Спосіб виготовлення синергетичного флюсу

Спосіб виготовлення синергетичного флюсу, що полягає в змішуванні сухої шихти, яка містить шлакоутворюючі та легуючі компоненти, зі зв'язуючою речовиною, гранулюванні та термічній обробці отриманого зернового матеріалу, який відрізняється тим, що до складу шихти флюсу вводять плавлений напівпродукт, що відповідає умовам Rгпр 5% , Rсав 0,02% , в кількості від 10 до 90 % Винахід відноситься до галузі зварювання, а точніше - до технології виготовлення таких матеріалів для дугового зварювання, як зварювальні флюси, які при виготовленні не піддаються процесу плавлення. Відомо, що зварювальні флюси за технологією виготовлення поділяються на дві основні частини: плавлені та неплавлені. Плавлені флюси в процесі виготовлення доводяться до стану плавлення в газополуменевих або електродугових пічах з наступною термічною та механічною обробкою отриманого матеріалу. Неплавлені флюси в процесі виготовлення не піддаються термічній обробці при температурах, що дорівнюють або перевищують температуру плавлення суміші шихтових компонентів. Плавлені флюси вирізняються високою гомогенністю складу зерен, підвищеною стійкістю до стирання та низькою схильністю до сорбування вологи в процесі транспортування, зберігання та використання, але мають обмежені можливості впливу на металургійні процеси в зоні горіння зварювальної дуги і у зварювальній ванні. Неплавлені флюси характеризуються більш широкими, у порівнянні із плавленими, можливостями впливу на розвиток металургійних процесів при дуговому зварюванні під флюсом, але мають два суттєвих недоліки: підвищену схильність до стирання та високу схильність до сорбування вологи з оточуючого повітря. Означені недоліки неплавлених флюсів визначаються тим, що з'єднання окремих шихтових компонентів у зернах флюсу відбувається за рахунок адгезійних властивостей спеціальних домішок зв'язуючих речовин, механічні властивості та здатність до сорбування атмосферної вологи яких суттєво відрізняються від плавлених продуктів. Як аналог винаходу, відомий патент ФРН, кл. 49h, 35/36, (В23К), №1156298 від 8.05.1953р на спосіб виготовлення гранульованого флюсу з гетерогенним зерном для дугового зварювання, заявлений Arnold C, Brandt Η., який відрізняється тим, що шихтові матеріали перемішуються в сухому стані, а потім у тому ж змішувачі при поступовій подачі в'яжучої рідини (переважно води) гранулюються до потрібних розмірів зерен. Отриманий зерновий матеріал сушать та прожарюють. Недоліком такого рішення є те, що вода в процесі сушки та прожарювання випаровується, а сформовані за рахунок її адгезійних властивостей гранули (зерна) мають високу схильність до руйнування підчас транспортування, зберігання та використання флюсу. (19) UA (11) 92903 (13) C2 від маси шихти, де Rгпр - схильність до руйнування в процесі транспортування, зберігання та використання, Rсав - схильність до сорбування атмосферної вологи. 3 92903 4 Як аналог винаходу, відомий патент Японії на флюсу до сорбування атмосферної вологи, що спосіб виготовлення агломерованого флюсу для погіршує його відповідні експлуатаційні характеризварювання під флюсом кл. 12В104.1, №3258 від стики. 12.11.1960р, заявлений Арікава Масаясу, Кимото Технічна задача, на вирішення якої направлеНобуцугу, Ітіхера Ідзумі, Окуда Наокі, який відрізно винахід, полягає в створенні такого технологічняється тим, що до зволоженої водою маси в зміного процесу, що дозволяє поєднати переваги шувач вводять водний розчин лужного силікату, а плавлених та неплавлених флюсів. Технічний ретемпературу наступної обробки зернового матерізультат, якого можна досягти при здійсненні винаалу обирають таким чином, щоб не допустити ходу полягає в покращенні таких важливих служплавлення шихтових компонентів та сухого залишбових характеристик флюсів як їх схильність до ку лужного силікату. Недолік такого способу полясорбування атмосферної вологи, стійкості до руйгає в тому, що сухий залишок лужного силікату, нування в процесі транспортування, зберігання та який утворює несучий каркас гранули флюсу, має використання, висока металургійна активність. високу схильність до руйнування в процесі трансСуть винаходу полягає в тому, що з метою досягпортування, зберігання та використання і підвищенення технічного результату, запропоновано викону схильність до сорбування атмосферної вологи. ристання в складі шихтових матеріалів неплавлеЯк аналог винаходу, відомий патент Великої них флюсів плавлених напівпродуктів у кількості Британії на вдосконалення флюсів кл. В23К35/36, 30...90% по масі в сполучені з шлакоутворюючими №846282 від 31.08.1960р, заявлений Roberts F.T., та легуючими компонентами. При цьому під плавякий відрізняється тим, що шихтові компоненти, леними напівпродуктами ми розуміємо такі продупісля змішування зі зв'язуючою речовиною, пректи, що були виплавлені в газополуменевих чи/та сують у вигляді брикетів, які потім піддають терміелектродугових пічах, але за частиною своїх харачній обробці та подрібнюють до потрібного розміру ктеристик не можуть бути використані самостійно зерен. Недолік такого способу полягає в тому, що як зварювальні матеріали, проте за іншими - відзерна (гранули) флюсу мають високу насипну маповідають вимогам, які висуваються до зварювасу, що приводить до підвищених витрат флюсу у льних флюсів. вигляді шлаку підчас процесу зварювання, а також Відомо, що процес газополуменового плавв тому, що зерна флюсу мають ламану невизналення дозволяє суттєво знизити вміст сірки в шлачену поверхню, в результаті чого такі флюси хараці, а в електроплавильних пічах відбувається його ктеризуються утворенням великої кількості пилорафінування за вмістом фосфору. Плавлені флювидних відходів в процесі їх, транспортування, си мають більш низьку схильність до руйнування в зберігання та використання. процесі транспортування, зберігання та викорисЯк аналог винаходу, відомий патент Японії на тання (Rгпр не вище 5%), а також більш низьку схиотримання агломерованого флюсу для дугового льність до сорбування атмосферної вологи (Rсав зварювання кл. 12В104, (В23К35/362), №54-26989 не вище 0,02%) у порівнянні з неплавленими від 31.03.1975р, заявлений Нагано Коіті, Наганума флюсами відповідного складу. До переваг неплавХіросі, Кояма Куніо, Сінада Конті, Куматані Йосіхілених флюсів відносять більш високий рівень їх ра, який відрізняється тим, що, з метою підвищенвпливу на металургійні процеси, (висока металурня характеристик фізичної міцності гранул флюсу, гійна активність флюсів, яка забезпечує підвищешихтові матеріали змішують і гранулюють із водний коефіцієнт переходу марганцю та знижений ним розчином лужного алюмінату. Недолік такого коефіцієнт переходу кремнію до наплавленого способу полягає у використанні високо вартісного металу у порівнянні з плавленими флюсами) та на продукту - лужного алюмінату. Флюси, що виготозварювально-технологічні властивості флюсів. влені та такою технологією мають суттєво більш Поєднання цих трьох технологій в одному процесі низький показник "властивості/вартість" порівняно дозволить суттєво підвищити якість кінцевого проз неплавленими флюсами, які виготовлені з викодукту в наслідок синергетичного ефекту від поєдристанням лужних силікатів у якості зв'язуючої нання переваг кожної з них. речовини. Уведення до складу шихти часток плавлених Як аналог винаходу, відомий патент США напівпродуктів, які мають Rгпр не вище 5% и Rсав не (найближчий аналог) на спосіб виготовлення звавище 0,02%, дозволяє знизити схильність гранул рювального флюсу кл. 148-26, (С23с), №3428497 (зерен) флюсу до механічного руйнування в провід 26.04.1966р, заявлений Coless Thomas, який цесі транспортування, зберігання та використання, відрізняється тим, що сухі шихтові компоненти а також знизити схильність флюсів до сорбування змішують зі зв'язуючою речовиною, частіше всього атмосферної вологи, а технологія виготовлення силікатами натрію чи калію, гранулюють і піддають флюсів, в якій відсутні процеси плавлення, дозвовологі гранули (зерна) флюсу обробці повітрям, ляє зберегти їх вплив на розвиток металургійних що має підвищений уміст діоксиду вуглецю. У пропроцесів, характерний для неплавлених флюсів. В цесі подальшого виготовлення гранули флюсу результаті проведення досліджень було встановпроходять визначену технологічним процесом телено, що введення плавлених напівпродуктів, що рмічну обробку. В результаті обробки діоксидом відповідають умовам Rгпр 5%, Rсав 0,02%, до шихвуглецю в сухому залишку лужних силікатів утвоти флюсу в кількості 10...90% від її маси дозволяє рюються карбонати натрію чи калію, які знижують підвищити службові властивості зварних з'єднань схильність несучого каркасу гранул флюсу до руйнизьколегованих сталей і підвищити економічну нування в процесі транспортування, зберігання та обґрунтованість використання флюсів при виготовикористання, але, у зв'язку з високою гідрофільвлені зварних металоконструкцій. ністю таких карбонатів, помітно зростає схильність 5 92903 6 Технічний результат, який забезпечує винахід, наведено в таблицях 1 і 2. Таблиця 1 Склад шихти дослідних флюсів Шихтовий компонент Плавлений напівпродукт Шлако-утворюючий компонент Легуючий компонент №1 0 95 5 Вміст компонентів у шихті дослідних флюсів, % мас. №2 №3 №4 №5 №6 10 30 50 75 90 85 65 50 20 5 5 5 5 5 5 №7 100 0 0 Примітка: 1. В якості плавленого напівпродукту використовували пиловидні відходи процесу виготовлення плавлених флюсів (ГОСТ 9087) в газополуменевій печі з наступним доведенням шлаку до потрібного рівня якості в електроплавильній печі. 2. В якості шлакоутворюючого компоненту використовували порошок периклазовий (ГОСТ 24862). 3. В якості легуючого компоненту використовували феромарганець (ГОСТ 4755). В суху суміш шихтових компонентів вводили 20% від маси шихти водного розчину рідкого силікату натрію (ГОСТ 13078). Після гранулювання зерновий матеріал піддавали термічній обробці при температурі 650 (±10) °С на протязі 60 (±5) хвилин. Отримані за даною технологією флюси витримували у відкритих коробах в приміщені температурою 23 (±2) °С і відносною вологістю 75 (±5) % на протязі 24 (±0,5) годин. Після цього дослідні флюси проходили випробування на схильність до сорбування атмосферної вологи за методикою, що викладена в ГОСТ 28555, на схильність проти руйнування в процесі транспортування, зберігання та використання за методикою, що наведена в статті Способ количественной оценки стойкости гранул флюса против истирания / Кушнерев Д.М., Головко В.В. // Информ. материалы СЭВ по проблеме «Сварка» .- К.: ИЭС им. Е.О. Патона. - 1984. - №1. - с.76-77, а також на коефіцієнти переходу марганцю та кремнію до наплавленого металу. При виготовленні зразків наплавленого металу використовували зварювальний дріт марки Св-08А за ГОСТ 2246, який містив марганцю - 0,52% і кремнію - 0,02%. Зразки наплавленого металу ви готовляли за методикою, що викладена в ГОСТ 28555. Коефіцієнти переходу марганцю (кремнію) розраховували як відношення вмісту марганцю (кремнію) в наплавленому металі до вмісту марганцю (кремнію) в зварювальному дроті. Результати випробувань наведені в табл.2. З практики використання флюсів для зварювання низьколегованих сталей відомо, що відносна волога флюсу більше 0,05% може викликати появу тріщин в швах високоміцних сталей, а втрата у вигляді пиловидних відходів більше 10% флюсу в процесі транспортування, зберігання та використання суттєво знижує економічну доцільність його використання. Використанні сполучення зварювальних матеріалів (флюс в сполучені з дротом), яке не забезпечує коефіцієнт переходу марганцю до наплавленого металу вище за 1,60 економічно не доцільне, а сполучення, що не забезпечує коефіцієнт переходу кремнію нижче 25,0 не дозволяє отримати задовільний рівень механічних властивостей наплавленого металу (зокрема щодо ударної в'язкості металу при низьких кліматичних температурах). Таблиця 2 Результати випробування дослідних флюсів Означення дослідногофлюсу Відносна вологість флюсу, % Схильність до руйнування, % Коефіцієнт переходу до наплавленого металу: марганцю кремнію №1 0,12 15 №2 0,05 10 №3 0,04 9 №4 0,03 8 №5 0,03 7 №6 0,02 5 №7 0,02 5 1,54 17,1 1,65 18,3 1,72 19,0 2,25 20,2 2,40 21,2 2,37 22,1 1,38 25,5 Проведення лабораторних випробувань наведених флюсів для визначення їх зварювальнотехнологічних властивостей показало, що флюси №1 та №7 не відповідають вимогам, які висуваються до зварювальних флюсів. Зокрема були відзначені дефекти формування металу швів при зварюванні під флюсом №1 та погіршення здатності шлакової кірки до відокремлювання з поверхні зварного шва при використанні флюсу №7. Сполучення зварювальних матеріалів, що характеризуються занадто низький коефіцієнт пере ходу марганцю (флюс №1) чи занадто високий коефіцієнт переходу кремнію (флюс №7) до наплавленого металу є недоцільними для використання як з економічної точки зору, так і з міркувань забезпечення механічних властивостей наплавленого металу на рівні, який є притаманним для низьколегованих сталей підвищеної та високої міцності. З наведених даних видно, що використання в складі синергетичного флюсу плавленого напівпродукту, що відповідає вимогам Rгпр 5%, 7 92903 8 Наведені в табл. 1 шихтові матеріали не є Rсав 0,02%, в кількості 10...90% дозволяє істотно єдиними з прийнятних. Цілком можливо викорисзнизити схильність гранул флюсу до руйнування в тання інших за складом плавлених напівпродуктів, процесі транспортування, зберігання та викорисшлакоутворюючих, легуючих та інших компонентів, тання, а також знизити схильність флюсу до сорзбільшення їх кількості і співвідношення. Для вибування атмосферної вологи, що дозволяє покрарішення поставленої технічної задачі треба аби в щити службові властивості зварних з'єднань складі шихти синергетичного флюсу містилося низьколегованих сталей і підвищити економічну плавленого напівпродукту, що відповідає умовам обгрунтованість використання синергетичних Rгпр 5%, Rсав 0,02%, в кількості 10...90%. флюсів при виготовленні зварних металоконструкцій. Комп’ютерна верстка О. Гапоненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601