Использование барий-стронциевого модификатора при изготовлении сварочного флюса на основе шлака силикомарганца

Представлена возможность использования барий-стронциевого модификатора в качестве газозащитной и рафинирующей д бавки для сварочных флюсов, изготовленных на основе шлакового щебня от производства ферросиликомарганца. В качестве материалов для исследования был использован барий-стронциевый модификатор БСК-2 по ТУ 1717-001-75073896 – 2005 производства ООО «НПК Металлтехнопром». В качестве основы сварочного флюса использовали шлак силикомарганца производства ЗападноСибирского электрометаллургического завода. Исследование работы новых сварочных флюсов и флюс-добавок проводили с использованием оборудования НПЦ «Сварочные процессы и технологии» и ЦКП «Материаловедение». Применение барий-стронциевой флюс-добавки проводили по двум вариантам. В первом варианте флюс-добавку изготавливали путем измельчения барий-стронция до пылевидной фракции менее 0,2 мм с дальнейшим смешением с жидким натриевым стеклом, сушкой в печи, дроблением и выделением фракции 0,45 – 3,00 мм. Во втором варианте флюс-добавку использовали в виде пыли фракции менее 0,2 мм. Добавки примешивали при соотношении 2 – 10 % от массы шлака производства силикомарганца. Наплавку образцов осуществляли сварочной проволокой марки Св-08ГА на подложку из стали марки 09Г2С толщиной 20 мм. Изучено качество наплавленного металла, исследованы химические составы (наплавленных слоев, шлаковых корок, используемого флюса) рентгенофлюоресцентным методом на спектрометре XRF-1800 и атомно-эмиссионным методом на спектрометре ДФС-71. Изучена степень загрязненности неметаллическими включениями (силикатами недеформирующимися, оксидами точечными, сульфидами) с помощью оптического микроскопа OLYMPUS GX-51 в диапазоне увеличений от 100 до 1000. Проведенные лабораторные исследования по наплавке стальных образцов показали, что за счет введения флюс-добавки, изготовленной из барий-стронциевого модификатора, происходит рафинирование металла, снижается концентрация серы и фосфора. Показано, что использование смеси барий-стронциевого модификатора с жидким стеклом в качестве добавки предпочтительнее по отношению к применению добавки в виде пыли. Выявлено, что наилучшими образцами с точки зрения степени загрязненности наплавленного металла неметаллическими включениями являются образцы, изготовленные с использованием не более 8 % барий-стронциевой флюс-добавки.

welding, flux, technology, surfacing, barium-strontium modifier, sample, non-metallic inclusions

1. Дерябин А.А., Берестов Е.Ю. О механизме модифицирования стали щелочноземельными металлами // Электрометаллургия. 2008. № 6. С. 35 – 38.

2. Дерябин А.А., Павлов В.В., Могильный В.В. и др. Эффективность нанотехнологий модифицирования рельсовой стали барием // Сталь. 2007. № 11. С. 134 – 141.

3. Григорьев Ю.В., Рябчиков И.В., Рощин В.Е. Термодинамический анализ совместного восстановления кремния и бария углеродом // Изв. вуз. Черная металлургия. 2005. № 7. С. 3 – 5.

4. Ферросплавы с редкоземельными и щелочноземельными металлами / И.В. Рябчиков, В.Г. Мизин, Н.П. Лякишев, А.С. Дубровин. – М.: Металлургия, 1983. – 272 с.

5. Рожихина И.Д., Нохрина О.И., Дмитриенко В.И., Платонов М.А. Модифицирование стали барием и стронцием // Изв. вуз. Черная металлургия. 2015. Т. 58. № 10. С. 871 – 875.

6. Ивакин В.Л., Черняк С.С., Пимнев Д.Ю. Новая технология повышения качества металлов и сплавов барийстронциевым карбонатом. – Иркутск: изд. Иркутского гос. университета, 2004. – 123 с.

7. Kartashev M.F., Naumov S.V., Urchenko A.N., Sheksheev M.A. Study of welding properties of fused weld flux produced by electric arc granulation // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 511. No. 1. Article 012034.

8. Gupta P., Roy J., Rai R.N., Rao A.K.P., Saha S.C. Effect of B2 O3 containing fluxes on the microstructure and mechanical properties in submerged arc welded mild steel plates // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 114. No. 1. Article 012102.

9. Golovko V.V., Potapov N.N. Special features of agglomerated (ceramic) fluxes in welding // Welding International. 2011. Vol. 25. No. 11. P. 889 – 893.

10. Kartsev D.S., Zernin E.A. Use of refractory nanoparticles as a component of welding materials in welding and surfacing with coated electrodes and flux cored wires // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 142. No. 1. Article 012008.

11. 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 – SiO 2 – CaO – Al2 O 3 – CaF 2 system by fusion // Welding International. 2007. Vol. 21. No. 7. P. 502 – 511.

12. 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. P. 649 – 653.

13. 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. P. 298 – 300.

14. Potapov N.N., Kurlanov S.A. A criterion for evaluating the activity of fused welding fluxing // Welding International. 1987. Vol. 1. No. 10. P. 951 – 954.

15. Babushkin P.L., Persits V.Yu. Determination of hydrogen in the form of moisture in basic electrode coatings and fluxing materials in metallurgical production // Welding International. 1991. Vol. 5. No. 9. P. 741, 742.

16. Naumov S.V., Ignatov M.N., Sheksheev M.A. Technology of mineral raw materials granulation by electric arc for manufacturing of welding fused flux // Solid State Phenomena. 2017. Vol. 265. P. 290 – 295.

17. Муруев С.Б., Римкевич Б.С., Буцкий Е.Б., Сидорина Т.Н., Романов П.М. Применение барийстронциевого карбоната при производстве заготовок из инструментальной стали Р6М5 и Х12МФ // Электрометаллургия. 2008. № 6. С. 35 – 38.

18. Нохрина О.И., Рожихина И.Д., Платонов М.А., Дмитриенко В.И. Восстановление бария и стронция в процессе обработки стали // Черные металлы. 2011. № 4. С. 29 – 31.

19. Козырев Н.А., Крюков Р.Е., Крюков Н.Е., Ковальский И.Н., Козырева О.Е. Разработка новых сварочных флюсов и флюс-добавок для сварки и наплавки стали с использованием отходов металлургического производства. Сообщение 3. Флюс добавки для сварочных флюсов, содержащих барий стронциевый карбонатит // Черная металлургия. Бюл. ин-та «Черметинформация». 2017. Вып. 6 (1410). С. 95 – 98.

20. Козырев Н.А., Крюков Р.Е., Бурнаков М.А., Михно А.Р., Федотов Е.Е. Использование барийстронциевого карбонатита при изготовлении сварочных флюсов на основе шлака производства силикомарганца. – В кн.: Металлургия: технологии, инновации, качество. Труды XX Международной научно-практической конференции: в 2-х ч. Ч. 1. – Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2017. С. 296 – 299.