CS263236B1 - Bazický obal elektrod pro svařování nelegovaných a nízko legovaných ocelí střídavým i stejnosměrným proudem - Google Patents

Abstract

Cílem řešení je vhodné složení bazické obalové hmoty elektrod pro svařování nelegovaných a nízkolegovaných ocelí střídavým i stejnosměrným proudem za současně vysokých jakostních ukazatelů svařeného kovu, produktivity a ekonomie práce. Obal elektrod při zachování obsahu všech rozhodujících složek dosud známých obalů, zejména fluoridů, přídavkem snadno ionizujících komponent, jmenovitě kovových prášků v součtu jejich obsahů od 1 do 3 7> hmot, přičemž nejméne polovinu obsahu z nich tvoří^hořčík, ferotitanu, kterého v poměru k součtu obsahů ostatních desoxidačních složek je 0,3 až 1 ku 1 a volboy jiných ryze struskotvornýoh látek umožňuje svařovat střídavým i stejnosměrným proudem.

Description

Účelem vynálezu je nelezení složení bazické obalové hmoty elektrod, které zabezpečí ruční obloukové svařování nelegovaných a nlzkolegovaných ocelí střídavým proudem.

Obal svařovacích elektrod, určených pro svařování těchto ocelí je zpravidla lisován na nelegovaný nebo nízkolegovaný ocelový drát a má proto rozhodující vliv na svařovací vlastnosti elektrod a vlastnosti svarového kovu, získaného jejich odtavením. Dosažení jejich nejvyšší úrovně je ze stávajících známých obalů možné obalem bazickým. Tyto obaly obsahují především uhličitany alkalických zemin, např. uhličitan vápenatý, hořečnatý. méně často i barnatý nebo strontnntý a jejich směsi a zpravidla i fluorid vápenatý, lýto suroviny, používané obvykle ve formě minerálů, zabezpečují nejen bazický charakter strusky, ale schopností vytvořit pevné chemické vazby s nečistotami,např. fosforem a sírou, vzniká silný rafinační účinek bazických obalů a z nich vzniklých strusek. Současně rozkladem uhličitanů během svařování vzniká oxid uhličitý, intenzivně chránící roztavená kapky svarového kovu před nežádoucím působením vzdušné atmosféry. Snížení bodu tání vzniklých oxidů alkalických kovů a vytvoření strusky optimální vizkozity je zabezpečeno především fluoridem vápenatým, zpravidla používaným ve formě minerálu - kazivce. Přítomnost fluoridu vápenatého, někdy doplňkově posílená přídavkem dalších sloučenin obsahujících fluor, např. fluoridu hlinitého, sodného, barnatého nebo hexafluorohlinitanu trojsodného či hexafluorokřeraičitanu dvojsodného aj. umožňuje vytvoření plynných sloučenin s vodíkem,a tím nanejvýš žádoucí snížení jeho obsahu ve svarovém kovu. Kromě toho obsahuje bazický obal v širokém rozmezí volitelný obsah a formu desoxidačních složek, zaručujících nízký obsah kyslíku a oxidických vměstků ve svarovém kovu. lýto obaly mohou obsahovat i dal^í komponenty struskotvorné, např. rutil, kaolin nebo kovové - pro zvýšení výtěžku železný prášek nebo menší obsahy legujících kovových prášků a jejich slitin,např. manganu, chrómu, niklu nebo feromanganu, ferosilicia, ferochromu, feromolybděnu, feroniobu aj.

263 236

Vážnou nevýhodou elektrod s bazickými obaly, obsahujících v různém množství vždy nepostradatelné fluoridy, je zžížená až vyloučená možnost jejich použití pro svařování střídavým proudem. Vysoko elektronegativní anion fluoru odnímá z ionisovaného oblouku volné elektrony, čímž je výrazně snižována vodivost sloupce oblouku. Zpravidla již zapálení oblouku je obtížné, av*ak znovuzapalování, odpovídající frekvenci střídavého proudu, a tím i stabilita procesu je prakticky vyloučena.

Dosavadní způsoby řešení spočívaly v hledání vnějších pomocných opatření,např. v konstrukci svařovacích zdrojů s vysokým napětím naprázdno,a tím i zvýšenou ionizační schopností, avšak s vysokým úrazovým rizikem. Jinou možností byla instalace vysokofrekvenčních ionizátorů, obohacujících prostor oblouku ionty. V oblasti úprav složení obalů byl snižován obsah fluoridů, jež tvoří jednu ze základních složek,a tím byly zhoršovány jeho funkční účinky. Běžnějším způsobem bylo používání elektrod s jinými, méně hodnotnými obaly.

Vynález řeší složení obalu elektrod, které při zachování ry ze bazického charakteru lze použít přednostně pro svařování stři davým, ale také stejnosměrným proudem. Nového účinku, tj. použitelnost elektrod pro svařování střídavým proudem při zachování všech užitných vlastností bazických elektrod bylo dosaženo přídavkem snadno oxidovatelných složek, jmenovitě kovovými prásky s ionizačním potenciál·· nižším než 7,8 V, např. hořčíkem, hliníkem nebo vápníkem v součtu jejich obsahu 1,0 až 3,0 % hmot., přičemž hořčík tvoří nejméně polovinu tohoto obsahu a přídavkem titanu ve formě ferotitanu. Ferotitan je součástí složek desoxidačních, kterých v obalu podle vynálezu musí být 8 až 16 $ hmot., přičemž poměr obsahu ferotitanu k součtu obsahu ostatních desoxidačních musí být 0,3 až 1 ku 1.

Obalová hmota elektrod podle vynálezu musí obsahovat dále 22 až 35 # hmot. uhličitanů alkalických zemin, např. uhličitanu vápenatého, uhličitanu hořečnatého, případně uhličitanu barnatého samostatně nebo ve směsi v libovolném poměru, při3

283 238 čemž mohou být ve formě v přírodě se nacházejících minerélťi nebo ve formě chemických sloučenin, 18 do 25 95 hmot. fluoridů, např. fluoridu vápenatého ve formě minerálu nebo chemická sloučeniny, případně fluoridu hlinitého, fluoridu barnatého, fluoridu sodného, hexafluorohlinitanu trojsodného či haxefluorokřeraičitanu dvojsodného samostatně nebo ve směsi v libovolném poměru.

Obal elektrod musí obsahovat dále struskotvorná anorganické látky jednotlivě nebo ve směsi bez omezení jejich poměru v součtu jejich obsahů od 9 do 16 % hmot·, např. přírodní rutil, kaolin, živec, slída, přírodní nebo syntetický křemičitan vápenatý /wolastonit/ nebo křemičitan titaničitý /perowskit/. Pro zabezpečení dobrá lisovatelnosti obalová hmoty musí obalová hmota obsahovat také jednotlivě nebo ve směsi plastikátory anorganické nebo organické povahy jednotlivě nebo ve směsi v součtu jejich obsahů od 0,5 do 10 95 hmot., např. mastek, bentonit, křemičitan draselný, deriváty celulózy nebo algináty. Pro zvýšení výtěžku svarového kovu obsahuje obal železný prášek v objemu od 10 do 40 % hmot.

Pro úpravu chemického složení svarového kovu může obal jednotlivě nebo ve směsi obsahovat legující přísady v součtu jejich obsahu od 0,5 do 10 95 hmot., např. chrom nebo ferochrom, nikl , feromolybden, feroniob nebo ferovanad;

Složení obalové hmoty podle vynálezu bylo ověřeno na několika partiích elektrod. Tak např. byl připraven obal elektrod o složení: uhličitan vápenatý 27 % hmot., uhličitan hořečnatý 3 95 hmot., fluorid vápenatý 18 95 hmot., fluorid hlinitý 2 % hmot., fluorid sodný 1 % hmot., ferosilicium 6 % hmot·, feromangan 2 95 hmot., ferotitan 4 95 hmot., hořčík 1,5 95 hmot., hliník 0,5 95 hmot., přírodní rutil 3 % hmot., kaolin 5 95 hmot., syntetický křemičitan vápenatý 2 95 hmot·, ferochrom 3 95 hmot., feromolybden 1 ,5 95 hmot., kovový nikl 1 95 hmot·, železný prášek 8 95 hmot., bentonit 1 % hmot. a kar boxyme tyl celulóza 0,5$haot. Tento obal byl po zahnětení s vodním sklem draselným m&lisovén na nelegovaný drát. Svařovací vlastnosti takto připravených elektrod byly ověřovány svařováním střídavým proudem na svařovacím transformátoru WT 315 a následně i na zdroji stejnosměr4

283 238 lého proudu - usměrňovači WTU 315*8 a byly v obou případech prokázány pinč vyhovující výsledky vlastností, jež jsou ovlivněny druhem svařovacího proudu tj. zejména zapálení a znovuzapálení oblouku, plynulost hoření elektrody, tvar a kresba housenky, vzhled, fyzikální vlastnosti a odstranítelnost strusky. Taká vlastnosti svarového kovu vyjádřené jeho chemickým složením podle hmotnosti - C 0,078 &, Mn 0,82 %, Si 0,51 95,

P 0,022 95, ,S 0,017 95, Cr 1,35 95, Ni 0,50 95 a Mo 0,58 95 odpovídaly hodnotám požadovaným.

Pro elektrody, určené ke svařování nelegované oceli, byl připraven obal o složení: uhličitan vápenatý /vápenec/ 26,5 & hmot., fluorid vápenatý /kazivec/ 21,4 95 hmot., hexafluorohlinitan trojsodný 2,5 95 hmot., ferosilicium 4,5 95 hmot., feromangan 1,8 95 hmot., ferotitan 5,7 % hmot., hořčík 1,8 % hmot., kaolin 5,0 $ hmot., přírodní rutil 3,9 T hmot., karboxymetylceluloza 0,6 95 hmot., železný prážek 26,3 95 hmot. Z tohoto obalu, spojeného vodním sklem draselným byly lisovány na nelegovaný ocelový drát elektrody prověřované svařováním střídavým i stejnosměrným proudem. VMea stanoveným požadavkům vyhověly svařovací a výkonové vlastnosti elektrod jakož i vlastnosti sva rového kovu a svarového spoje, získaného jejich odtavením. Prověřování bylo podrobeno jejich chemické složení včetně obsahu plynů, hodnoty mechanických vlastností v celém rozsahu pracovních teplot, celistvost a odolnost vůči praskavosti za studená, přičemž bylo zjiStěno, že všechny výsledky pln? vyhovují technickým požadavkům, zabezpečovaným dosud známými bazickými obaly elektrod a vzájemné rozdíly hodnot, získaných při svařování střídavým a stejnosměrným proudem jsou nepodstatné.

Z uvedených příkladů je zřejmé, že nový účinek bazického obalu elektrod podle vynálezu spočívá v možnosti jejich použití pro svařování střídavým proudem obecně i dosažením srovnatelných komplexních užitných vlastností elektrod a svarového kovu, získaného jejich odtavením při svařování stejnosměrným proudem, jakož i získáním srovnatelných vlastností s jinými průmyslově vyráběnými elektrodami s obaly bazického charakteru.

283 238

Elektrody s obalem podle vynálezu je možné používat pro svařování výrobků z nelegovaných a nízkolegovaných ocelí, např. konstrukcí, součásti vozidel a dopravních zařízení nepodléhajícím zvláštním předpisům, jsou určeny pro zámečnické práce, opravy a pod.

Claims (2)

1. Bazický obal elektrod pro svařování nelegovaných a nízkolegovaných ocelí střídavým i stejnosměrným proudem, obsahující od 22 do 35 $ hmot. uhličitanů alkalických zemin, např. uhličitanu vápenatého, uhličitanu hořečnatého, případně uhličitanu strontnatého nebo uhličitanu barnatého samostatně nebo ve směsi v libovolném poměru, ve formě přírodních minerálů nebo ve formě chemických sloučenin, od 18 do 25 % hmot. fluoridů, např. fluoridu vápenatého ve formě minerálu nebo chemické sloučeniny, případně fluoridu hlinitého, fluoridu barnatého, fluoridu sodného, hexafluoru trojsodného či hexafluorokřemičitanu dvojsodného samostatně nebo ve směsi v libovolném poměru, od 9 do 16 % hmot. samostatně nebo ve směsi v libovolném poměru složek struskotvorných,např. přírodního rutilu, kaolinu, živce, slídy, křemičitanu vápenatého přírodního nebo syntetického nebo křemičitanu titaničitého přírodního nebo syntetického, samostatně nebo ve směsi od 8 do 16 % hmot. desoxidačních složek^např. feromanganu, ferosilicia a ferotitanu, od 0,5 do 10 % hmot. samostatně nebo ve směsi v libovolném poměru plastifikačních složek anorganické nebo organické povahy např. mastku, bentonitu, křemičitanu draselného nebo derivátů celulózy či alginátů, od 10 do 40 % hmot. železného prášku, vyznačující se tím, že poměr obsahu ferotitanu k součtu obsahu ostatních desoxidačních složek je 0,3 až 1 ku 1 a obsahem 1,0 až 3,0 % hmot. jednoho nebo více kovových prvků s ionizačním potenciálem nižším než 7,8V ve formě prášků, např. hořčíku, vápníku, hliníku, přičemž hořčík tvoří nejméně polovinu celkového obsahu těchto komponent.

2. Bazický obal elektrod pro svařování podle bodu 1, vyznačující se tím, že obsahuje od 0,5 do 10 % hmot. legujících přísad ve formě kovových prášků nebo feroslitin jednotlivě nebo ve směsi.