×
03.03.2019
219.016.d258

ШИХТА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ ДЛЯ НАПЛАВКИ В АЗОТСОДЕРЖАЩЕЙ СРЕДЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей горно-металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 1,0-3,6, азотированный феррохром 8,0-20,0, молибден 5,0-21,0, вольфрам 1,0-8,0, ванадий 2,0-6,0, алюминий 1,0-4,5, никель 3,2-20,0, пыль электрофильтров алюминиевого производства 1,0-15,0, титан 1,0-4,5 и железо остальное. Изобретение обеспечивает повышение механических свойств наплавленного металла, в частности твердости, износостойкости и теплостойкости, а также предотвращение образования холодных трещин в процессе многослойной наплавки в азотсодержащей среде за счет увеличения количества стабилизированного аустенита и уменьшения роста его зерна в процессе наплавки. 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к производству порошковой проволоки, и может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей горно-металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости.

Известна, шихта порошковой проволоки (RU №2492981 МПК В23К 35/36, опубл. 29.09.2013), преимущественно для механизированной износостойкой плазменной наплавки в азотсодержащих защитных газовых смесях, содержащая углерод, хром, молибден, вольфрам, ванадий, алюминий и железо, которая дополнительно содержит никель и пыль электрофильтров алюминиевого производства при соотношении компонентов, масс. %:

Углерод 1,0-3,6
Хром 6,5-14,0
Молибден 5,0-21,0
Вольфрам 1,0-8,0
Ванадий 2,0-6,0
Алюминий 1,0-4,5
Никель 3,2-20
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 1,0-15,0
Железо Остальное

Недостатками данной шихты порошковой проволоки являются:

- пониженные механические свойства наплавленного металла, в частности, износостойкости и твердости, за счет недостаточной легированности остаточного аустенита;

- возможность образования холодных трещин в процессе многослойной наплавки из-за недостаточного количества стабилизированного аустенита в процессе наплавки;

Для решения этой проблемы предлагается шихта порошковой проволоки, содержащая углерод, азотированный феррохром, молибден, вольфрам, ванадий, алюминий, никель, пыль электрофильтров алюминиевого производства и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Углерод 1.0-3,6
Азотированный феррохром 8,0 - 20,0
Молибден 5,0-21,0
Вольфрам 1,0-8,0
Ванадий 2,0-6,0
Алюминий 1,0-4,5
Никель 3,2-20,0
Пыль электрофильтров алюминиевого производства 1,0-15,0
Титан 1,0-4,5
Железо Остальное

Техническими результатами при использовании изобретения являются:

- повышение механических свойств наплавленного металла, в частности твердости, износостойкости и теплостойкости, за счет увеличения количества остаточного аустенита, дисперсных нитридов алюминия и титана, и эффекта дисперсионного твердения высоколегированного аустенита при отпуске;

- предотвращение образования холодных трещин в процессе многослойной наплавки за счет увеличения количества стабилизированного аустенита и уменьшения роста его зерна в процессе наплавки.

Пыль электрофильтров является одним из отходов алюминиевого производства и применяется в промышленности как одна из сильных углеродфторсодержащих добавок в производстве стали, цемента и сварочном производстве (1. Баранов А.Н. и др. Переработка твердых фторсодержаших отходов алюминиевого производства // Современые технологии. Электронный ресурс brstu. ru>методы>docs/ humber 10/113-115. Pdf/ 2. Зенкин Е.Ю. Гавриленко А.А. Немчинова Н.В. О переработке отходов первичного алюминия

ОАО «РусалБратск»// Вестник Иркутского государственного технического университета, 2017. Т. 21 №3 С. 123-132/ 3. Ларионов Л.М., Кондратьев В.В., Кузьмин М.П. Пути использования углеродосодержащих отходов алюминиевого производства// Вестник Иркутского государственного технического университета, 2017. Т. 21 №4 С. 139-146).

Химический состав пыли электрофильтров зависит от многих факторов и постоянен лишь в объеме конкретной партии, поэтому можно говорить только о среднем химическом составе, который приведен работе (1). Но действует эта добавка одинаково, как источник поступления фтора для предотвращения холодных трещин и углерода для повышения твердости.

Введение в состав шихты порошковой проволоки пыли электрофильтров алюминиевого производства позволяет:

- проводить удаление водорода за счет комплекса фторсодержащих соединений, разлагающихся при температурах сварочных процессов с выделением фтора, который в свою очередь, взаимодействует с водородом, растворенным в стали, с образованием газообразного соединения HF. Снижение содержания водорода в наплавленном металле уменьшает вероятность образования пор и холодных трещин в нем;

- проводить интенсивное науглероживание при взаимодействии фтористого углерода с карбидообразующими элементами, что позволяет увеличить количество карбидной составляющей в структуре наплавленного металла и дополнительно повысить его твердость.

Заявляемая шихта порошковой проволоки дополнительно содержит титан, что позволяет повысить содержание азота в наплавленном металле в 1,5-2,0 раза с 0,06-0,08% до 0,09-0,12% при наплавке в азотсодержащей защитно-легирующей среде. Комплексное легирование наплавленного металла азотом при плазменной наплавке в азотсодержащей защитно-легирующей среде, введение азотированного феррохрома, наличие алюминия в шихте порошковой проволоки и дополнительное введение в ее состав титана, позволяет повысить его твердость, износостойкость и теплостойкость.

Введение в состав наплавленного металла сильного стабилизатора аустенита - титана повышает количество остаточного аустенита и уменьшает объемный эффект мартенситного превращения, что уменьшает вероятность образования холодных трещин.

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем, исходя из качества, получаемого при наплавке металла, стабильности процесса наплавки, предотвращения образования холодных трещин и требуемых механических свойств (твердости, износостойкости и теплостойкости).

Титан, активно поглощая из расплавленного металла кислород, является одним из лучших раскислителей стали. Титан так же активно поглощает из расплавленной стали азот, образуя нитрид титана, что способствует равномерному распределению легирующих элементов и образованию мелкозернистых структур стали.

Введение титана в состав шихты позволяет дополнительно увеличить количество остаточного аустенита, дисперсных нитридов алюминия и титана. Дисперсные нитриды алюминия и титана не растворяются даже при высоком нагреве и дополнительно задерживают рост зерна аустенита, повышая при этом теплостойкость наплавленного металла. Получение наплавленного металла повышенной твердости и износостойкости достигается 3 - 4 - кратным высокотемпературным отпуском остаточного аустенита при 560-580°С. При отпуске азот выделяется из мартенсита, образует нерастворимые мелкодисперсные нитриды алюминия и титана, а также карбонитриды других легирующих элементов, при этом повышается твердость, износостойкость и теплостойкость. Твердость наплавленного металла возрастает на 1- 2 HRC, но при этом значительно повышается износостойкость и теплостойкость (на 25-50 градусов). Износостойкость улучшается из-за увеличения количества выделяющихся фаз - упрочнителей (дополнительно выделяются нитриды титана).

Для изготовления шихты порошковой проволоки использовали ферротитан марки Фти70 по ГОСТ 4761-91. содержащий не менее 70% титана.

Изменение содержания ферротитана в составе заявляемой шихты производилось с учетом получения высококачественного наплавленного металла (стабильное горение дуги, хорошее формирование, плотный наплавленный металл без трещин, пор и неметаллических включений), при этом учитывалось содержание остальных компонентов. Порошковая проволока изготавливалась из стальной холоднокатаной ленты 08кп (оболочка) размером 15×0,8 мм. Шихта перемешивалась в специальном приспособлении для получения однородной массы. Порошковая проволока прокаливалась для удаления влаги при температуре 250-350°С. Коэффициент заполнения составлял 0,32-0,33, диаметр готовой проволоки - 3,7 мм. Порошковой проволокой с предложенной шихтой производилась плазменная наплавка заготовок рабочих валков с диаметром рабочей части 150 мм, длиной 425 мм. Наплавка производилась в азотсодержащей защитно-легирующей среде на следующих режимах:

Сварочный ток 160-170А
Напряжение дуги 50-60В
Скорость наплавки 11 м/ час
Скорость подачи порошковой проволоки 47 м/час
Длина дуги 20 мм
Смещение с зенита 20 мм
Защитный газ азот
Расход защитного газа 20 л/мин
Плазмообразующий газ аргон
Расход плазмообразующего газа 8 л/мин

Наплавка производилась с регулируемым низкотемпературным подогревом выше температуры начала фазовых превращений и составляла 200-250°С.

В процессе наплавки проводилась экспертная оценка стабильности горения дуги, качества формирования наплавленного металла. Наличие трещин в процессе наплавки

пор и неметаллических включений оценивали ультразвуковым и магнитопорошковым методами, а также на металлографических шлифах. Содержание водорода и азота в наплавленном металле определялось методом вакуум - нагрева на установке Баталина и на эксхалографе ЕАН-220 фирмы «Бальцерс». Содержание водорода находилось в пределах 0,2-0,4 см3/100 г наплавленного металла при допустимом содержании водорода в высоколегированном наплавленном металле до 2 см3 /100 г металла. Содержание азота находилось в пределах 0,09-0,12%. Твердость наплавленного металла контролировалась непосредственно после наплавки и после проведения четырехкратного часового отпуска при температуре 580°С. Твердость наплавленного металла после наплавки составляла 52-56 HRC, после четырехкратного часового отпуска при 580°С возрастала до 64-68 HRC. Дефекты (трещины, поры и неметаллические включения) при наплавке порошковой проволокой с шихтой заявляемого состава, содержащей титан, не обнаружены.

Теплостойкость быстрорежущих сталей оценивали температурой дополнительного 4-х часового отпуска (после окончательной термической обработки), после которого твердость образца снижалась до HRC 58.

Эффективность работоспособности образцов при ускоренных испытаниях на лабораторной установке оценивалась по величине износа, которая определялась по потере массы (ΔQ) образцов в процессе работы до появления первых дефектов (трещин и сколов). На лабораторной установке испытывались шесть вариантов дисков, вырезанных из наплавленных заготовок. В качестве наплавочного материала использовали порошковые проволоки, состав шихты которых приведен в таблице 1. Скорость вращения испытуемых образцов составляла 1000 об/мин, а нагрузка в зоне контакта 1000 МПа, что соответствовало режимам прокатки в реальных производственных условиях. Стойкость до разрушения образцов, наплавленных по первому варианту (прототип) составляет (50-75)*105 циклов нагружения против (75-100)*105 циклов нагружения у образцов, изготовленных с применением шихты

заявляемого состава. Потери в весе в зависимости от числа циклов нагружения у образцов с заявляемой шихтой снизились также в 1.5-2.0 раза.

Исследовались 6 вариантов составов шихты (таблица 1) порошковой проволоки, масс. %: 1 - прототип; 2 - нижний предел заявляемой шихты; 3 -среднее содержание состава заявляемой шихты; 4 - верхний предел заявляемой шихты; 5 - нижний заграничный состав; 6 - верхний заграничный состав.

Влияние изменения химического состава на технологические свойства и механические характеристики наплавленного металла приведено в таблице 2. В строке 3 указана твердость наплавленного металла после высокотемпературного отпуска.

Использование заявляемого состава шихты порошковой проволоки по сравнению с базовым составом (прототип) позволяет:

- повысить качество наплавленного металла за счет предотвращения образования холодных трещин;

- повысить твердость наплавленного металла до HRC 64-68;

- повысить износостойкость в 1,5-2,0 раза;

- повысить теплостойкость наплавленного металла на 25-50°С.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 47 items.
29.03.2019
№219.016.edf3

Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке сталей под флюсом. Флюс содержит пыль газоочистки производства силикомарганца 59-67 мас. % и жидкое стекло 33-41 мас. %. Изобретение обеспечивает уменьшение стоимости производства флюса и сварочного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683164
Дата охранного документа: 26.03.2019
29.03.2019
№219.016.ee2d

Флюс для механизированной сварки и наплавки сталей

Изобретение может быть использовано при электродуговой механизированной сварке и наплавке сталей под флюсом. Флюс содержит шлак производства силикомарганца, включающий диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, оксид магния, оксид марганца, оксид железа, и флюс-добавку, состоящую из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683166
Дата охранного документа: 26.03.2019
02.05.2019
№219.017.48c0

Способ определения сопротивляемости горных пород хрупкому разрушению

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения сопротивляемости горных пород хрупкому разрушению. Способ включает воздействие на горную породу твердосплавным индентором с последующей фиксацией усилия в момент хрупкого разрушения породы. Индентор представляет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686783
Дата охранного документа: 30.04.2019
27.05.2019
№219.017.61d5

Пространственный механизм для захвата, удержания и перемещения объектов

Изобретение относится к механизмам, применяемым в технике для получения заданного движения выходного звена, и может быть использовано, в частности, в медицине при проведении лапароскопических операций. Механизм содержит стойку, кривошип, винтовой шатун, гайку с жестко установленным на ней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689270
Дата охранного документа: 24.05.2019
27.05.2019
№219.017.61e6

Способ повышения энергоэффективности паросиловой установки и устройство для его осуществления

Способ может быть использован в области энергетики на тепловых электрических станциях (ТЭС) и атомных электрических станциях (АЭС) при утилизации низкопотенциальной теплоты циркуляционной воды тепловым насосом с целью повышения энергоэффективности. Утилизацию низкопотенциальной теплоты от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689233
Дата охранного документа: 24.05.2019
08.06.2019
№219.017.75c3

Шихта порошковой проволоки

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пыль газоочистки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690874
Дата охранного документа: 06.06.2019
08.06.2019
№219.017.75d2

Способ выделения металлического кремния из шлака технического кремния

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве технического кремния и ферросилиция. Способ включает приготовление шихты из шлака, полученного при рафинировании кремния с введением шлакообразующих и растворителя, плавление шихты и выдержку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690877
Дата охранного документа: 06.06.2019
19.07.2019
№219.017.b6b2

Оригами механизм

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к устройствам, применяемым в технике для трансформации плоских конструкций в пространственные. Оригами механизм содержит стойку, ведущее звено, шатун и коромысло. Сферические шарниры в обеих кинематических цепях установлены на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694704
Дата охранного документа: 16.07.2019
07.09.2019
№219.017.c882

Способ многослойной наплавки теплостойкими сталями высокой твердости в азотсодержащей среде

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей горно-металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Осуществляют предварительный подогрев наплавляемой заготовки до температуры выше температуры начала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699488
Дата охранного документа: 05.09.2019
07.09.2019
№219.017.c8e5

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе оксида меди и серебра на медные электрические контакты

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на медные электрические контакты. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской серебряной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка оксида меди массой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699486
Дата охранного документа: 05.09.2019
Showing 11-20 of 21 items.
25.08.2017
№217.015.bf83

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе вольфрама, меди и никеля на медные электрические контакты

Изобретение относится к области получения электрических контактов, в частности к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе вольфрама, никеля и меди, которые могут быть использованы в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617190
Дата охранного документа: 21.04.2017
26.08.2017
№217.015.d8e7

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе молибдена, меди и никеля на медные электрические контакты

Изобретение относится к формированию на поверхности медных электрических контактах покрытий и может быть использовано в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623546
Дата охранного документа: 27.06.2017
26.08.2017
№217.015.d927

Способ нанесения электроэрозионностойких покрытий на основе хрома, карбидов хрома и меди на медные электрические контакты

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности с использованием концентрированных потоков энергии и может быть использовано в электротехнике. Способ нанесения электроэрозионного покрытия системы медь – хром, содержащего карбиды хрома, на медные электрические...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623548
Дата охранного документа: 27.06.2017
26.08.2017
№217.015.df82

Флюс для сварки и наплавки

Изобретение может быть использовано для электродуговой сварки под флюсом, в частности для сварки и наплавки легированных сталей. Флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: пылевидный ковшевой шлак производства рельсовой стали 30,0-50,0, пылевидные отходы производства алюминия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625153
Дата охранного документа: 11.07.2017
29.12.2017
№217.015.f6d8

Теплоизолирующая шлакообразующая смесь

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для теплоизоляции металла в промежуточном и сталеразливочном ковшах. Теплоизолирующая шлакообразующая смесь содержит, мас.%: ковшевой белый шлак производства рельсовой электростали – 45-65 и органическая добавка – 35-55....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639187
Дата охранного документа: 20.12.2017
29.12.2017
№217.015.fe7f

Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали

Изобретение относится к черной металлургии. Шлакообразующая смесь для непрерывной разливки стали содержит следующие компоненты, мас. %: аморфный графит 10-20, известь 0,1-2, пылевидные отходы производства ферросилиция 30-40, пылевидные отходы производства алюминия 20-30, ковшевой белый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638721
Дата охранного документа: 15.12.2017
19.01.2018
№218.016.0bf5

Порошковая проволока

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях горнорудного оборудования, работающего в условиях абразивного износа. Порошковая проволока состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002632505
Дата охранного документа: 05.10.2017
20.01.2018
№218.016.135c

Шихта порошковой проволоки

Изобретение может быть использовано при наплавке порошковой проволокой рабочих поверхностей деталей металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Шихта порошковой проволоки содержит, мас.%: углерод 1,0-3,6, азотированный феррохром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634526
Дата охранного документа: 31.10.2017
13.02.2018
№218.016.204c

Порошковая проволока

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при наплавке под флюсом для восстановления изношенных деталей и получения износостойкого защитного покрытия на деталях горнорудного оборудования, работающего в условиях абразивного износа, например бункеров и труботечек....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641590
Дата охранного документа: 18.01.2018
07.09.2019
№219.017.c882

Способ многослойной наплавки теплостойкими сталями высокой твердости в азотсодержащей среде

Изобретение может быть использовано при наплавке рабочих поверхностей деталей горно-металлургического оборудования, к которым предъявляются повышенные требования по твердости и износостойкости. Осуществляют предварительный подогрев наплавляемой заготовки до температуры выше температуры начала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699488
Дата охранного документа: 05.09.2019
+ добавить свой РИД