганцовистый шлак 4-14 Мрамор 4-8 Целлюлоза 1-3 Железный порошок 1-4

При этом марганцево-титановый сплав имеет следующий состав, мас. марганец 25-30; титан 8-40; алюминий 6-8; кремний 8-15; углерод 0,3; сера 0,02; фосфор 0,4; хром 3; медь 3; остальное железо, а маpганцовистый шлак состоит из оксидов, мас. марганец 10-30; кремний 28-33; кальций 20-35; магний 10-25; алюминий 3-5; железо 1,5; фосфор 0,02.

Замена ферромарганца марганцево-титановым сплавом позволяет ввести в покрытие такие сильные раскислители как титан, алюминий и кремний, что значительно снижает выгорание марганца. Если в прототипе сгорает около 7% марганца, то в предлагаемом электроде 3,5% что в 2 раза снижает количество марганца в сварочных аэрозолях. Компоненты марганцовистого шлака способствуют оптимальному насыщению сварного шва марганцем при общем уменьшении его в составе покрытия.

В прототипе дорогостоящие рутил, ферромарганец и железный порошок содержатся до 65% что составляет 48% от стоимости электродного покрытия. Введение же в состав предлагаемого электродного покрытия марганцево-титанового сплава и отходов производства в виде марганцовистого шлака позволяет снизить стоимость электродного покрытия на 6-9%

Из уровня техники известны покрытия, в которых с целью снижения стоимости применялись отходы производства, где в качестве железосодержащего компонента используют отходы абразивной зачистки проката, где используют окалину железа и шлам производства алюминия. Однако замена дорогостоящих рутила и ферромарганца на марганцево-титановый сплав и марганцовистый шлак не известна.

Известен также электрод, покрытие которого содержит титаносодержащий сплав, в котором в большом количестве веден титан: 30-35% с целью повышения хладостойкости. В предлагаемом марганцево- титановом сплаве содержится большое количество марганца (25-30%) и раскислителей, что позволяет оптимально легировать сварной шов марганцем при уменьшении его выгорания и перехода в сварочные аэрозоли.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что предлагаемое электродное покрытие является новым и соответствует изобретательскому уровню.

Газошлаковая система, состоящая из мас. мрамор 4-8; целлюлоза 1-3 дунит 15; каолин 12-18, рутил 18-24, ильменит 18-24, обеспечивает получение швов с мелкочашуйчатой поверхностью, легкую отделяемость шлаковой корки, способствует удалению из наплавленного металла газов и неметаллических включений. При содержании в покрытии мрамора менее 4% происходит ухудшение покрываемости шлаком расплавленного металла, а при введении его более 8% увеличивается температурный интервал кристаллизации шлака.

Содержание целлюлозы менее 1% приводит к образованию пор в наплавленном металле и ухудшение пластичности обмазочной массы. Увеличение содержание целлюлозы более 3% приводит к повышенному разбрызгиванию электродного металла.

Дунит вводится в покрытие для улучшения технологических свойств шлака, имеющего оптимальный температурный интервал кристаллизации. Введение дунита менее 7% приводит к высокой жидкотякучести шлака, а более 15% к появлению неметаллических включений в металле шва из-за увеличения тугоплавкости шлака.

Введение каолина менее 12% не обеспечивает необходимых пластических свойству обмазочной массы, что приводит к ухудшению качества покрытия. При содержании каолина более 18% происходит снижение механических свойств металла из-за появления большого количества неметаллических включений.

Введение рутила в количестве 18-24% уменьшает жидкотекучесть шлака и способствует равномерному покрытию расплавленного металла шлаком. При содержании рутила менее 18% шлак становится слишком жидкотекучим и плохо формирует наплавленный валик. Введение рутила более 24% приводит к затруднению процесса сварки укороченной дугой за счет шунтирования дуги из-за высокой электропроводности.

Ильменитовый концентрат вводится для улучшения сварочно-технологических свойств электрода. При введении его менее 18% существенного влияния на сварочно-технологические свойства не обнаружено. При содержании ильменитового концентрата более 24% шлак становится слишком жидкотекучим, увеличивается разбрызгивание электродного металла и возрастает выгорание марганца.

Для раскисления сварочной ванны и легирования металла шва в покрытие вводится марганцево-титановый сплав в количестве 10-15% При содержании сплава менее 10% сварочная ванна оказывается недостаточно раскисленной, что приводит к резкому снижению пластических и прочностных характеристик металла шва. Введение марганцево-титанового сплава более 15% для данного типа электродов является экономически нецелесообразным.

Для уменьшения жидкотекучести шлака и улучшения санитарно-гигиенических условий в покрытие вводится марганцовистый шлак в количестве 4-14% Нижний предел выбран из условия появления эффекта от введения марганцовистого шлака. Введение марганцовистого шлака свыше 14% приводит к затруднению процесса сварки из-за повышения вязкости шлака в сварочной ванне.

Железный порошок введен в состав покрытия 1-4% для повышения стабильности горения дуги и уменьшения угара марганца.

Электродные покрытия готовят путем смешения ингредиентов (компонентов) с натриево-калиевым растворимым стеклом. Затем стальной стержень с обезжиренной поверхностью опрессовывают на стандартном оборудовании электродной массой, подвергают провяливанию, сушке при 100^оС и последующей прокалке при 200^оС.

Для экспериментальной проверки предлагаемого решения изготовлены 6 партий электродов. Состав электродного покрытия трех электродов, рекомендуемых к применению, приведен в таблице. Замеры содержания марганца в пересчете на МnО в сварочных аэрозолях показали, что по сравнению с известными покрытиями при сварке электродами с предлагаемым покрытием марганца выделяется меньше на 20-25%

По санитарно-гигиеническим характеристикам все три электродные покрытия примерно одинаковы. По стоимости наиболее предпочтительным является электродное покрытие 3, его стоимость на 9% ниже по сравнению с прототипом.