blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2020-1-34-39blackmet-1830Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESВлияние введения добавок углерода и фтора во флюсы, изготовленные из шлака силикомарганцаInfluence of introduction of carbon and fluorine additives to fluxes made of silicomarganese slagКрюковР. Е.KryukovR. E.

к.т.н., доцент кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства

654007, Россия, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Materials, Foundry and Welding Production”

rek_nzrmk@mail.ruКозыревН. А.KozyrevN. A.

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой материаловедения, литейного и сварочного производства

654007, Россия, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Chair “Materials, Foundry and Welding Production”

kozyrev_na@mtsp.sibsiu.ruМихноА. Р.MikhnoA. R.

магистрант кафедры материаловедения, литейного и сварочного производства

654007, Россия, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42

MA Student of the Chair “Materials, Foundry and Welding Production”

mikno-mm131@mail.ruБащенкоЛ. П.BashchenkoL. P.

к.т.н., доцент кафедры теплоэнергетики и экологии

654007, Россия, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Thermal Power and Ecology”

luda.baschenko@gmail.comКалиногорскийА. Н.KalinogorskiiA. N.

к.т.н., и.о. заведующего кафедрой «Металлургия черных металлов»

654007, Россия, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Cand. Sci. (Eng.), Acting Head of the Chair of Ferrous Metallurgy

mchmsis@mail.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian Federation2020290320206313439Copyright © Крюков Р.Е., Козырев Н.А., Михно А.Р., Бащенко Л.П., Калиногорский А.Н., 20202020Крюков Р.Е., Козырев Н.А., Михно А.Р., Бащенко Л.П., Калиногорский А.Н.Kryukov R.E., Kozyrev N.A., Mikhno A.R., Bashchenko L.P., Kalinogorskii A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1830

Проведены исследования сварочного флюса, содержащего шлак силикомарганца с флюс-добавкой на основе пыли газоочистки производства алюминия. Изучено влияние введения углеродфторсодержащей добавки на содержание общего кислорода и водорода в ме- талле сварного шва, а также на ударную вязкость при положительных и отрицательных температурах. Для изготовления сварочного флюса использовали в качестве основы шлак силикомарганца, в качестве флюса – добавки пыли электрофильтров производства алюминия: шлак силикомарганца производства Западно-Сибирского электрометаллургического завода и пыль электрофильтров производства алюминия (углеродфторсодержащую добавку) объединенной компании «РУСАЛ». Сварку образцов проводили с помощью сварочного трактора ASAW-1250. Химический состав исследуемых сварных образцов определяли по ГОСТ 10543-98 атомноэмиссионным методом на спектрометре ДФС-71 и рентгенофлюоресцентным методом на спектрометре XRF-1800. Фракционный газовый анализ проводили с помощью анализатора LECO ТС-600. Исследования сварных образцов на ударную вязкость при положительных и отрицательных температурах проводили с помощью маятникового копра по ГОСТ 9454-78. Построены зависимости влияния количества введенной углеродфторсодержащей флюс-добавки на концентрацию кислорода и водорода в металле сварного шва. При использовании углеродфторсодержащей флюс-добавки в сварочный флюс на основе шлака силикомарганца снижается количество кислорода и водорода в металле сварного шва, при этом возрастает ударная вязкость при положительных и отрицательных температурах. Построены зависимости количества кислорода и водорода в металле сварного шва, а также ударной вязкости от количества введенной углеродфторсодержащей флюс-добавки.

The authors have carried out the investigations of fluxing agent containing silicomanganese slag with a flux additive based on gas treatment dust of aluminum production. Influence of carbon-fluorine-containing additive introduction on total oxygen and hydrogen content in weld metal has been studied, as well as its influence on impact strength at positive and negative temperatures. For fluxing agent manufacture, silicomanganese slag was used as a base, and aluminum production electrostatic precipitators dust was used as additive. Silicomanganese slag is produced by the West Siberian Electrometallurgical Plant; dust is from aluminum production electrostatic precipitators (carbonfluorine- containing adding) of RUSAL Co. Samples were welded on ASAW-1250 welding tractor. Chemical composition of studied welded samples was investigated according to GOST 10543 – 98 by atomic emission method on DFS-71 spectrometer and by X-ray fluorescence method on XRF-1800 spectrometer. Fractional gas analysis was performed using LECO TS-600 analyzer. Welded samples were tested for impact strength at positive and negative temperatures using impact pendulum-type testing machine according to GOST 9454 – 78. When using a carbon-fluorine-containing flux additive in welding flux based on silicomanganese slag, amount of oxygen and hydrogen in weld metal decreases, while impact strength increases at positive and negative temperatures. Dependences of the amount of oxygen and hydrogen in weld metal and impact strength on the amount of introduced carbonfluorine- containing flux additive were constructed.

сваркасварочный флюстехногенные отходышлак силикомарганцапыль газоочисткиударная вязкостьобщий кислородводородweldingwelding fluxindustrial wastesilicomanganese slaggas treatment dustimpact strengthtotal oxygenhydrogenReferencesРыбин В.В., Калинников В.Т., Брусницын Ю.Д. и др. Высококачественные компоненты сварочных материалов из минерального сырья Кольского полуострова и горнопромышленных отходов. – В кн.: Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья и синтеза на его основе функциональных материалов. Матер. науч.-технич. конф. – Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН. 2008. Т. 1. С. 22 – 23.Rybin V.V., Kalinnikov V.T., Brusnitsyn Yu.D. etc. High-quality components of welding materials from minerals of the Kola Peninsula and mining waste. In: Nauchnye osnovy khimii i tekhnologii pererabotki kompleksnogo syr’ya i sinteza na ego osnove funktsional’nykh materialov. Materialy nauchno-tekhnicheskoi konferentsii [Fundamentals of chemistry and technology of complex raw materials processing and synthesis of functional materials on their base. Materials of sci. and tech. conf.]. Apatity: Izd-vo Kol’skogo nauchnogo tsentra RAN, 2008, vol. 1, pp. 22–23. (In Russ.).Наумов С.В., Канина А.Е., Игнатова А.М., Игнатов М.Н. О фракционном составе сварочных флюсов // Научно-технический вестник Поволжья. 2012. № 2. С. 125 – 167.Naumov S.V., Kanina A.E., Ignatova A.M., Ignatov M.N. On fractional composition of welding fluxes. Nauchno-tekhnicheskii vestnik Povolzh’ya. 2012, no. 2, pp. 125–167. (In Russ.).Golovko V.V., Potapov N.N. Special features of agglomerated (ceramic) fluxes in welding // Welding International. 2011. Vol. 25. No. 11. P. 889 – 893.Golovko V.V., Potapov N.N. Special features of agglomerated (ceramic) fluxes in welding. Welding International. 2011, vol. 25, no. 11, pp. 889–893.Amado Cruz Crespo, Rafael Quintana Puchol, Lorenzo Perdomo González etc. Study of the relationship between the composition of a fused flux and its structure and properties // Welding International. 2009. Vol. 23. No. 2. P. 120 – 131.Amado Cruz Crespo, Rafael Quintana Puchol, Lorenzo Perdomo González, Carlos R. Gómez Pérez, Gilma Castellanos, Eduardo Díaz Cedréa, Tamara Ortíz. Study of the relationship between the composition of a fused flux and its structure and properties. Welding International. 2009, vol. 23, no. 2, pp. 120–131.Crespo A.C., Puchol R.Q., Goncalez L.P. etc. Obtaining a submerged arc welding flux of the MnO–SiO2–CaO–Al2O3–CaF2 system by fusion // Welding International. 2007. Vol. 21. No. 7. P. 502 – 511.Crespo A.C., Puchol R.Q., Goncalez L.P., Sanchez L.G., Gomez Perez C.R., Cedre E.D., Mendez T.O., Pozol J.A. Obtaining a submerged arc welding flux of the MnO–SiO2–CaO–Al2O3–CaF2 system by fusion. Welding International. 2007, vol. 21, no. 7, pp. 502–511.Rafael Quintana Puchol, Jeily Rodríguez Blanco, Lorenzo Perdomo Gonzalez etc. The influence of the air occluded in the deposition layer of flux during automatic welding: a technological aspect to consider in the quality of the bead // Welding International. 2009. Vol. 23. No. 2. P. 132 – 140.Rafael Quintana Puchol, Jeily Rodríguez Blanco, Lorenzo Perdomo Gonzalez, Gilma Castellanos Hernández, Carlos Rene Gómez Pérez. The influence of the air occluded in the deposition layer of flux during automatic welding: a technological aspect to consider in the quality of the bead. Welding International. 2009, vol. 23, no. 2, pp. 132–140.Volobuev Yu.S., Volobuev O.S., Parkhomenko A.G. etc. Using a new general-purpose ceramic flux SFM-101 in welding of beams // Welding International. 2012. Vol. 26. No. 8. P. 649 – 653.Volobuev Yu.S., Volobuev O.S., Parkhomenko A.G., Dobrozhela E.I., Klimenchuk O.S. Using a new general-purpose ceramic flux SFM-101 in welding of beams. Welding International. 2012, vol. 26, no. 8, pp. 649–653.Potapov N.N., Kurlanov S.A. A criterion for evaluating the activity of fused welding fluxes // Welding International. 1987. Vol. 1. No. 10. P. 951 – 954.Potapov N.N., Kurlanov S.A. A criterion for evaluating the activity of fused welding fluxes. Welding International. 1987, vol. 1, no. 10, pp. 951–954.Volobuev Yu.S., Surkov A.V., Volobuev O.S. etc. The development and properties of a new ceramic flux used for reconditioning rolling stock components // Welding International. 2010. Vol. 24. No. 4. P. 298 – 300.Volobuev Yu.S., Surkov A.V., Volobuev O.S., Kipiani P.N., Shestov D.V., Pavlov N.V., Savchenko A.I. The development and properties of a new ceramic flux used for reconditioning rolling stock components. Welding International. 2010, vol. 24, no. 4, pp. 298–300.Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Мальков Н.В. Электрометаллургия стали и ферросплавов. – М.: Металлургия, 1995. – 592 с.Povolotskii D.Ya., Roshchin V.E., Mal’kov N.V. Elektrometallurgiya stali i ferrosplavov [Electrometallurgy of steel and ferroalloys]. Moscow: Metallurgiya, 1995, 592 p. (In Russ.).Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов. – М.: Металлургия, 1988. – 784 с.Gasik M.I., Lyakishev N.P., Emlin B.I. Teoriya i tekhnologiya proizvodstva ferrosplavov [Theory and technology of ferroalloys production]. Moscow: Metallurgiya, 1988, 784 p. (In Russ.).Сварочные материалы для дуговой сварки. Справочник. В 2-х т. Т. 1. Защитные газы и сварочные флюсы / Б.П. Конищев, С.А. Курланов, Н.Н. Потапов, и др.; под ред. Н.Н. Потапова. – М.: Машиностроение, 1989. – 544 с.Konishchev B.P., Kurlanov S.A., Potapov N.N. etc. Svarochnye materialy dlya dugovoi svarki. Spravochnik. V 2 t. T. 1. Zashchitnye gazy i svarochnye flyusy [Welding materials for arc welding. Reference book. In 2 vols. Vol. 1. Shielding gases and welding fluxes]. Potapov N.N. ed. Moscow: Mashinostroenie, 1989, 544 p. (In Russ.).Подгаецкий В.В., Рабкин Д.М. Флюсы для автоматической и полуавтоматической сварки. – Киев: Изд-во АН УССР, 1954. – 56 с.Podgaetskii V.V., Rabkin D.M. Flyusy dlya avtomaticheskoi i poluavtomaticheskoi svarki [Fluxes for automatic and semi-automatic welding]. Kiev: Izd-vo AN USSR, 1954, 56 p. (In Russ.).Bublik O.V., Chamov S.V. Advantages and shortcomings of ceramic (agglomerated) fluxes in comparison with fused fluxes used for the same applications // Welding International. 2010. Vol. 24. No. 9. P. 730 – 733.Bublik O.V., Chamov S.V. Advantages and shortcomings of ceramic (agglomerated) fluxes in comparison with fused fluxes used for the same applications. Welding International. 2010, vol. 24, no. 9, pp. 730–733.Gur’ev S.V., Pletnev Yu.M., Murav’ev I.I. Investigation of the properties of welded joints produced by welding in a gas mixture and under a flux // Welding International. 2012. Vol. 26. No. 8. P. 646 – 648.Gur’ev S.V., PletnevYu.M., Murav’ev I.I. Investigation of the properties of welded joints produced by welding in a gas mixture and under a flux. Welding International. 2012, vol. 26, no. 8, pp. 646–648.Parshin S.G. Using ultrafine particles of activating fluxes for increasing the productivity of MIG/MAG welding of steels // Welding International. 2012. Vol. 26. No. 10. P. 800 – 804.Parshin S.G. Using ultrafine particles of activating fluxes for increasing the productivity of MIG/MAG welding of steels. Welding International. 2012, vol. 26, no. 10, pp. 800–804.Barmin L.N. Effect of the composition of flux and welding wire on the properties of deposited metal of 05N4MYu type // Welding International. 1989. Vol. 3. No. 2. P. 109 – 111.Barmin L.N. Effect of the composition of flux and welding wire on the properties of deposited metal of 05N4MYu type. Welding International. 1989, vol. 3, no. 2, pp. 109–111.Potapov N.N., Feklistov S.I., Volobuev Yu.S., Potekhin V.P. A method of selecting fused fluxes in welding pearlitic-ferritic steel // Welding International. 2009. Vol. 23. No. 10. P. 800 – 803.Potapov N.N., Feklistov S.I., Volobuev Yu.S., Potekhin V.P. A method of selecting fused fluxes in welding pearlitic-ferritic steel. Welding International. 2009, vol. 23, no. 10, pp. 800–803.Pavlov I.V., Oleinichenko K.A. Regulating generation of CO by varying the composition of ceramic fluxes // Welding International. 1995. Vol. 9. No. 4. P. 329 – 332.Pavlov I.V., Oleinichenko K.A. Regulating generation of CO by varying the composition of ceramic fluxes. Welding International. 1995, vol. 9, no. 4, pp. 329–332.Толстов И.А., Коротков В.А. Справочник по наплавке. – Челябинск: Металлургия, 1990. – 384 с.Tolstov I.A., Korotkov V.A. Spravochnik po naplavke [Surfacing guide]. Chelyabinsk: Metallurgiya, 1990, 384 p. (In Russ.).Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Мальков Н.В. Электрометаллургия стали и ферросплавов. – М.: Металлургия, 1995. – 592 с.Povolotskii D.Ya., Roshchin V.E., Mal’kov N.V. Elektrometallurgiya stali i ferrosplavov [Electrometallurgy of steel and ferroalloys]. Moscow: Metallurgiya, 1995, 592 p. (In Russ.).Козырев Н.А., Крюков Р.Е., Крюков Н.Е. и др. Углеродсодержащие флюс-добавки для сварочных флюсов // Сварочное произ- водство. 2016. № 5. С. 9 – 14.Kozyrev N.A., Kryukov R.E., Kryukov N.E., Koval’skii I.N., Bendre Yu.V. Carbon flux additives for welding fluxes. Svarochnoe proizvodstvo. 2016, no. 5, pp. 9–14. (In Russ.).Козырев Н.А., Крюков Р.Е., Крюков Н.Е. и др. Разработка новых сварочных флюсов и флюс-добавок для сварки и наплавки стали с использованием отходов металлургического производства. Сообщение 1. Углеродсодержащие добавки для сварочных флюсов // Черная металлургия. Бюл. ин-та «Черметинформация». 2017. Вып. 4 (1408). С. 86 – 89.Kozyrev N.A., Kryukov R.E., Kryukov N.E., Koval’skii I.N., Kozyreva O.E. Development of new welding fluxes and flux additives for welding and surfacing of steel using metallurgical production waste. Report 1. Carbon-containing additives for welding fluxes. Chernaya metallurgiya. Byul. in-ta “Chermetinformatsiya”. 2017, vol. 4 (1408), pp. 86–89. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.