Verfahren zur Herstellung von Schweissverbindungen durch Elektroschlackeschweissung Es ist bekannt, dass bei der Elektroschlackeschweis- sung der Schweissspalt durch das Abschmelzen des ins Schlackenbad eintauchenden Zusatzdrahtes ausgefüllt wird, wobei dieses Abschmelzen im Gegensatz zum Un- terpulverschweiissen ohne Bildung eines elektrischen Lichtbogens erfolgt.
Das erhaltene Schweissgut besteht jedoch bei beiden Verfahren zu einem erheblichen Anteil aus aufgeschmol zenem Grundwerkstoff, jedoch beträgt beim Elektro- schlackeschweissverfahren dieser Anteil nur etwa 20% während er beim Unterpulververfahren 60 bis 70% be tragen kann.
Beim Elektroschlackeschweissen wird das sich unter einer Schlackendecke befindende Bad in einem Raum gebildet, der durch die miteinander zu verschweissenden Stirnflächen des Grundwerkstoffes einerseits und durch Kühlbeilagen andererseits gebildet wird. Dadurch wird der oberste flüssige Teil der sich in vertikaler Richtung aufbauenden Schweissnaht stets so warm gehalten, dass die Voraussetzungen für die Bildung eines fehlerfreien Schweissgutes gegeben sind. Die Schlackendecke selbst wird unter Benützung des Schweissstromes durch Wi derstandserwärmung erhitzt. Das Aufschmelzen des Grundwerkstoffes erfolgt im Bereiche der Schmelzbad oberfläche.
Die Eigenart dieses Verfahrens bringt es nun mit sich, dass sich, im wesentlichen von den Stirnflächen der miteinander zu verbindenden Grundwerkstoffe ausge hend, eine Stengelkristallzone bildet, welche die Ursache für schlechte Zähigkeitseigenschaften des Schweissgutes zumindest im Bereiche dieser Zone darstellt.
Zur Beseitigung dieses Fehlers sind bereits verschie dene Massnahmen metallurgischer Art vorgeschlagen worden, von denen im vorliegenden Zusammenhang besonders jene zu erwähnen wären, die sich mit Em pfehlungen bezüglich der Verwendung legierter Zusatz drähte befassen. Diesen Empfehlungen zufolge sollten Verbesserungen durch Zusätze an Titan, Molybdän und Vanadin zum Zusatzbad aussichtsreich sein.
Andere Vorschläge gingen dahin, dem für die Bil- dung der Schlackendecke zur Verwendung kommenden Pulver geeignete Zusätze zu geben. Da nun der Pulver verbrauch für die Schlacke sehr gering ist, sind Zusätze zum schlackenbildenden Pulver nur zu Beginn des Schweissens metallurgisch wirksam. Ausserdem würde sich hierdurch die Zusammensetzung der Schweissnaht von unten nach oben ändern, so dass also für eine gleichmässige Zufuhr von Legierungsbestandteilen der Weg über den legierten Zusatzdraht am aussichtsreich sten erscheint.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen hatten daher insbesondere zum Ziel, für Grundwerkstoffe aus unlegierten oder legierten Stäh len mit weniger als 0,1% Ti, höchstens 0,45% C und 0 bis 8% eines Gesamtlegierungszusatzes, in welchem jedoch die Anteile an Silizium und Mangan nicht ein begriffen sein sollen, geeignete Zusatzdrähte zu ent wickeln.
Versuche mit Zusätzen an Molybdän, Vanadin und auch an Aluminium hatten überraschenderweise kei nen verbessernden Einfluss auf das Erstarrungsgefüge. Hingegen erwies sich bei den in Betracht gezogenen Stählen das Titan dann als ein wirksamer Legierungszu- satz für den Zusatzwerkstoff, wenn es in Anteilen von 0,2 bis 0,8 0/o zugesetzt wurde. Die Wirkung des Titans kann manchmal durch Aluminium verstärkt werden, wobei aber aus nicht völlig geklärten Gründen der Alu miniumanteil nur höchstens die Hälfte des zusätzlichen Titangehaltes betragen darf.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Schweissverbindungen durch Elek- troschlackeschweissung von unlegierten oder legierten Stählen, welche weniger als 0,10/o Ti" höchstens 0,45 0/o C und einen Gesamtlegierungszusatz, der ohne Berücksichtigung eines al'lf'älligen Silizium- und Man- aanRehaltes 0 bis 8 0/0 beträgt, enthalten und die Er findung besteht darin,
dass der Zusatzwerkstoff die gleiche Zusammensetzung wie der zu schweissende Stahl besitzt, jedoch zusätzlich einen Legierungszusatz von 0,2 bis 0,8 0/0 Ti enthält. Überdies kann der Zusatz- werkstoff bis 0,4% A1 enthalten, wobei der Alumini umgehalt bis zu 50 0/o des zusätzlichen Titangehaltes beträgt.
Innerhalb des angegebenen Bereiches für den Titan anteil soll dieser vorzugsweise umso höher gewählt wer den, je grösser die Breite des Schweissspaltes ist.
Durch die vorliegende Erfindung wird für eine be stimmte Gruppe von Stählen der Unterschlacken- schweissung die Möglichkeit zur Herstellung einwand freier Schweissverbindungen durch Verwendung hierfür geeigneter Zusatzdrähte eröffnet.
Method for producing welded joints by electroslag welding It is known that in electroslag welding the welding gap is filled by melting off the additional wire immersed in the slag bath, this melting taking place without the formation of an electric arc, in contrast to submerged arc welding.
In both processes, however, the weld metal obtained consists to a considerable extent of molten base material, but in the electroslag welding process this proportion is only about 20% while it can be 60 to 70% in the submerged arc process.
In electroslag welding, the bath located under a slag cover is formed in a space which is formed by the end faces of the base material to be welded together on the one hand and by cooling shims on the other. As a result, the uppermost liquid part of the weld seam that builds up in the vertical direction is always kept so warm that the prerequisites for the formation of a defect-free weld metal are given. The slag cover itself is heated by resistance heating using the welding current. The base material is melted in the area of the weld pool surface.
The peculiarity of this process means that, starting essentially from the end faces of the base materials to be joined, a columnar crystal zone is formed, which is the cause of poor toughness properties of the welded material, at least in the area of this zone.
Various measures of a metallurgical nature have already been proposed to eliminate this error, of which in the present context especially those that deal with recommendations regarding the use of alloyed filler wires should be mentioned. According to these recommendations, improvements by adding titanium, molybdenum and vanadium to the additional bath should be promising.
Other proposals were to give suitable additives to the powder used to form the slag cover. Since the powder consumption for the slag is very low, additives to the slag-forming powder are metallurgically effective only at the start of welding. In addition, this would change the composition of the weld seam from bottom to top, so that the route via the alloyed additional wire appears to be the most promising for an even supply of alloy components.
The investigations on which the present invention is based therefore aimed, in particular, for base materials made of unalloyed or alloyed steels with less than 0.1% Ti, at most 0.45% C and 0 to 8% of a total alloy additive, in which, however, the proportion of silicon and manganese should not be included in the development of suitable filler wires.
Surprisingly, experiments with the addition of molybdenum, vanadium and aluminum did not have any positive effect on the solidification structure. On the other hand, in the steels under consideration, titanium proved to be an effective alloy additive for the filler material when it was added in proportions of 0.2 to 0.8%. The effect of titanium can sometimes be reinforced by aluminum, but for reasons that have not been fully clarified, the aluminum content must not exceed half the additional titanium content.
The invention thus relates to a method for producing welded joints by electroslag welding of unalloyed or alloyed steels which have less than 0.10 / o Ti "at most 0.45 0 / o C and a total alloy additive which, without taking into account al'lf The silicon and man-aan content is 0 to 8 0/0, and the invention consists in
that the filler material has the same composition as the steel to be welded, but also contains an alloy additive of 0.2 to 0.8% Ti. In addition, the filler material can contain up to 0.4% A1, the aluminum content being up to 50% of the additional titanium content.
Within the specified range for the titanium portion, the greater the width of the weld gap, the higher it should preferably be selected.
The present invention opens up the possibility of producing flawless welded connections by using additional wires suitable for this purpose for a certain group of steels of the lower plague welding.