СВАРОЧНЫЙ ФЛЮС

СВАРОЧНЫЙ ФЛЮС


RU (11) 2207237 (13) C2

(51) 7 B23K35/362, B23K25/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001117411/02 
(22) Дата подачи заявки: 2001.06.21 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.06.21 
(45) Опубликовано: 2003.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2080227 C1, 27.05.1997. SU 1092027 А, 15.05.1984. SU 1754377 A1, 15.08.1992. SU 733933, 15.05.1980. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (RU); Общество с ограниченной ответственностью "Ресурс - СП" (RU) 
(72) Автор(ы): Сарычев И.С. (RU); Чернов П.П. (RU); Ларин Ю.И. (RU); Лавров А.С. (RU); Пименов А.Ф. (RU); Харлан В.В. (RU); Манюгин А.П. (RU); Ермолаева Е.И. (RU); Кусков Юрий Михайлович (UA); Харлан В.В. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (RU); Общество с ограниченной ответственностью "Ресурс - СП" (RU) 
Адрес для переписки: 398040, г. Липецк, пл.Металлургов, 2, ОАО "Новолипецкий металлургический комбинат", гл.инженеру В.П.Настичу 

(54) СВАРОЧНЫЙ ФЛЮС 

Флюс может быть использован при электрошлаковой сварке и наплавке деталей, требующих предварительного подогрева. Флюс содержит оксиды марганца, алюминия, кальция, магния, кремния, железа, фторид кальция, оксид натрия и/или оксид калия в следующем соотношении, мас.%: MnО 4-6, CaF2 33-38, Al2О3 8-10, CaO 16-18, MgO 4-6, SiO2 24-28, Fe2O3 1,0, Na2O и/или К2О 2-3. Указанное соотношение компонентов позволяет улучшить технологические свойства флюса, повысить его рафинирующую способность. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для электрошлаковой сварки и наплавки деталей, требующих предварительного подогрева (Электрошлаковая сварка и наплавка. Под ред. Патона Б.Е. - М.: Машиностроение, 1980).

Известен сварочный флюс АНФ-14, содержащий, мас.%:

SiO2 - 10,0

CaO - 10,0

MgO - 10,0

Аl2О3 - 10,0

CaF2 - 60,0

Недостатком известного флюса являются его низкие технологические свойства; плохая отделяемость шлаковой корки от поверхности наплавляемого металла, низкое качество наплавляемого металла.

Наиболее близким по назначению и химическому составу является сварочный флюс (патент RU 2080227 С1 от 27.05.97), содержащий, маc.%:

СаО - 7,0-10,5

MgO - 0,5-3,5

Аl2О3 - 6,5-8,0

CaF2 - 6,5-9,0

MnO - 23-39

Fe2O3 - 1,0-1,8

Na2O и/или K2O - 0,6-2,4

SiO2 - Остальное

Недостатком сварочного флюса являются неустойчивость электрошлакового процесса наплавки металла и низкая рафинирующая способность шлака.

Задачей данного изобретения является улучшение технологических свойств флюса и повышение его рафинирующих способностей.

Поставленная задача достигается тем, что флюс содержит оксид марганца, фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид кремния, оксид калия и/или оксид натрия, оксид железа, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

MnO - 4-6

CaF2 - 33-38

Аl2O3 - 8-10

CaO - 16-18

MgO - 4-6

SiO2 - 24-28

Fe2O3 - 1,0

Na2O и/или К2О - 2-3

Повышенное содержание СаF2 (33-38%) во флюсе при высоком содержании SiO2 (24-28%) обеспечивает устойчивость электрошлакового процесса наплавки металла. Понижение концентрации SiO2 во флюсе менее 24% при одновременном снижении СаF2 < 33% способствует переходу электрошлакового процесса в электродуговой. Повышенная концентрация CaF2 и SiO2 делает флюс маловосприимчивым к проникновению газов (водорода, кислорода, азота) к наплавляемому металлу.

Содержание MnO во флюсе ограничивается 4-6%. Такое количество оксида марганца достаточно для получения малоокислительного шлака и для предупреждения окисления Mn в наплавляемом металле. Оксид железа во флюсе специально не вводится, а является неизбежной примесью исходных материалов. Его количество должно находиться на минимальном уровне 1,0. Дальнейшее повышение МnО более 6%, а также увеличение содержания Fе2O3 понижает межфазное натяжение в системе металл - шлак - включение и снижает рафинирующую способность шлака. Поддержание количества данных оксидов на минимальном уровне особенно важно при наплавке металла, содержащего такие активные элементы, как титан, алюминий, ванадий, кремний, марганец и др.

Содержание оксида магния должно быть на уровне 4-6%. Это способствует снижению испарения CaF2, поддержанию вязкости шлакового расплава на оптимальном уровне и получению на поверхности наплавляемого металла, равномерно и хорошо отделяемого гарниосажа.

Введение в расплав окислов R2O (Na2O и/или К2О) в количестве 2-3% заметно повышает электропроводность шлака. Их влияние проявляется при низких температурах в начале процесса наплавки, при высокой температуре (> 1350oC) - влияние исчезает из-за их испарения.

Таким образом, предложенная совокупность компонентов заявленного флюса позволяет улучшить технологические свойства флюса путем обеспечения устойчивости электрошлакового процесса, получения хорошо отделяемого гарниссажа, а также улучшения рафинирующей способности шлакового расплава по отношению к неметаллическим включениям, сере и газам (водороду, кислороду и азоту).

Ниже приводятся конкретные примеры использования заявленного флюса.

Пример 1. В промышленных условиях производили изготовление плавленых флюсов в 100-килограммовой печи с графитовой футеровкой. Химические составы флюсов представлены в табл. 1.

Пример 2. Опробование предлагаемых флюсов производилось на опытно-промышленной установке ЭШНЖПМ по ранее разработанной технологии. При проведении экспериментов отбирались пробы шлака по ходу наплавки прокатного валка. После наплавки и извлечения валка из установки производили осмотр наплавленной поверхности на наличие дефектов. Результаты осмотра представлены в табл. 2. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Флюс для сварки и наплавки, содержащий оксид марганца, фторид кальция, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид кремния, оксид железа, оксид натрия и/или оксид калия, отличающийся тем, что компоненты взяты в следующем соотношении, маc.%:

MnO - 4-6

CaF2 - 33-38

Аl2О3 - 8-10

CaO - 16-18

MgO - 4-6

SiO2 - 24-28

Fе2О3 - 1,0

Na2O и/или К2О - 2-3к