AT138611B - Umhüllte Elektrode für elektrisches Schweißen. - Google Patents

Description

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  Umhüllte Elektrode für elektrisches Schweissen. 



    Es ist bekannt, Elektroden für elektrisches Lichtbogenschweissen mit einer Bekleidung zu versehen, welche zur Aufgabe hat, teils die Materialbeförderung im Lichtbogen zu erleichtern, teils durch Gas-und Sehlackenbildung das schmelzende Metall gegen die Einwirkung der Luft zu schützen, so dass es nicht zu grosse Mengen Sauerstoff und Stickstoff absorbiert. Gleichzeitig werden der Bekleidung Legierungsstoffe zugesetzt, um diese Stoffe dem Schweissmetall zuzuführen. Die beim Schweissen entstehende Schlacke muss leichter schmelzbar als das Metall sein, und beim Eisen- und Stahlschweissen muss sie also basisch oder sauer sein, wie Oxyd-oder Silikatschlacke.

   Um eine solche Schlacke zu erhalten, bestehen die bisher gebräuchlichen Bekleidungen, abgesehen von metallischen und brennbaren organischen Stoffen und Bindemitteln, im wesentlichen aus Siliciumoxyd, Aluminiumoxyd, Eisenoxyd und Caleiumkarbonat oder damit verwandten Stoffen, wie Titandioxyd, Chromsesquioxyd, Manganoxyden, Bariumkarbonat, Magnesiumkarbonat usw. Man verwendet nach Möglichkeit technisch reine Stoffe ; das Siliciumoxyd wird daher in Form von Sand verwendet, Eisenoxyd in Form von Eisenerz, für gewöhnlich Blutstein oder Schwarzeisenstein usw. 



  Eine solche Bekleidung, bestehend aus einem Gemisch von verschiedenen Oxyden, hat aber in metallurgischer Hinsicht gewisse Nachteile. Die metallurgischen Reaktionen, die im Lichtbogen stattfinden, können zusammen als ein Frischprozess aufgefasst werden, u. zw. ein besonders intensiver Frischprozess, da ein beträchtliches Abtrennen von Kohlenstoff und Legierungsstoffen stattfindet und gleichzeitig die gebildeten geschmolzenen Tropfen von sehr kurzer Dauerhaftigkeit sind. Mit der Bekleidung wird daher angestrebt, den Frischprozess und dessen Intensität zu begrenzen und eine Desoxyda. tion des geschmolzenen Metalls zu erreichen. Kommt es darauf an, nach der Schmelzung eine basische Schlacke zu erhalten, enthalten daher die bisher gebräuchlichen Bekleidungen Eisenoxyd, Manganoxyd oder Calciumkarbonat.

   Da sowohl Fe, 0g und Fez04 wie Mna04 und MnO bei den in dem Lichtbogen herrschenden Temperaturen kräftig oxydierend wirken, wird der Zusatz dieser Stoffe zu der Bekleidurg in der Tat den Frischprozess begünstigen und zur Bildung eines stark sauerstoffhaltigen Eisens führen. Durch Zusatz von Calciumkarbonat wird ein Teil der Energie für dessen Dissoeiation verbraucht und gleichzeitig schwerschmelzbares CaO gebildet. Da, wie oben erwähnt, der Prozess sehr schnell verläuft, wird sich das ganze gebildete CaO nicht mit dem vorhandenen Siliciumoxyd verbinden, sondern es wird ein schwerschmelzbares Gemisch von CaO und Silikat erhalten. Wünscht man nach der Schmelzung eine sauere Schlacke zu erhalten, so kann es aus demselben Grunde zur Bildung einer homogenen Schlacke aus der grossen Siliciumoxydmenge der Bekleidurg nicht kommen.

   Die bisher verwendeten Bekleidurgen sind daher, um eine genügend leicht schmelzbare Schlacke zu geben, auf verhältnismässig grosse Mengen von Eisenoxyden oder Manganoxyden und kleine Mengen von Calciumkarbonat und Siliciumoxyd begrenzt. 



  Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen, und die Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass die Bekleidung, abgesehen von in dieselbe gegebenenfalls eirgehenden Metallen, gasbildenden Substanzen und Bindemitteln, hauptsächlich aus einer synthetischen oder metallurgischen, nicht oxydierenden Schlacke besteht, die der gleichen Art ist wie die, welche bei der Herstellung des Elektrodenmetalls erhalten wird. 



  Die Vorteile eines solchen Verfahrens gehen schon aus dem Obenangeführten hervor. DasEisenoxyd undManganoxydsindda, nnvorhandenaIsFeObzw. MnO, anSiOsgebunden, d. h. nicht oxydierend wirkend ; ausserdem können CaO-, MgO-, AlOs-und SiO-Gehalte usw. gewählt werden, die am zweckmässigste sind, und ferner wird beim Schweissen eine möglichst homogene Schlacke erhalten. Wird beim Schweissen eine schon homogene Schlacke verwendet, so ist man nicht länger an FeO-und MnO-reiche Schlacken gebunden, sondern es können auch CaO-reiche Oxydeschlacken und Silikatschlaeken verwendet werden, die auf Grund ihrer wenig oxydierenden Wirkung vorzuziehen sind. Dadurch wird das Abtrennen von sowohl dem Kohlenstoff und den Legierungsstoffen der Elektrode als auch den der Schweissstelle gegebenenfalls zugeführten zusätzlichen Legierungsstoffen herabgesetzt.

   Das Materialgleichgewicht wird also wesentlich verbessert. Bei Verwendung einer derartigen Schlacke werden die chemischen Umsetzungen wesentlich geringer als bei Verwendung der bisher gebräuchlichen Bekleidungen, und damit wird auch der Schmelzpunkt des Schutzmaterials konstanter, der Schmelzverlauf gleichmässiger und das Schweissen erleichtert. 



  Es ist schon bekannt, zur Bekleidung von dergleichen Elektroden Mineralsilikate zu verwenden, wie Asbest und damit verwandte Silikate, Talk u. dgl., und synthetische Silikate, wie Glaspulver u. dgl.. aber teils sind solche Silikate nicht als Schlacken im eigentlichen Sinne aufzufassen und teils ist man dabei   
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 in der Tat weniger als   15%,   und anderseits waren. auch stark oxydierende Stoffe wie   FesOs   und Fe804 anwesend, so dass die Vorteile einer nicht oxydierenden Bekleidung nicht erzielt wurden. 



   Keinesfalls sind die Vorteile der Verwendung einer nichtoxydierenden Schlacke der gleichen Art wie die, welche bei der Herstellung des Elektrodenmetalls erhalten wird, erzielt worden. 



   In metallurgischer Hinsicht soll die Schlacke, wie erwähnt, nichtoxydierend wirken. Sie kann aus einer synthetischen Schlacke bestehen, d. h. besonders für den Zweck hergestellt sein, oder aus einer metallurgischen Schlacke, und kann basischen oder sauren Charakters sein. Als Beispiel mag angeführt werden : Schlacke aus irgendeiner metallurgischen Eisen-oder Stahlherstellung, z. B. Hochofenschlacke, Schlacke aus einem sauren oder basischen Siemens-, Martin-, Bessemer-oder Elektrostahlofen, aus der 
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   Dass eine Schlacke verwendet wird. die von derselben Art ist wie die, welche bei der Herstellung des zu schweissenden Metalls erhalten wird, beruht auf der Kenntnis, dass die beim Schweissen anwesende
Schlacke betreffs Schmelzpunkt, Zusammensetzung usw. am besten ungefähr dieselben Eigenschaften haben soll wie die bei der gewöhnlichen Herstellung des   Schweissmetalls   erhaltene Schlacke. Eine Stahlsehlacke wird also für Stahlelektroden verwendet, eine Hochofenschlacke für Gusseisenelektroden und
Kupfersehlaeke für Kupferelektroden. Die Verwendung von andern Schlacken als Stahlschlacken für
Stahlelektroden ist als nicht geeignet befunden worden ; falls z. B.

   Hochofenschlacke verwendet wird, müssen der Bekleidung grössere Mengen von andern Stoffen zugeführt werden, um die Viskosität, den
Schmelzpunkt und die Zusammensetzung der Hochofenschlacke auf den richtigen Wert zu bringen. Solche Zusätze haben aber auch die Wirkung, dass sie die Erreichung einer Herabsetzung der chemischen Reaktionen, eines mehr konstanten Schmelzpunktes und einer mehr homogenen Schlacke, wie bei der vorliegenden Erfindung erreichbar, erschweren oder unmöglich machen. Abgesehen von solchen Stoffen, die für andere Zwecke   zugeführt   werden, soll die Bekleidung daher aus einer Schlacke der gleichen Art bestehen wie die, welche bei Herstellung des Metalls erhalten wird. 



   Auch die synthetische Schlacke soll der bei der gewöhnlichen Herstellung des Elektrodenmetalls erhaltenen Schlacke ähnlich sein ; sie besitzt den Vorteil vor der metallurgischen Schlacke, dass sie von Verunreinigungen freier ist und mit konstanterer Zusammensetzung erhalten werden kann. 



   Neben der Schlacke können andere Stoffe der Elektrode zugeführt werden, vorzugsweise der Bekleidung, z. B.   Legierungsstoffe   oder Legierungsmetalle, Desoxydationsmittel, brennbare oder gasbildende organische oder anorganische Stoffe. Die metallischen Stoffe werden zu   Legierungs-und   Desoxydations-   zwecken zugesetzt, die gasbildenden, um dieLuft von dem Lichtbogen zurückzudrängen.   Da diegasbildenden Stoffe eine neutrale oder reduzierende Atmosphäre bilden sollen, bestehend aus CO,   COa,     Hs, H, 0   usw. oder Gemischen davon mit dem mindest möglichen Sauerstoff-und Stickstoffgehalt, können sie aus zersetzbaren anorganischen Stoffen, wie Karbonaten, Oxalaten, Acetaten od. dgl., bestehen oder aus brennbaren oder zersetzbaren organischen Stoffen, z. B. Zellstoff. 



   Die Schlacke kann dabei aussen an der Elektrode als eine Bekleidung, ganz oder teilweise, oder als Füllung in einem auf der Elektrode dünn aufgewickelten Draht angebracht sein. Ist zur Zusammenhaltung der Schlacke oder zu deren Befestigung an der Elektrode ein Bindemittel erforderlich, kann dieses anorganischer oder organischer Art sein, wie gelöschter Kalk, Zement, Wasserglas, Dextrin, Kasein usw. 



  Ferner können Farbstoffe zugesetzt werden, falls ein besonderes Aussehen erwünscht ist. 



   Die Erfindung ist nicht auf Schweissen von Eisen begrenzt, sondern umfasst überhaupt Schweissen aller Metalle, für die Schweissen in Frage kommt, z. B. Gusseisen, legierter Stahl und Nichteisenmetalle. 



   Bei der Herstellung einer synthetischen Schlacke für den angegebenen Zweck kann zuweilen anstatt Zusammenschmelzung ein Fritten zur Verwendung kommen.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRUCH : Umhüllte Elektrode für elektrisches Schweissen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bekleidung, abgesehen von in dieselbe gegebenenfalls eingehenden Metallen, gasbildenden Substanzen und Binde- EMI2.2 die von der gleichen Art ist wie die, welche bei Herstellung des Elektrodenmetalls erhalten wird, z. B.

   Hochofenschlacke für Elektroden, deren Kern aus Gusseisen besteht, Schlacke aus saurem oder basischem Siemens-, Martin-, Bessemer-oder Elektrostahlofen für Stahlelektroden, Schlacke aus der Kupfer-und Alnminiumherstellung für Kupfer-bzw. Aluminiumelektroden usw.