Brevet FR2021117A1 — publié le 19700717

Dans la technique de soudage à l'arc submergé, on entend par flux à haut rendement des flux dans lesquels a été incorporée une quantité assez importante de métal d'apport sous forme de poudres. Cependant malard que ce métal d'apport participe entiè- rement à la fusion, il ne-s'incorpore qu'en partie au métal de soudure, l'autre partie étant oxydée au cours de llopération de soudage, par l'oxygène que lui fournit à la fois le milieu dans lequel il se trouve et l'air ambiant. La perte est donc double d'une part en poudre de fer, et d'autre part en rendement par rapport à celui que la quantité de poudre de fer mise en oeuvre, permettait d'escompter. L'ide toute naturelle à laquelle on est smené pour remédier à cet inconvénient consiste à incorporer dans le flux, en mélange avec la poudre de fer, une substance sur laquelle l'oxygène se fixerait de préférence. Malheureusement, en dehors-de certaines matières organiques qui ont comme désavantage de fournir de l'hydrogène au métal déposé, an ne voit pas bien quel est le corps inorganique plus avide d'oxygène que le fer qui pourrait être employé pour arriver àsurmonter les inconvénients précités sans alté- rer les propriétés physiques et mécaniques de la soudure réalisé et sans grever prohibitivement le prix de revient des opérations. C'est le propre de l'invention présente d'être parvenu à obtenir un flux ait à haut rendement, dans lequel le métal d'apport en poudre qu'il contient est incorporé au métal ddposé, dans une proportion jamais atteinte jusqu'à présent au cours de l'opération de soudage et dans des conditions de prix de revient acceptable. L'invention présente est relative à un flux de soudage contenant du métal d'apport sous forme de poudre, caractérisé en ce que ladite poudre de métal d'apport est 'protégée contre l'action de l'oxygène libre ou de l'-oxyg > ne en liberté au cours de l'opération de soudage, par incorporation dans le mélange de poudre métallique et non-métallique, d'un complexe inorganique, stable, plus avide d'oxygène que ledit métal d'apport en poudre et à grand pouvoir protecteur. Le mélange de poudre est constitué d'une fraction non-métallique homogène A contenant ledit complexe et à laquelle a été mélangée en proportion appropriée, une autre fraction métallique B comprenant de la poudre de fer et des ferro-alliages puis agglomérés par une solution concentrée de silicates de potassium. Ce mélange est alors passé au four de cuisson de manière à obtenir des granules passant au tamis de 18 meshs. D'une façon générale, la fraction non-métallique homogène A est obtenue en fondant au four électrique un mélange comprenant de la silice et/ou de l'alumine (en vertu de sa propriété amphotérique), du fluorure de calcium, du carbonate de calcium et/ou de magnésium avec du minerai de manganèse et du coke. Au cours de cette opération une partie du CaF2 s'oxyde pour donner du CaO, tandis que le CaCO3 et/ou le MgCO3 se transforment en CaO et/ou MgO. Les oxydes supérieurs de Mn (14n2O3 et M3O4) de leur côté sont réduits par le carbone du charbon, à l'état de MnO qui s'intègre avec SiO2 et/ou Al2O3 en un complexe à base soit silico-manganeuse soit alumino-manganeuse, soit encore silico-alumino-manganeuse, suivant que l'un seulement des deux constituants SiO2 et A1203 ou bien le groupe des deux est présent, à coté d'autres constituants du complexe. D'une façon générale, le rapport de SiO2 et/ou Al203 au NnO peut varier de 2/1 à 1/2. Une partie du MnO, jusqu'à 3Of',peut être remplacée par CaO - MgO - Al2O3. La masse et alors refroidie, broyée jusqu'à obtention de granules passant au tamis de 30 meshs, puis mélangée et agglomérée de toute monière conrue, à la fraction B La quantité en poids de poudre r 1er par rapport au restc du mélange final peut varier uar.s des rapports compris entre 1/1 et 3/i et, de préférence, entre 1/1 et 2/1. Le rapports supérieurs à 2/1 devenant plus difficiles "- utiliser à cause du champ magnétique qui fait adhérer le flux au fil. La quantité de silicate de potassium peut varier, et se situe en général entre 10 et 15%. Dans un exemple de réalisation du flux selon. l'invention, le mélange A comprend en poids SiO2 3 parties CaF2 9 parties CaCO3 3 parties Carbone (coke) 5 parties Minerais de Mn (Ferromin) à 29% Mn 110 parties compte tenu des 37% de SiO2 et des 38% de MnQ contenus dans le Ferromin, cela correspond à la composition centésimale suivante Flux fondu de base A SiO2 43% MnO 34% Al2O3 6% CaF2 7% CaO 7,5% Indéterminé = le solde La masse est refroidie puis broyée jusqu'à obtention de granules passallt au tamis de 30 meshs. 100 parties de ce produit granuleux sont alor mélangées avec : Fe en poudre Höganas W 29/40 190 parties Fe-Mn affiné 6 partie Fe-Si- 2 parties Be-Mo 1,5 parties En composition centésimale, cela correspond à Flux A 33% Poudre de fer 63,7% Ferro-manganèse affiné 2% Ferro-silicium 0,7% Ferro-molybdène 0,6% Ce mélange est aggloméré par 10% de solution de silicate de potassium à 360 Bé, puis passé au four de cuisson à 400 C, il est ensuite tamisé de manière à obtenir des granules passant au tamis de 18 meshs. Dans une opération de soudage, la quantité de fil utilisé était de 322 gr. et la quantité de flux de 1.071 gr. On a obtenu 753 gr. de dépôt métallique et 620 gr. de laitier. Ramené à 100 gr. de fil utilisé, cela représente un rendement de dépôt métallique de 230 gr par rapport à ces 100 gr. de fil. Si on considère que 1.071 gr. de flux contiennent environ 650 gr. de poudre de fer, la quantité totale de métal apportée dans la zône de soudage est de 322 gr. comme 650 gr. comme poudre de fer 972 gr. dont 753 gr. sont entrés dans le dépôt. Le rendement de métal (fil + poudre de fer) entré dans le dépôt est donc de 100.753/972 = 80% R E V E N D I C A T I O N S t.- Flux de soudage contenant du métal d'apport sous forme de poudre, caractérisé en ce que ladite poudre de métal d'apport est protégée au cours de l'opération de soudage, par l'incorporation dans le mélange de poutre métallique et non métallique d'un complexe inorganique, stable, plus avide d'oxy ozène que ledit métal d'apport en poudre et à grand pouvoir ?rt;ecteur. 2. - Flux de soudage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange de poudre est constitué d'une partie non-métallique homogène, contenant ledit complexe et à laquelle a éte mélangée une autre partie métallique comprenant de la poudre de fer, 3.- Flux de soudage suivant la revendication 2, caracte- fisé en ce que le rapport de la poudre de fer au poids total de la poudre est compris entre / et 3/1. 4.- Flux de soudage suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit complexe est à base silico- et/ou alumino-manganeuse. 5.- Flux de soudage suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le rapport Si02/MnO, A1203/MnO ou Si02-Al203/ MnO dans le complexe varie de 2/1 à 1/2 6.- Flux de soudage suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'une des compositions du groupe ternaire CaO - MgO Al203 peut etre substituée au MnO åusqu'd environ 30% du domaine compris entre les limites de 2/1 et 1/2 du rapport Sio2/MnO.