Керамічний флюс для наварювання

1. КЕРАМИЧЕСКИЙ ФЛЮС ДЛЯ НАПЛАВКИ, содержащий магнезит, глинозем, феррохром, хром металлический, феррованадий, плавиковый шпат, молибденовый концентрат, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества и износостойкости наплавленного металла, а также повышения сварочно-технологнческих свойств, он содержит синтетический калиевый фторцирконатный шлак и фто ристый церий при следующем соотношегии компонентов флюса, мас.Х: Магнезит 16-22 Глинозем 20-28 Феррохром 1-10 Хром металлический 6-18 Феррованадий 1-6 Молибденовый концентрат 2-8 Фтористый церий 0,5-2 Синте тический калиевый фторцирконатный шлак 2,5-12 Плавиковый шпат Остальное 2. Флюс по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что синтетический фторцирконатный шлак имеет следующий состав, мае.%: Кремнезем 52-60 Двуокись циркония 3-5 Фтористые соединения калия 30-40 Примеси 0,5-1,5 Фтористый кальций Остальное S С 5 о со IS СП 1 1091451 Изобретение относится к области сварочных материалов, в частности к сварочным флюсам для износостойкой наплавки деталей, работающих в условиях повышенных удельных давлений при нормальных и повышенных циклически изменяющихся температурах в условиях интенсивного абразивного износа, например прокатных валков станов горя10 чей прокатки. Известен состав керамического флюса для наплавки прокатных валков низкоуглеродистой проволокой [ і ] . Флюс имеет следующий состав, мас.%: 15 Магнезит 16-20 Глинозем 26-28 Плавиковый шпат 22-24 Хром м е 20 таллический 12-14 Ферромолибден 2-3 Ферротитан 1-2 Феррованадий 1-2 25 Мрамор 3-5 Марганец металлический 2-3 Кварцевый песок Остальное 30 Недостатками этого флюса являются (низкая стойкость металла шва против образования горячих трещин и недостаточно высокие сварочно-технологические свойства флюса. 35 Известен также керамический флюс для наплавки валков горячей прокатки С О » имеющий следующий состав, мас.% Магнезит Глинозем Феррохром Ферротитан Феррованадий Фе р р о моли бде н Хром металлический Марганец м е таллический Медный порошок Плавиковый шпат 20-24 27-30 4-6 2-2,5 2-3 2-2,5 * Известен флюс для наплавки содержащий следующие компоненты, мас.%: Магнезит Глинозем Феррохром Хром металлический Фе рр ов а н адий Плавиковый шпат Молибденовый концентрат Полевой шпат 16-20 22-26 3-6 8-14 t-4 23-26 2-5 Остальное Недостатком известного технического решения является то, что при применении его для упрочняющей н а плавки деталей металлургического оборудования, в частности прокатных валков и роликов рольгзкгоз, в с о четании с углеродистыми и низколегированными проволоками выявлены н е достаточные технологическая прочность и стойкость к замедленному разрушению, т.е. образование горячих и х о лодных трещин при наплавке слоя толщиной более 25 мм. Флюс не обеспечивает удовлетворительной сопротивляемости высокотемпературному абразивному износу. Недостаточно высокие технологические свойства керамического флюса, а именно пониженная прочность гранул и, как следствие, большое количество пыли, образующейся при транспортировке, хранении и эксплуатации, существенно влияет на стабильность протекания процесса наплавки. 40 Целью изобретения является повышение качества и износостойкости наплавленного металла, а также повышения сварочно-технологических 45 свойств керамического флюса. Цель достигается тем, что в кера3-6 мический флюс, содержащий магнезит, глинозем, феррохром, хром металлический, феррованадий, плавиковый 7-Ю 50 шпат, молибденовый концентрат, д о 1-5 полнительно введен синтетический калиевый фторцирконатный шлак и фтоОстальное ристый церий при следующем соотношеЭтот флюс обеспечивает высокую изнии компонентов флюса, мас.%: носостойкость и теплостойкость на55 плавлонного металла, но технологичесМагнезит 16-22 к и прочность металла, наплавленного Глинозем 20-28 этим флюсом, невысока. Феррохром 1-10 1091451 Хром металлический Феррованадий Молибденойый концентрат Фтористый церий Синтетический калиевый фторцирконатный шлак Плавиковый шпат 6-18 1-6 2-8 0,5-2 1,5-12 Остальное При этом синтетический фторцирко натный шлак имеет следующий состав, мае.% г 52-60 Кремнезем Двуокись циркония 3-5 Фтористые со30-40 единения калия Примеси 0,5-1,5 Фтористый кальций Остальное Введение в состав флюса фтористого церия в количестве 0,5-2% обусловлено повышением качества наплавленного металла и сварочно-технологнческих характеристик процесса наплавки. Легирование металла шва церием значительно измельчило его структуру, а это, в свою очередь, оказало влияние на повышение прочностных характеристик и, следовательно, позволило повысить стойкость наплавленного металла против образования горячих и холодных трещин. Кроме того, улучшилось формирование наплавленного металла (за счет мелкокапельного переноса расплавленного металла) и стабильность горения сварочной дуги. Содержание фтористого церия' в указанных пределах во флюсе при наплавке способствует образованию свободного фтора и церия в наплавленном металле в результате диссоциации фтористого церия. Фтор способствует переводу части водорода в нерастворимые соединения и тем самым повышает устойчивость наплавленного металла к образованию трещин. Церий, являясь сильным раскислителем, связывает кислород и тем самым препятствует образованию газовых пор. При содержании фтористого церия в керамическом флюсе менее 0,5% действие его неэффективно в плане измель чения структуры и повышения прочностных характеристик металла наплавки. Если же содержание фтористого церия превышает 2%, возникает опасность получения в структуре металла наплавки так называемой цериевой неоднородности. Церий скапливается по границам зерен и вследствие этого происходит" охрупчивание металла и v іникнозение 10 трещин кристаллизации, і Введение в состав керамического флюса синтетического калиевого фторцирконатиого шлака обусловливает повышение качества наплавляемого метал15 ла ч сварочно-технологических свойств флюса. Этот шлак является отходом металлургического производства при ' выплавке лигатур специального назначения. Содержание кремнезема в шлаке 20 до 60% обеспечило стабильность шлаковой системы Mg0-Al 2 0 3 -CaF 2 -Si0 2 с примерным соотношением компонентов 1:1:1:1, легирование металла наплавки кремнием в требуемом количестве. Помимо кремнезема в состав синтетического шлака входят двуокись циркония и фторсодержащие соединения калия. Указанные составляющие весьма* положительно влияют на сварочнотех30 нологические свойства керамического флюса. Улучшается формирование наплавляемого валика, шлаковая корка легко отделяется. Стабильность дугового процесса при наплавке под керамическим флюсом увеличивается, а га35 зонасыщенность сварочной ванны снижается. Это объясняется эффективностью защиты расплавленного металла от адсорбции азота в дуговом промежутке и в сварочной ванне, а также диссоциацией фтора из его соединений и получением нерастворимых соединений с водородом» При изготовлении предлагаемого керамического флюса было установлено, что гранулы его затвер45 девают быстрее, чем гранулы известных флюсов. Гранулы характеризуются прочностью как в период грануляции, так и после высокотемпературной прокалки. Эти качества керамического 50 флюса способствуют значительному снижению потерь флюса в процессе транспортировки и использования. В известных керамических флюсах прочность гранул невысокая, что приводит 55 к измельчению и большим потерям в период транспортировки, хранения и при использовании по назначению. При 1091451 6 чиной появления цементирующих свойств Наплавка под опытными флюсами высинтетического шлака в керамическом полнялась на пластины из стали 45 флюсе является взаимодействие фторразмерами 30-100-400 мм для опредецирконатного калия, содержащегося в ления сварочно-технологических шлаке, со свободным кремнеземом колсвойств, на пластины из стали 45 разлоидного раствора жидкого стекла, мером 50*60-400 мм для изготовления являющегося связующим керамических образцов на термоусталость, горячий флюсов. износ, твердость при повышенных температурах. При этом использовался Помимо указанных положительных сварочный автомат АДС-1000-4, источфакторов, полученных от введения Ю ник питания ВКСМ-1000 и электродная синтетического калиевого фторциркопроволока Св-08ГА и Нп-ЗОХГСА. Стойнатного шлака в керамических флюс, кость наплавленногб металла против существенна н замена полевого пшата, термической усталости оценивалась содержащего большое количество числом циклов: нагрев до Т=6ОО°С вредных примесей и загрязнений, на 15 охлаждение до нормальных температур высокочистый синтетический итак, явдо появления трещин разгара. ляющийся промышленными отходами специальной металлургии. Это существенно повлияло на снижение содержаИспытания на износоустойчивость ния в металле наплавки вредных припри высоких температурах проводились 20 месей и включении, снижающих его по методике ЦНИИТМАШ. Тело трения технологические показатели и привосплав ВК-8, удельное давление дящих к возникновению трещин. 1,5 кг/мм 2 , температура испытаний 600 С. Износоустойчивость оцениваПримеры составов керамического лась величиной изменения веса образфлюса (мас.%) приведены в табл.1. 25 ца при часовом цикле трения. ТверТ а б л и ц а 1 дость при рабочих температурах оцениКомпонент Состав валась по ее значениям при Т в 600 С. Т"Т~Т 8 Технологическая прочность наплав30 ленного металла оценивалась по возникновению горячих трещин в момент его кристаллизации при различных скоростях принудительной деформации. Критическое (минимальное) значение скорости, при которой начинают воз35 никать горячие трещины, являлось критерием оценки. Для определения стойкости против порообразования наплавка производилась на пластины с канавками, в которые помещалось дозированное количество нитрида магния. Минимальное количество M g 3 N ^ вызывавшее поры, считалось критическим и служило сравнительным показателем стойкости наплавляемого ме45 талла против пор. 11 Отделимость шлаковой корки оценивалась по трудоемкости этой операции. Внешний вид металла шва и шла-, ковой корки оценивался визуально. Результаты испытаний металла наплавок проволокой Св-08ГА под опытными флюсами приведены в табл.2. Магнезит 16 22 18 Глинозем 28 20 24 Плавиковый шпат 26 20 24 1 10 4 Хром металлический 18 6 11 Феррованадий 6 1 2 Феррохром Молибденовый концентрат Фтористый церий 0,5 Калиевый фторцирконатный синтетический шлак 2,5 12 8 109(451 Т а б л и ц а Сос тав Количество термоциклов до появления трещин Из кос Тверобраз- дость наплавца, мг/ч ленного метал Верхнее содержание MgjNj до появления пор, г/см ла, HRC Отделимость шлаковой корки при высокой температуре 2 Технологическая прочность (А ) , мм/мі*н і і г т ^г* 600**20° , Известный 1 2974 38 38 45 2,5 Хорошая 13,5 2 2831 42 34 42 1,5 Удовлет 11 ворительная 3012 35 Прототип 2682 44 34 44 36 3 3 Хорошая 14.5 40 2 Удовлетворительная 10 • Из табл.1 и 2 видно, что наплавленный металл под предложенным керамическим флюсом обладает повышенными технологическими свойствами, т.е. качеством и повышенной износостойкостью при высоких температурах, по сравнению с известным [2J, кото рый является одновременно и базовым объектом. Применение предлагаемого флюса позволит повысить срок службы наплавляемых деталей за счет повышения износостойкости и качества наплав-^ ленного металла. Составитель Т.Арест Редактор В.Зубкова Техред О.Неце Корректор С.Черни Заказ 5023/ДСП Тираж 759 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ПГОІ "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4