СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБМАЗОЧНОЙ МАССЫ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ ЭЛЕКТРОДОВ
METHOD OF PRODUCING ELECTRODE PASTE

Настоящее изобретение относится к области сварочных материалов, в частности к способам получения покрытий сварочных электродов, и может быть использовано для электродуговой сварки изделий из углеродистых и низколегированных сталей.
Современные электродные покрытия являются сложными многокомпонентными системами. Входящие в них основные и легирующие компоненты выполняют разнообразные металлургические и технологические функции. Только оптимальное сочетание этих функций позволяет обеспечить заданные характеристики как покрытий электродов, так и металла шва. С учетом выполняемых функций к основным компонентам покрытия можно отнести шлакообразующие, газообразующие, раскислители, пластификаторы, стабилизаторы. Легирующие компоненты, в качестве которых используют некоторые металлы, ферросплавы и сплавы, обеспечивают специальные свойства металла шва - ударную вязкость при различных температурах, жаростойкость, коррозионную стойкость, твердость и т.п. Современные электроды позволяют легировать наплавленный металл в широких пределах. Для этого используют легирование через покрытие, когда легирующие элементы в виде порошков металлов или сплавов вводятся в покрытие электродов, легирование посредством компонентов, входящих в состав электродной проволоки или комбинированное легирование. При сварке изделий из углеродистых и низколегированных сталей с содержанием легирующих элементов менее 2-3% легирование, как правило, осуществляют через покрытие. По традиционной технологии получения обмазочной массы покрытий электродов после механического смешения сухих порошкообразных компонентов покрытия в его состав вводят связующее - обычно жидкое стекло. Однако механическое смешение сухих основных и легирующих компонентов не обеспечивает необходимой равномерности распределения легирующих компонентов по всему объему легированной шихты. Кроме того, образующиеся при взаимодействии компонентов покрытия с жидким стеклом продукты гидролиза - гидроксиды и оксигидроксиды являются источником диффузионного водорода и при сварке приводят к повышенной пористости наплавленного металла. Для снижения отрицательного влияния диффузионного водорода осуществляют подбор компонентов покрытия, которые не взаимодействуют с жидким стеклом, тщательно удаляют остаточную влагу при сушке и т.п. Однако эти меры не обеспечивают существенного понижения содержания диффузионного водорода в наплавленном металле.
Известен способ получения обмазочной массы для покрытия электродов (см. Сидлин З.А. Производство электродов для ручной дуговой сварки. - К.: «Екотехнолопя», 2009. - С.247, 282-283), включающий приготовление сухой шихты путем смешивания заданного количества основных и легирующих компонентов. Полученную шихту разравнивают, выливают на нее либо 100% жидкого стекла, либо 95-97% от общего количества и производят перемешивание. При дозированном введении жидкого стекла за 1-3 минуты до окончания перемешивания вводят остальные 3-5% стекла.
К недостаткам данного способа следует отнести неравномерность распределения легирующих добавок, содержание которых составляет до 3%, по всему объему шихты в процессе сухого перемешивания компонентов шихты, а также повышенное содержание диффузионного водорода в наплавленном металле, что снижает сварочно-технологические характеристики электродного покрытия и сварного шва. Кроме того, сухое перемешивание компонентов шихты характеризуется повышенными энергетическими затратами.
3
3
Известен также способ получения обмазочной массы для покрытия электродов (см. а.с. 967753 СССР, МКИ B23K 35/365, 35/40, 1982), включающий смешивание основных и легирующих компонентов с образованием шихты, дозированное введение в шихту натриево-калиевого жидкого стекла в количестве 22-26% при перемешивании в течение 1,0-1,5 минут и добавление в образовавшийся замес водных растворов кислот или их солей в количестве 2,4-2,6 л на 100 кг сухой шихты. В качестве основных компонентов берут мрамор, фторид кальция, полевой шпат, рутиловый концентрат, железный порошок, органические пластификаторы. Легирующие компоненты включают ферросилиций, ферромарганец, алюминиево-магниевый сплав. В качестве водных растворов кислот используют насыщенный раствор щавелевой кислоты или раствор соляной кислоты, а в качестве водных растворов солей - углекислый или хлористый аммоний. Для удаления избыточной влаги осуществляют сушку обмазочной массы электрода при температуре 70±5°С в течение 160 минут. Содержание диффузионного водорода составляет 2,62-4,98 см/100 г наплавленного металла.
Недостатком известного способа получения обмазочной массы является практическое отсутствие химического взаимодействия компонентов при приготовлении сухой шихты, что повышает пористость наплавленного металла и понижает его прочностные свойства. Последующее введение в шихту жидкого стекла вызывает образование в обмазочной массе содержащих водород гидроксидов и оксигидроксидов по причине активного взаимодействия с жидким стеклом химически активных компонентов покрытия в виде ферросилиция, ферромарганца в присутствии растворов щавелевой или соляной кислот. Образующийся водород не удаляется полностью при сушке обмазочной массы и его содержание в наплавленном металле является относительно высоким.
Кроме того, не обеспечивается равномерность распределения легирующих компонентов по всему объему шихты в процессе ее приготовления путем сухого перемешивания компонентов, что приводит к укрупнению зерен металла шва и снижению прочности металла. Сухое перемешивание компонентов шихты характеризуется повышенными энергетическими затратами.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении качества обмазочной массы для покрытия электродов за счет обеспечения химического взаимодействия основных и легирующих компонентов покрытия на стадии выдержки суспензии, понижающего содержание диффузионного водорода в наплавленном металле. Изобретение также направлено на получение равномерного распределения легирующих компонентов по всему объему легированной шихты.
Технический результат достигается тем, что в способе получения обмазочной массы для покрытия электродов, включающем смешивание основных и легирующих компонентов с образованием шихты, введение в нее при перемешивании жидкого стекла и раствора соли неорганической кислоты и сушку, согласно изобретению в качестве раствора соли неорганической кислоты берут водный раствор соли легирующего компонента, основной компонент вводят в водный раствор соли легирующего компонента при Т:Ж=1:5-10, полученную суспензию выдерживают при перемешивании с образованием осадка легированной шихты, отделяют осадок и подвергают его промывке водой и сушке, причем часть жидкого стекла в количестве 1-5 мас.% вводят в суспензию после введения основного компонента, а в остальное его количество вводят высушенную легированную шихту.
Достижению технического результата способствует то, что в качестве основного компонента берут компонент, выбранный из группы, включающей флогопит, мусковит, сунгулит, рутиловый концентрат, железорудный концентрат, полевошпатовый концентрат, причем сунгулит предварительно прокаливают при температуре 900-1000°С.
Достижению технического результата способствует также то, что в качестве легирующего компонента берут компонент, выбранный из группы, включающей хром, марганец, стронций, редкоземельные элементы - РЗЭ.
Достижению технического результата способствует и то, что в качестве соли легирующего компонента берут соль, выбранную из группы, включающей хлорид, нитрат, сульфат, при этом раствор соли легирующего компонента имеет концентрацию 2-50 г/л.
Достижению технического результата способствует также то, что суспензию выдерживают при температуре 15-90°С в течение 1-5 часов.
Достижению технического результата способствует также и то, что промывку водой ведут при Т:Ж=1:2-4.
Достижению технического результата способствует и то, что осадок легированной шихты сушат при температуре 95-105°С.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.
Использование в качестве раствора соли неорганической кислоты водного раствора соли легирующего компонента позволяет осуществить химическое взаимодействие между основным и легирующим компонентами с образованием химически устойчивого комплексного соединения, не содержащего водорода, что исключает образование водорода при последующем введении жидкого стекла.
Введение основного компонента в водный раствор соли легирующего компонента при Т:Ж=1:5-10 и выдерживание суспензии при перемешивании с образованием осадка легированной шихты позволяют обеспечить полноту химического взаимодействия компонентов шихты и равномерно распределить легирующий компонент по всему объему легированной шихты. При снижении расхода жидкой фазы менее 5 снижается полнота химического взаимодействия компонентов шихты и равномерность распределения легирующего компонента по объему шихты, а расход жидкой фазы более 10 технологически не оправдан.
Промывка водой отделенного осадка легированной шихты позволяет удалить нежелательные кислотные остатки, а сушка осадка обеспечивает удаление влаги и снижение содержания диффузионного водорода в наплавленном металле.
Двухстадийное введение жидкого стекла в состав шихты обусловлено тем, что на стадии выдержки суспензии жидкое стекло в количестве 1-5 мас.% способствует понижению кислотности реакционной среды, что необходимо для интенсификации образования комплексного соединения, а на стадии формирования обмазочной массы жидкое стекло выполняет функцию связующего компонента шихты, который в процессе взаимодействия основного и легирующего компонентов в водном растворе соли стал химически нейтральным. Введение жидкого стекла в суспензию после введения основного компонента в количестве менее 1 мас.% оказывает недостаточное нейтрализующее воздействие, а при его количестве более 5 мас.% ухудшается отделение осадка легированной шихты.
Введение высушенной легированной шихты в остальное количество жидкого стекла (95-99 мас.%) обеспечивает эффективное связывание химически нейтральных к нему компонентов легированной шихты. Возможно введение остального количества жидкого стекла в высушенную легированную шихту, однако это затрудняет равномерное смешение компонентов и ведет к дополнительным энергозатратам.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении качества обмазочной массы для покрытия электродов за счет обеспечения химического взаимодействия основных и легирующих компонентов на стадии выдержки суспензии, понижающего содержание диффузионного водорода в наплавленном металле, и обеспечения равномерного распределения легирующих компонентов по всему объему легированной шихты.
В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие режимные параметры.
Использование в качестве основного компонента покрытия компонента, выбранного из группы, включающей флогопит, мусковит, сунгулит, рутиловый концентрат, железорудный концентрат, полевошпатовый концентрат, обусловлено тем, что это рудоминеральное сырье включает основные функциональные компоненты покрытия: шлакообразующие (рутиловый концентрат, железорудный концентрат, полевошпатовый концентрат, флогопит, мусковит), газообразующие (рутиловый концентрат, полевошпатовый концентрат, сунгулит), пластификаторы (флогопит, мусковит) и стабилизаторы (флогопит, мусковит). Кроме того, вышеуказанные компоненты являются относительно доступными и дешевыми. В качестве некоторых компонентов (флогопит, мусковит) могут быть использованы отходы обогащения руд.
-
Предпочтительно использовать сунгулит, прокаленный при температуре 900-1000°С, поскольку в этом диапазоне температур происходит отделение и удаление гидроксильной группы ОН, что снижает содержание водорода в сунгулите.
Использование в качестве легирующего компонента - компонента, выбранного из группы, включающей хром, марганец, стронций, РЗЭ, обусловлено их высокими легирующими свойствами. В качестве РЗЭ предпочтительно использовать отдельные элементы: церий, лантан, иттрий и др., или их смесь, которая может быть получена при переработке редкометального сырья, апатитового и эвдиалитового концентратов.
Использование в качестве соли легирующего компонента - соли, выбранной из группы, включающей хлорид, нитрат, сульфат, обусловлено возможностью получения их водных растворов. Концентрация солей легирующих компонентов в растворе 2-50 г/л позволяет обеспечить полноту легирования основных компонентов шихты и соответственно наплавленного металла с получением заданного структурного состава. Концентрация солей легирующих компонентов более 50 г/л является избыточной и приводит к потерям легирующих компонентов при промывке водой осадка легированной шихты, а концентрация солей легирующих компонентов менее 2 г/л не позволит обеспечить необходимое минимальное содержание легирующих компонентов в наплавленном металле.
Выдерживание суспензии при температуре 15-90°С в течение 1-5 часов необходимо для обеспечения полноты химического взаимодействия компонентов шихты. При более высокой температуре внутри заданного интервала процесс химического взаимодействия компонентов шихты протекает быстрее, а более низкая температура требует большей продолжительности. Температура выше 90°С может привести к обратному переходу легирующих компонентов в раствор, а температура ниже 15°С технологически нецелесообразна.
Промывка водой при Т:Ж=1:2-4 обеспечивает необходимую степень отмывки от кислотных остатков. Расход воды менее 2 не обеспечивает необходимую степень отмывки от кислотных остатков, а расход воды более 4 приводит к образованию больших объемов растворов, подлежащих утилизации.
Сушка осадка легированной шихты при температуре 95-105°С необходима для эффективного удаления влаги из осадка, что способствует снижению содержания диффузионного водорода в наплавленном металле.
Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения повышения качества обмазочной массы за счет обеспечения на стадии выдержки суспензии химического взаимодействия основных и равномерно распределенных легирующих компонентов, что понижает содержание диффузионного водорода в наплавленном металле.
В общем случае способ получения обмазочной массы для покрытия электродов осуществляют следующим образом. Берут водный раствор соли легирующего компонента с концентрацией 2-50 г/л и вводят в него порошкообразный основной компонент при Т:Ж=1:5-10 с образованием суспензии. В качестве соли легирующего компонента используют в различном сочетании хлорид, нитрат или сульфат хрома, марганца, стронция и РЗЭ, при этом последние могут быть взяты в виде отдельных элементов: церия, лантана, иттрия и других РЗЭ или их смеси. В качестве вышеуказанного основного компонента берут компонент, выбранный из группы, включающей флогопит, мусковит, сунгулит, прокаленный при температуре 900-1000°С, рутиловый концентрат, железорудный концентрат и полевошпатовый концентрат. В полученную суспензию вводят 1-5 мас.% жидкого стекла, после чего суспензию выдерживают при перемешивании и температуре 15-90°С в течение 1-5 часов с образованием осадка легированной шихты. Осадок легированной шихты отделяют, промывают водой при Т:Ж=1:2-4 и сушат при температуре 95-105°С до остаточной влажности менее 1%. Высушенную легированную шихту вводят при перемешивании в остальное количество (95-99 мас.%) жидкого стекла с получением обмазочной массы электродов. Обмазочную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08А, Св-08АА (ГОСТ 2246) диаметром 3-5 мм и прокаливают при температуре 350-400°С в течение 180-200 минут в печи ЭПСЭ-10/400.
Было изготовлено 12 партий электродов с различным составом покрытий согласно изобретению. Механические испытания наплавленного металла проводили стандартными методами, а содержание диффузионного водорода в наплавленном металле определяли спиртовым методом в соответствии с РД 5.90.2362.
Сущность и преимущества заявленного способа могут быть более наглядно проиллюстрированы следующими примерами.
Пример 1. Берут 1 л водного раствора хлорида хрома (в качестве соли легирующего компонента) с концентрацией 30 г/л и вводят в него при перемешивании 150 г мусковита в качестве основного компонента (Т:Ж=1:7). В образовавшуюся суспензию добавляют 3 мас.% жидкого стекла и выдерживают при перемешивании при температуре 15°С в течение 5 часов. Затем суспензию фильтруют с получением 170 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,7 л воды (Т:Ж=1:4) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 95°С до влажности 0,7% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 6,6 мас.% хрома. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 97 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08А диаметром 3 мм и прокаливают при температуре 350°С в течение 200 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Характеристики наплавленного металла с использованием покрытых электродов, полученных по Примеру 1 и Примерам 2-12, приведены в Таблице.
Пример 2. Берут 1 л водного раствора нитрата стронция (в качестве соли легирующего компонента) с концентрацией 15 г/л и вводят в него при перемешивании 100 г сунгулита, прокаленного при температуре 900°С в качестве основного компонента (Т:Ж=1:10). В образовавшуюся суспензию добавляют 5 мас.% жидкого стекла, нагревают ее до 60°С и выдерживают при перемешивании в течение 3 часов. Затем суспензию фильтруют с получением 120 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,36 л воды (Т:Ж=1:3) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 105°С до влажности 0,9% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 6,2 мас.% стронция. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 95 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08А диаметром 3 мм и прокаливают при температуре 360°С в течение 200 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Пример 3. Берут 1 л водного раствора сульфата марганца (в качестве соли легирующего компонента) с концентрацией 2 г/л и вводят в него при перемешивании 100 г флогопита в качестве основного компонента (Т:Ж=1:10). В образовавшуюся суспензию добавляют 5 мас.% жидкого стекла, нагревают ее до 90°С и выдерживают при перемешивании в течение 1 часа. Затем суспензию фильтруют с получением 115 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,2 л воды (Т:Ж=1:2,15) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 95°С до влажности 0,7% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 0,72 мас.% марганца. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 95 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08А диаметром 3 мм и прокаливают при температуре 400°С в течение 180 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Пример 4. Берут 1 л водного раствора нитратов церия и лантана в соотношении 1:1 (в качестве солей легирующих компонентов) с общей концентрацией 20 г/л и вводят в него при перемешивании 200 г рутилового концентрата в качестве основного компонента (Т:Ж=1:5). В образовавшуюся суспензию добавляют 2 мас.% жидкого стекла, нагревают ее до 30°С и выдерживают при перемешивании в течение 4 часов. Затем суспензию фильтруют с получением 230 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,5 л воды (Т:Ж=1:2,5) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 100°С до влажности 0,6% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 1,8 мас.% церия и 1,6 мас.% лантана. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 98 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08А диаметром 3 мм и прокаливают при температуре 360°С в течение 200 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Пример 5. Берут 1 л водного раствора нитрата лантана (в качестве соли легирующего компонента) с концентрацией 50 г/л и вводят в него при перемешивании 100 г железорудного концентрата в качестве основного компонента (Т:Ж=1:10). В образовавшуюся суспензию добавляют 5 мас.% жидкого стекла, нагревают ее до 80°С и выдерживают при перемешивании в течение 2 часов. Затем суспензию фильтруют с получением 120 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,35 л воды (Т:Ж=1:3,1) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 95°С до влажности 0,8% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 4,1 мас.% лантана. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 95 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08А диаметром 3 мм и прокаливают при температуре 360°С в течение 200 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Пример 6. Берут 1 л водного раствора сульфата хрома (в качестве соли легирующего компонента) с концентрацией 40 г/л и вводят в него при перемешивании 125 г полевошпатового концентрата в качестве основного компонента (Т:Ж=1:8). В образовавшуюся суспензию добавляют 5 мас.% жидкого стекла, нагревают ее до 70°С и выдерживают при перемешивании в течение 3 часов. Затем суспензию фильтруют с получением 140 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,42 л воды (Т:Ж=1:3,7) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 105°С до влажности 0,5% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 3,3 мас.% хрома. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 95 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08А диаметром 3 мм и прокаливают при температуре 360°С в течение 200 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Пример 7. Берут 1 л водного раствора нитрата хрома и хлорида стронция (в качестве солей легирующих компонентов) с общей концентрацией 50 г/л (соответственно 30 г/л и 20 г/л) и вводят в него при перемешивании 200 г сунгулита, прокаленного при температуре 1000°С, и железорудного концентрата (соотношение 1:1) в качестве основных компонентов (Т:Ж=1:5). В образовавшуюся суспензию добавляют 1 мас.% жидкого стекла, нагревают ее до 90°С и выдерживают при перемешивании в течение 1 часа. Затем суспензию фильтруют с получением 230 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,92 л воды (Т:Ж=1:4) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 105°С до влажности 0,7% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 3,2 мас.% хрома и 5,5 мас.% стронция. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 99 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08АА диаметром 5 мм и прокаливают при температуре 400°С в течение 180 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Пример 8. Берут 1 л водного раствора хлорида лантана (в качестве соли легирующего компонента) с концентрацией 40 г/л и вводят в него при перемешивании 125 г мусковита и железорудного концентрата (соотношение 1:1) в качестве основных компонентов (Т:Ж=1:8). В образовавшуюся суспензию добавляют 3 мас.% жидкого стекла, нагревают ее до 70°С и выдерживают при перемешивании в течение 3 часов. Затем суспензию фильтруют с получением 145 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,40 л воды (Т:Ж=1:3) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 95°С до влажности 0,8% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 9,5 мас.% лантана. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 97 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08АА диаметром 5 мм и прокаливают при температуре 350°С в течение 200 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Пример 9. Берут 1 л водного раствора хлоридов церия и хрома (в качестве солей легирующих компонентов) с общей концентрацией 35 г/л (соответственно 20 г/ли 15 г/л) и вводят в него при перемешивании 170 г сунгулита, прокаленного при температуре 960°С, и рутилового концентрата (соотношение 1:1) в качестве основных компонентов (Т:Ж=1:6). В образовавшуюся суспензию добавляют 4 мас.% жидкого стекла, нагревают ее до 50°С и выдерживают при перемешивании в течение 4 часов. Затем суспензию фильтруют с получением 200 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,4 л воды (Т:Ж=1:2,5) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 95°С до влажности 0,8% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 6,6 мас.% церия и 2,9 мас.% хрома. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 96 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08АА диаметром 5 мм и прокаливают при температуре 380°С в течение 190 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Пример 10. Берут 1 л водного раствора нитратов церия и стронция (в качестве солей легирующих компонентов) с общей концентрацией 45 г/л (соответственно 35 г/л и 10 г/л) и вводят в него при перемешивании 110 г сунгулита, прокаленного при температуре 1000°С, и мусковита (соотношение 1:1) в качестве основных компонентов (Т:Ж=1:9). В образовавшуюся суспензию добавляют 5 мас.% жидкого стекла, нагревают ее до 30°С и выдерживают при перемешивании в течение 5 часов. Затем суспензию фильтруют с получением 140 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,56 л воды (Т:Ж=1:4) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 100°С до влажности 0,4% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 5,7 мас.% церия и 1,8 мас.% стронция. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 95 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08АА диаметром 5 мм и прокаливают при температуре 350°С в течение 180 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Пример 11. Берут 1 л водного раствора хлорида стронция и нитрата марганца (в качестве солей легирующих компонентов) с общей концентрацией 45 г/л (соответственно 5 г/л и 40 г/л) и вводят в него при перемешивании 110 г флогопита, железорудного и рутилового концентратов (соотношение 1:1:1) в качестве основных компонентов (Т:Ж=1:9). В образовавшуюся суспензию добавляют 4 мас.% жидкого стекла, нагревают ее до 40°С и выдерживают при перемешивании в течение 4 часов. Затем суспензию фильтруют с получением 140 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,5 л воды (Т:Ж=1:4) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 100°С до влажности 0,5% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 4,5 мас.% стронция и 1,8 мас.% марганца. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 96 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08АА диаметром 5 мм и прокаливают при температуре 390°С в течение 200 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Пример 12. Берут 1 л водного раствора нитрата стронция и хлорида марганца (в качестве солей легирующих компонентов) с общей концентрацией 45 г/л (соответственно 25 г/л и 20 г/л) и вводят в него при перемешивании 100 г рутилового концентрата, флогопита и сунгулита, прокаленного при температуре 950°С, (соотношение 1:1:1) в качестве основных компонентов (Т:Ж=1:10). В образовавшуюся суспензию добавляют 5 мас.% жидкого стекла и выдерживают при перемешивании при температуре 20°С в течение 5 часов. Затем суспензию фильтруют с получением 120 г влажного осадка легированной шихты, который промывают 0,36 л воды (Т:Ж=1:3) и фильтруют. Полученный осадок сушат при 105°С до влажности 0,5% с получением высушенной легированной шихты, содержащей 8 мас.% стронция и 6 мас.% марганца. Высушенную легированную шихту вводят в остальное жидкое стекло, взятое в количестве 95 мас.%, и получают обмазочную массу для покрытия электродов. Полученную массу наносят опрессовкой на стержни проволоки Св-08АА диаметром 5 мм и прокаливают при температуре 390°С в течение 200 минут с получением покрытых электродов. При внешнем осмотре покрытие ровное, без трещин, пор, вспучивания и эксцентричности.
Как видно из приведенных Примеров и Таблицы способ согласно изобретению обеспечивает получение высококачественной обмазочной массы для покрытия электродов за счет химического взаимодействия основных и легирующих компонентов на стадии выдержки суспензии, что понижает содержание диффузионного водорода в наплавленном металле, как минимум, в 1,7 раза и повышает его прочностные характеристики по сравнению с прототипом. Предлагаемый способ обеспечивает равномерное распределение легирующих компонентов по всему объему легированной шихты. Способ относительно прост и может быть реализован с использованием стандартного оборудования.
Таблица
Характеристики наплавленного металла
Пример №
Прототип
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Временное сопротивление, МПа
510
550
550
560
630
540
550
600
520
560
570
565
490-539
Предел текучести, МПа
440
540
460
480
530
450
460
530
480
490
475
490
382-423
Содержание водорода, см<sup>3</sup>/100 г
1,44
1,40
1,50
1,36
1,20
1,47
1,45
1,30
1,53
1,37
1,40
1,43
2,62-4,98