О возможности использования шлака силикомарганца и ковшевого электросталеплавильного шлака при изготовлении сварочных флюсов

Анализ существующих тенденций развития технологий производства сварочных и наплавочных флюсов показал, что одним из активно развиваемых направлений является производство флюсов с использованием техногенных отходов (в том числе металлургических) в качестве компонентов исходной шихты. Это связанно с тем, что в шлаковых отходах металлургического производства содержится большое количество марганца и кремния, которые в свою очередь являются основой в сварочных флюсах. При проведении лабораторных исследований с использованием оборудования научно-производственного центра «Сварочные процессы и технологии» по наплавке стальных образцов использовали флюс-добавку, полученную путем смешивания ковшевого электросталеплавильного шлака фракции менее 0,2 мм с жидким натриевым стеклом в количестве 62 и 38 %. Полученную флюс-добавку смешивали со шлаком производства силикомарганца фракции 0,45 - 2,50 мм в различных соотношениях. Исследования химического состава наплавленного слоя металла, проведенные спектральным методом, и металлографические исследования наплавленного слоя позволили выявить тенденцию к увеличению содержания серы и повышение загрязненности неметаллическими включениями в наплавленном слое при увеличении количества флюс-добавки в шихте более 20 %. По результатам визуального контроля качества макроструктуры наплавленного слоя установлено отсутствие дефектов при содержании флюс-добавки до 30 %.

1. Golovko V.V., Potapov N.N. Special features of agglomerated (ceramic) fluxes in welding // Welding International. 2011. Vol. 25. No. 11. Р. 889-893. https://doi.org/10.1080/09507116.2011.581431

2. Игнатова А.М., Наумов С.В., Игнатов М.Н., Пушкин С.А., Суслов С.Б. Оценка пригодности и доступности базальтоидных и габброидных комплексов Западного Урала (Пермский край) для производства сварочных материалов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2010. Т. 12. № 4. С. 104-116.

3. Naumov S.V., Artemov A.O., Ignatov M.N., Belousov K.I. Special features of fused welding flux granular forming in carbon steel surfacing during plasma granulation // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 510. Article 012013. https://doi.org/10.1088/1757-899X/510/1/012013

4. Naumov S.V., Ignatov M.N., Ignatova A.M., Artemov A.O. Development of slag base for welding fluxes from man-made mineral formations of Ural Mining and Smelting Companies // Key Engineering Materials. 2017. Vol. 743. P. 406-410. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.743.406

5. Корниенко Е.Е., Игнатов М.Н., Игнатова А.М. и др. Исследование зависимости коэффициентов термического расширения металла шва и сварочных шлаков от температуры в диапазоне 100 - 1000 °C // Обработка металлов. 2012. № 3 (56). С. 116-119.

6. Crespo A.C., Puchol R.Q., Gonzalez L.R., Gomez Perez C.R., Castellanos G., Cedre E.D., Ortiz T. Study of the relationship between the composition of a fused flux and its structure and properties // Welding International. 2009. Vol. 23. No. 2. Р. 120-131. https://doi.org/10.1080/09507110802349668

7. Puchol R.Q., Blanco J.R., Gonzalez L.P., Hernandez G.C., Perez C.R.G. 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. Р. 132-140. https://doi.org/10.1080/09507110802349676

8. 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. Р. 502-511. https://doi.org/10.1080/0950711070159746

9. Volobuev Yu.S., Volobuev O.S., Parkhomenko A.G., Dobrozhe-la 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. https://doi.org/10.1080/09507116.2011.653147

10. 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. Р. 298-300. https://doi.org/10.1080/09507110903320006

11. Makienko V.M., Atenyaev A.V., Belous T.V. Development of welding fluxes for hardfacing based on mineral raw materials of the Far Eastern Region of Russia // Inorganic Materials: Applied Research. 2021. Vol. 12. No. 2. Р. 558-569. https://doi.org/10.1134/S2075113321020350

12. Park J.Y., Chang W.S., Sohn I. Effect of MnO to hydrogen dissolution in CaF2-CaO-SiO2 based welding type fluxes // Science and Technology of Welding & Joining. 2012. Vol. 17. No. 2. Р. 134-140. https://doi.org/10.1179/1362171811Y.0000000084

13. Kim J.B., Sohn I. Influence of TiO2/SiO2 and MnO on the viscosity and structure in the TiO2-MnO-SiO2 welding flux system // Journal of Non-Crystalline Solid2s. 2013. Vol2. 379. P. 235-243. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2013.08.010

14. Титаренко В.И, Голякевич А.А., Орлов Л.Н., Мосыпан В.В., Бабенко М.А. и др. Восстановительная наплавка валков прокатных станов порошковой проволокой // Сварочное производство. 2013. № 7. С. 29-32.

15. Глазунов С.Н., Вялков В.Г., Варламова Л.Д., Цирков П.А. Применение способа электродуговой наплавки с ферромагнитной шихтой для изготовления и восстановления роликов системы вторичного охлаждения УНРС // Труды ГОСНИТИ. 2015. Т. 121. С. 197-205.

16. Goritskiy V.M., Gladshtein L.I., Shneyderov G.R., Dyrneva A.A. Effect of the thermal cycle of welding on impact toughness components of different zones of welded joints in 10G2SB and 10G2SFB steels // Welding International. 2017 Vol. 31. No. 5. P. 410-414. https://doi.org/10.1080/09507116.2016.1268760

17. Naumov S.V., Ignatova A.M., Ignatov M.N. Submerged arc welding using slag base of West Urals mineral raw resources with low detrimental impurities content // Procedia Engineering. 2017. Vol. 206. P. 1355-1359. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.644

18. Канина А.В., Наумов С.В., Черняев А.И. и др. Разработка сварочных материалов и технологий повышения качества сварочных соединений магистральных трубопроводов для обеспечения эксплуатационной безопасности. В кн.: Сб. материалов Всерос. молодеж. науч.-практ. конф. с междунар. участием «Инженерная мысль машиностроения будущего». Екатеринбург: УрФУ, 2012. С. 126, 127.

19. Kryukov R.E., Kozyrev N.A., Kozyreva O.A., Usoltsev A.A. Manufacturing of new welding fluxes using silicomanganese slag // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 253. No. 1. Article 012007. https://doi.org/10.1088/1757-899X/253/1/012007

20. 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 2. Сварочные флюсы на основе шлака силикомарганца // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2017. № 5. С. 85-90.