СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЯЗУЮЩЕГО ЭЛЕКТРОДНЫХ ПОКРЫТИЙ
COMPOSITION FOR MAKING ELECTRODE COATING BINDER

Изобретение относится к сварочным материалам, а именно к составу связующего электродных покрытий, и может быть использовано при изготовлении электродов для ручной электродуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей.
Известно связующее электродных покрытий, включающее водный раствор силиката щелочного металла, в качестве которого используют неосветленный продукт выщелачивания опал-кристобалитовой породы, содержащий 18-22 мас.% нерастворенного остатка (Патент RU №2070498, B23K 35/365, опубл. 20.12.1996).
Недостатком известного связующего является длительность процесса изготовления электродов из-за наличия в жидком стекле шлама, находящегося во взвешенном состоянии, а также во вредных условиях труда при работе со щелочами.
Наиболее близким по технической сущности является состав для изготовления связующего электродных покрытий, содержащий калиево-натриевый силикат, воду и кальцинированную соду в количестве 1,5-2,5% от массы силиката. Для получения связующего производят разварку силикатной глыбы с одновременным растворением ее в воде (Патент RU №2036764, B23K 35/365, опубл. 09.06.1995).
Недостатком известного изобретения является высокая себестоимость электродов за счет содержания кальцинированной соды в составе связующего электродных покрытий.
Задачей настоящего изобретения является разработка высококачественного состава для изготовления связующего электродных покрытий с вязкостью в заданном диапазоне и низкой себестоимостью жидкого стекла.
Поставленная задача решается тем, что состав для изготовления связующего электродных покрытий, содержащий калиево-натриевый силикат и воду, согласно изобретению дополнительно содержит сульфат натрия в количестве 1,0-2,5% от массы калиево-натриевого силиката при следующем соотношении компонентов состава, мас.%:
Калиево-натриевый силикат
30,0-40,0
Вода
остальное
Новый технический результат, достигаемый от реализации разработанного состава, заключается в том, что введение сульфата натрия в состав связующего позволяет получать при одной варке жидкое стекло разной вязкости, что позволяет изготавливать электроды разных марок, для которых требуется стекло необходимой вязкости, исключая трудоемкий процесс корректировки жидкого стекла, придавая необходимую клеящую способность электродному покрытию. Клейкость связующего является важным его свойством, характеризующим возможность обеспечения сырой прочности готовой обмазочной массы. За приближенную меру клейкости жидкого стекла принимают массу шнура из обмазочной массы фиксированного состава при ее выдавливании с постоянной скоростью через отверстие диаметром 6,0 мм в дне цилиндра, а также определяют органолептическим методом. Полученная клейкость связующего обеспечивает нормативную глубину вмятин, допускаемых на поверхности электродного покрытия, получаемых от рамок при сушке электродов. Снижение себестоимости связующего достигается за счет снижения количества калиево-натриевого силиката (т.к. жидкое стекло после разварки имеет низкую вязкость) и снижения расхода электроэнергии и пара (сокращено время разварки стеклоглыбы).
Полученное связующее характеризуется следующими показателями: вязкость 0,35-0,75 Па·с. При содержании сульфата натрия в составе связующего в количестве менее 1,0% от массы калиево-натриевого силиката не обеспечивается необходимая вязкость и клейкость связующего, что приводит к сбоям в работе оборудования, получению электродов с неудовлетворительным качеством покрытия и низкой способностью прилипания электродного покрытия (обмазочной массы) к металлическому стержню, а также к растрескиванию покрытия.
При содержании сульфата натрия в составе связующего в количестве более 2,5% возможно увеличение содержания серы в наплавленном металле выше требуемых нормируемых значений (не более 0,03-0,045% в зависимости от марки электродов).
Получение связующего предложенного состава осуществляется следующим образом.
В автоклав загружают калиево-натриевую силикатную глыбу марки АСКН-1 и воду в соотношении 35%:65%. Время варки глыбы составляет 75 минут при давлении пара 0,4 МПа. После окончания варки, полученное жидкое стекло из автоклава сливается в расходные емкости. Готовое жидкое стекло имеет вязкость 0,25 Па·с. Перед сливом жидкого стекла в расходные емкости засыпается сульфат натрия в количестве 2,0% от массы калиево-натриевого силиката, необходимом для получения заданной вязкости стекла - 0,6 Па·с. Состав электродной шихты содержит, мас.%: мрамор - 50,0, тальк - 1,5, ферромарганец - 6,0, ферросилиций - 6,0, целлюлоза 1,5, слюда - 2,0, плавиковошпатовый концентрат - 15,0, кварцевый песок - 9,0, ферротитан - 9,0. Сухую электродную шихту засыпают в смеситель обмазки, где ее в определенной пропорции смешивают с полученным связующим. Количество связующего составляет 23% к весу сухой шихты, а вязкость - 0,6 Па·с. Далее на электродообмазочном прессе наносят обмазочную массу на металлические стержни диаметром 5,0 мм из стали марки Св-08А ГОСТ 2246-70. Готовые электроды раскладывают на рамки и сушат при температуре 20°C в течение 24 часов, а затем прокаливают в камерных электропечах при температуре 350°C в течение одного часа. Допустимое содержание влаги в электродном покрытии после прокалки составляет 0,2%.
Затем проводится проверка качества полученных электродов. Сварочно-технологические свойства электродов, механические свойства металла шва и химический состав наплавленного металла соответствуют требованиям нормативной документации. Результаты испытаний различных вариантов заявляемого состава связующего для изготовления электродных покрытий сведены в таблицу.
№
Количество компонентов состава связующего, мас.%
Показатели качества электродов
Калиево-натриевый силикат
Вода
Дополнительно - сульфат натрия (от массы калиево-натриевого силиката)
Вязкость связующего, Па·с
Скол покрытия при падении электрода на стальную плиту, мм
Содержание серы в наплавленном металле, %
Глубина вмятин на поверхности электродов, % от толщины покрытия электрода
1
30
остальное
1,0
0,35
17,0
0,017
21
2
35
-//-
2,0
0,60
12,0
0,021
17
3
40
-//-
2,5
0,75
10,0
0,025
15
4
25
-//-
0,6
0,27
22,0
0,012
52
5
45
-//-
3,0
0,87
9,0
0,032
11
Из таблицы видно, что связующие для изготовления электродных покрытий заявленного состава (примеры №1-№3) обладают оптимальными свойствами и позволяют получить необходимую вязкость (в диапазоне 0,35-0,75 Па·с) для изготовления электродов, предназначенных для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Максимально допустимое содержание серы в наплавленном металле для электродов данной марки составляет 0,03%. Частичное откалывание покрытия электрода после падения на стальную плиту не должно превышать 20 мм. Глубина вмятин на поверхности электродов не должна превышать 50% толщины покрытия электрода. Составы связующего (примеры №4 и №5) не позволяют получить необходимое качество состава, отвечающего нормативным требованиям, предъявляемым к качеству электродных покрытий, предназначенных для сварки.
Таким образом, при использовании предлагаемого состава связующего для изготовления электродных покрытий при заявляемом соотношении компонентов достигается высокое качество готовых электродов.
Предлагаемый состав связующего для изготовления электродных покрытий для сварки углеродистых и низколегированных сталей промышленно применим, используется в сталепрокатном производстве на участке изготовления сварочных электродов и позволяет осуществлять ручную электродуговую сварку готовыми электродами.