[go: up one dir, main page]

RU2769190C1 - Welding flux granulation method - Google Patents

Welding flux granulation method Download PDF

Info

Publication number
RU2769190C1
RU2769190C1 RU2021128042A RU2021128042A RU2769190C1 RU 2769190 C1 RU2769190 C1 RU 2769190C1 RU 2021128042 A RU2021128042 A RU 2021128042A RU 2021128042 A RU2021128042 A RU 2021128042A RU 2769190 C1 RU2769190 C1 RU 2769190C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charge
granules
granulation
welding
flux
Prior art date
Application number
RU2021128042A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Федорович Карташев
Станислав Валентинович Наумов
Арсений Олегович Артемов
Максим Ринатович Миндибаев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «МАПВЭЛД»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «МАПВЭЛД» filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «МАПВЭЛД»
Priority to RU2021128042A priority Critical patent/RU2769190C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2769190C1 publication Critical patent/RU2769190C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40Making wire or rods for soldering or welding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention can be used in the production of granular fluxes for welding and surfacing of steels and alloys, in particular for welding carbon, alloy steels and alloys. The mixture of mineral raw materials for granulation can be both rocks and screenings of mining enterprises, as well as petrurgical raw materials, slags, ground to 0.25 mm. From the charge hopper 1, the ground raw material enters the charge flow control nozzle 2, which forms a stream of falling particles 4 in the granulation chamber 3, falling into a plasma arc 5 formed by a plasma torch 6, which operates from a power source 8 and a plasma gas 9 Granules in the molten state 12 fall on an inclined box for cooling and supplying granules and charge to the screening zone 11, where welding flux granules 16 are formed, entering the vibrating stand for screening granules and charge 10. Particles with a fractional composition of less than 0.25 mm come back into the batch hopper 1.EFFECT: improving the manufacturability and productivity of the method for granulation of the fused welding flux, which has a high alloying ability.1 cl, 1 tbl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к методам гранулирования сварочных материалов, а именно для изготовления флюсов для сварки углеродистых, легированных сталей и сплавов различного состава, и может быть применено в промышленности предприятиями, производящими сварочные материалы для сварки сталей и сплавов широкого диапазона составов.The invention relates to methods for granulating welding consumables, namely for the manufacture of fluxes for welding carbon, alloy steels and alloys of various compositions, and can be applied in industry by enterprises producing welding consumables for welding steels and alloys of a wide range of compositions.

Для повышения механических свойств и качества металла сварного шва необходимо легирование ванны расплава металла сварного шва и для этого необходимо обеспечить введение легирующих, модифицирующих, рафинирующих и раскисляющих компонентов через сварочную проволоку или флюс.To improve the mechanical properties and quality of the weld metal, it is necessary to alloy the weld metal molten bath, and for this it is necessary to ensure the introduction of alloying, modifying, refining and deoxidizing components through the welding wire or flux.

Широко известны технологии изготовления сварочных флюсов: плавление, спечение и агломерирование (патент US3413164A, Флюс для дуговой сварки и способ его изготовления). Осуществить легирование сварочной ванны через флюс при сварке под плавленым флюсом невозможно, поскольку любые ферросплавы и металлические добавки, введенные в шихту флюса при его плавлении в процессе изготовления, окисляются и теряют свою металлургическую активность. Спеченные флюсы позволяют легировать металл сварного шва, но сложны в изготовлении и при их получении также возможно окисление металлических компонентов, т.к. процесс спекания протекает при высокотемпературном нагреве (до 1100°C). К тому же низкая прочность гранул, полученных спеканием, приводит к потере сварочно-технологических свойств флюса из-за образования пылевидной фракции. Технология получения гранулируемой массы агломерированных флюсов, имеющей в своем составе рудоминеральные компоненты, позволяет вводить в состав ферросплавы, одно- и многокомпонентные лигатуры, осуществляющие легирование сварочной ванны при сварке. Однако агломерированные флюсы, полученные скатыванием, комкованием или прессованием в различных вариантах, имеют также как спеченные флюсы более низкую механическую прочность гранул, а гигроскопичность силиката щелочного металла как основных компонентов делает флюс способным поглощать влагу из атмосферы, что влечет за собой опасность образования пористости в металле сварного шва.Widely known technologies for the manufacture of welding fluxes: melting, sintering and agglomeration (patent US3413164A, Flux for arc welding and method for its manufacture). It is impossible to alloy the weld pool through flux during fused flux welding, since any ferroalloys and metal additives introduced into the flux charge during its melting during the manufacturing process oxidize and lose their metallurgical activity. Sintered fluxes make it possible to alloy the weld metal, but they are difficult to manufacture, and when they are obtained, the oxidation of metal components is also possible, because. the sintering process proceeds at high temperature heating (up to 1100°C). In addition, the low strength of the granules obtained by sintering leads to the loss of the welding and technological properties of the flux due to the formation of a dusty fraction. The technology for obtaining a granulated mass of agglomerated fluxes, which has ore-mineral components in its composition, makes it possible to introduce into the composition ferroalloys, single- and multi-component master alloys that alloy the weld pool during welding. However, agglomerated fluxes obtained by rolling, clumping or pressing in various versions also have, like sintered fluxes, a lower mechanical strength of the granules, and the hygroscopicity of alkali metal silicate as the main components makes the flux capable of absorbing moisture from the atmosphere, which entails the risk of porosity in the metal. weld.

Известен способ гранулирования флюса, заключающийся в том, что на поверхность металлической пластины с отражательной способностью не менее 0,65 наносят слой порошка шихты флюса, состоящего из смеси неметаллических и металлических компонентов с размером фракций не более 0,315 мм. Осуществляют воздействие на порошок шихты флюса потоком световой энергии в виде светового луча с длиной волны излучения более 0,56 мкм и с 0,01-20,0 см/с продольной скоростью перемещения светового луча относительно обрабатываемого порошка. Охлаждение капель расплава проводят на поверхности металлической пластины в газовой среде с образованием гранул (патент РФ №2387521 от 27.04.2010).A method of flux granulation is known, which consists in the fact that a layer of flux charge powder is applied to the surface of a metal plate with a reflectivity of at least 0.65, consisting of a mixture of non-metallic and metallic components with a fraction size of not more than 0.315 mm. Flux charge powder is exposed to light energy flow in the form of a light beam with a radiation wavelength of more than 0.56 μm and with a longitudinal velocity of the light beam relative to the processed powder of 0.01-20.0 cm/s. Melt droplets are cooled on the surface of a metal plate in a gaseous medium to form granules (RF patent No. 2387521 dated April 27, 2010).

Недостатком известного способа является низкая производительность вследствие того, что обрабатывается в импульсном режиме только поверхность порошка шихты, а не весь объем.The disadvantage of the known method is the low productivity due to the fact that only the surface of the mixture powder is processed in the pulsed mode, and not the entire volume.

Известен способ получения самозащитного гранулированного флюса, согласно которому на поверхность пластины наносят слой порошка шихты флюса, содержащей оксиды и карбиды, с размером фракций не более 0,5 мм. Осуществляют расплавление шихты и формирование капель расплава путем воздействия на слой шихты флюса электрической дугой короткого замыкания длительностью не более 1 с при токе 50-200 A, в зависимости от насыпной массы шихты, зажигаемой между пластиной, выполненной из токопроводящего материала, и электродом. Проводят охлаждение на воздухе сформированных капель с образованием гранул. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности изготовления прочных гранул сварочного флюса (патент РФ №2494847 С1, опубл.10.10.2013 г., МКИ В23К 35/40).A method is known for producing a self-protective granular flux, according to which a layer of powder of a flux charge containing oxides and carbides is applied to the surface of the plate, with a fraction size of not more than 0.5 mm. The charge is melted and melt drops are formed by exposing the charge layer to the flux with an electric short-circuit arc with a duration of not more than 1 s at a current of 50-200 A, depending on the bulk mass of the charge ignited between the plate made of conductive material and the electrode. The formed droplets are cooled in air to form granules. The technical result of the invention is to increase the efficiency of manufacturing strong welding flux granules (RF patent No. 2494847 C1, publ. 10.10.2013, MKI V23K 35/40).

Недостатком известного способа является низкая технологичность и производительность в силу продолжительных по времени операций рассыпания шихты и сбора флюса с металлической пластины, а также низкого охвата рабочей площади заостренного графитового электрода, что требовало совершать зажигание дуги для гранулирования флюса огромное число раз, что также является трудоемкой операцией.The disadvantage of the known method is the low manufacturability and productivity due to the time-consuming operations of scattering the charge and collecting the flux from the metal plate, as well as the low coverage of the working area of the pointed graphite electrode, which required the ignition of the arc to granulate the flux a huge number of times, which is also a laborious operation. .

Известен способ получения гранулированного сварочного флюса, включающий расплавление шихты, содержащей оксиды и карбиды, с размером фракций 0,1-0,5 мм, формирование капель расплава под воздействием электрической дуги и охлаждение капель с образованием гранул. Подачу шихты флюса в зону гранулирования осуществляют через дозирующее устройство, расположенное на расстоянии 50-100 мм от электрической дуги. Расплавление шихты и образование капель происходит при прохождении частиц шихты через электрическую дугу постоянного действия, образованную между двумя графитовыми электродами диаметром 6-18 мм. Через электроды протекает ток силой 100-300 А. Сформированные капли расплава охлаждаются с образованием гранул во время их падения в просеивающее устройство, установленное ниже электрической дуги (патент РФ №2680031 С1, опубл. 14.02.2019 г., МКИ B01J 2/02; В23К 35/00).A known method for producing granular welding flux, including the melting of the mixture containing oxides and carbides, with a fraction size of 0.1-0.5 mm, the formation of melt drops under the influence of an electric arc and cooling drops with the formation of granules. The supply of the flux charge into the granulation zone is carried out through a dosing device located at a distance of 50-100 mm from the electric arc. The melting of the mixture and the formation of drops occurs when the particles of the mixture pass through a constant electric arc formed between two graphite electrodes with a diameter of 6-18 mm. A current of 100–300 A flows through the electrodes. The formed melt drops are cooled to form granules as they fall into a screening device installed below the electric arc (RF patent No. 2680031 C1, publ. 02.14.2019, MKI B01J 2/02; V23K 35/00).

Недостатком известного способа является недостаточная концентрация источника тепла и удельная мощность угольной дуги из-за чего процесс гранулирования имеет не высокую производительность. The disadvantage of the known method is the insufficient concentration of the heat source and the specific power of the carbon arc due to which the granulation process has a low productivity.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения гранулированного сварочного флюса, включающий расплавление в источнике нагрева шихты флюса, содержащей оксиды, с размером фракций 0,1-0,5 мм и охлаждение сформированных капель с образованием гранул. Шихту флюса подают в источник нагрева в виде монолитной пластины, сформированной с использованием натриевого жидкого стекла в качестве связующего вещества. В качестве источника нагрева используют плазменную дугу прямого действия, образованную при протекании тока 30-200 А между плазмотроном и токопроводящим электродом, а охлаждение сформированных капель расплава проводят в воде (патент РФ №2716344 С1, опубл. 11.03.2020 г., МКИ B23K 35/40; B23K 35/362). Данный способ принят в качестве прототипа.The closest in technical essence is a method for producing granular welding flux, including melting in a heating source of a flux charge containing oxides with a fraction size of 0.1-0.5 mm and cooling the formed droplets to form granules. The flux charge is fed into the heating source in the form of a monolithic plate formed using sodium liquid glass as a binder. As a heating source, a direct-acting plasma arc is used, formed by the flow of a current of 30-200 A between the plasma torch and the conductive electrode, and the formed melt drops are cooled in water (RF patent No. 2716344 C1, publ. 11.03.2020, MKI B23K 35 /40; B23K 35/362). This method is adopted as a prototype.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: подача шихты флюса, содержащей оксиды, в зону гранулирования; расплавление шихты и формирование капель расплава под воздействием плазменной дуги, образованной при протекании тока 50-200А между плазмотроном и токопроводящим неплавящимся электродом; охлаждение сформированных капель с образованием гранул.Signs of the prototype, coinciding with the essential features of the claimed invention: the supply of the charge flux containing oxides in the granulation zone; melting the mixture and forming drops of the melt under the influence of a plasma arc formed when a current of 50-200A flows between the plasma torch and a conductive non-consumable electrode; cooling the formed droplets with the formation of granules.

Недостатками известного способа, принятого в качестве прототипа, являются использование связующих компонентов для изготовления исходного сырья для гранулирования в виде плит, а также необходимость использования дополнительных операций в виде гранулирования в воде с последующей просушкой. Указанные недостатки приводят к снижению технологичности и производительности в целом.The disadvantages of the known method, taken as a prototype, are the use of binders for the manufacture of raw materials for granulation in the form of plates, as well as the need for additional operations in the form of granulation in water, followed by drying. These shortcomings lead to a decrease in manufacturability and productivity in general.

Задачей изобретения является повышение производительности способа гранулирования плавленого сварочного флюса плазменной дугой для изготовления прочных сферических гранул сварочного флюса, содержащих неметаллические компоненты и добавки, обладающие повышенной легирующей способностью.The objective of the invention is to increase the productivity of the method of granulating fused welding flux with a plasma arc for the manufacture of strong spherical welding flux granules containing non-metallic components and additives with increased alloying ability.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе гранулирования сварочного флюса, включающем подачу шихты флюса, содержащей оксиды, в зону гранулирования, расплавление шихты и формирование капель расплава под воздействием плазменной дуги, образованной при протекании тока 50-200А между плазмотроном и токопроводящим неплавящимся электродом, охлаждение сформированных капель с образованием гранул, согласно изобретению подают шихту в зону гранулирования в виде порошка с размером фракций до 0,25 мм, в объеме 12-24 кг/час, с высоты 20-60 мм, охлаждают сформированные капли на воздухе с последующим просеиванием полученных гранул.The problem was solved due to the fact that in the known method of welding flux granulation, including the supply of a flux charge containing oxides to the granulation zone, the charge melting and the formation of melt drops under the influence of a plasma arc formed when a current of 50-200A flows between the plasma torch and the conductive with a non-consumable electrode, cooling the formed droplets with the formation of granules, according to the invention, the charge is fed into the granulation zone in the form of a powder with a fraction size of up to 0.25 mm, in a volume of 12-24 kg / h, from a height of 20-60 mm, the formed drops are cooled in air followed by sifting the obtained granules.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа – подают шихту в зону гранулирования в виде порошка с размером фракций до 0,25 мм, в объеме 12-24 кг/час, с высоты 20-60 мм; охлаждают сформированные капли на воздухе с последующим просеиванием полученных гранул.The features of the proposed technical solution, which are different from the prototype, are that the mixture is fed into the granulation zone in the form of a powder with a fraction size of up to 0.25 mm, in a volume of 12-24 kg/hour, from a height of 20-60 mm; the formed droplets are cooled in air, followed by sifting the resulting granules.

В предложенном способе не требуются операция подготовки сырья с замешиванием со связующими компонентами и изготовлением монолитной пластины, а также не требуется операция просушки готовых гранул флюса за счет того, что используется сухое охлаждение на воздухе, а не мокрое охлаждение в бассейне с водой. Это приводит к значительному повышению производительности способа плазменного гранулирования по сравнению с прототипом. The proposed method does not require the preparation of raw materials with mixing with binders and the manufacture of a monolithic plate, and the operation of drying the finished flux granules is not required due to the fact that dry cooling in air is used, rather than wet cooling in a pool of water. This leads to a significant increase in the performance of the plasma granulation method in comparison with the prototype.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-5.The proposed method is illustrated by the drawings shown in Fig. 1-5.

На фиг.1 изображена принципиальная схема способа плазменного гранулирования. Figure 1 shows a schematic diagram of the method of plasma granulation.

На схеме показаны: 1- бункер для шихты; 2- сопло для регулирования расхода шихты; 3- камера для гранулирования; 4- шихта; 5- плазменная дуга; 6- плазмотрон; 7- шланг для подачи аргона; 8- источник питания; 9- баллон с плазмообразующим газом (аргон); 10- вибростенд для просеивания гранул и шихты; 11- наклонный короб для охлаждения и подачи гранул и шихты в зону просеивания; 12- гранулы в расплавленном состоянии; 13- держатель электрода; 14- медная пластина; 15- неплавящийся токопроводящий электрод; 16- гранулы сварочного флюса. The diagram shows: 1- bunker for the charge; 2-nozzle for charge flow control; 3- chamber for granulation; 4- charge; 5- plasma arc; 6- plasma torch; 7- hose for argon supply; 8- power supply; 9- cylinder with plasma-forming gas (argon); 10 - vibrating stand for sifting granules and charge; 11 - inclined box for cooling and supplying granules and charge to the screening zone; 12 - granules in the molten state; 13- electrode holder; 14 - copper plate; 15 - non-consumable conductive electrode; 16 - welding flux granules.

На фиг.2 - шихта горнблендита после дробления и просеивания перед плазменным гранулированием: общий вид, х100. Figure 2 - mixture of hornblendite after crushing and screening before plasma granulation: General view, x100.

На фиг.3 - шихта горнблендита после дробления и просеивания перед плазменным гранулированием: оскольчатая форма частиц, х1000.Figure 3 - mixture of hornblendite after crushing and sieving before plasma granulation: splintered particles, x1000.

На фиг.4 - гранулы сварочного флюса, полученные плазменным гранулированием шихты горнблендита: общий вид морфологии гранул, х75. Figure 4 - granules of the welding flux obtained by plasma granulation of the hornblendite charge: a general view of the morphology of the granules, x75.

На фиг.5 - гранулы сварочного флюса, полученные плазменным гранулированием шихты горнблендита: сферическая частица с микропорами на поверхности, х150.Figure 5 - granules of the welding flux obtained by plasma granulation of the hornblendite charge: a spherical particle with micropores on the surface, x150.

Способ плазменного гранулирования сварочного флюса осуществляется следующим образом. The method of plasma granulation of the welding flux is carried out as follows.

В качестве сырья для гранулирования используют шихту, содержащую оксиды, в виде порошка. Шихтой минерального сырья для гранулирования могут являться как горные породы и отсевы горнопромышленных предприятий, так и петрургическое сырье, шлаки, размолотые до 0,25 мм. Подают шихту в зону гранулирования в объеме 12-24 кг/час, с высоты 20-60 мм. Процесс гранулирования (фиг.1) заключается в том, что из бункера для шихты 1 размолотое сырьё попадает в сопло 2 для регулирования расхода шихты, которые образуют в камере для гранулирования 3 поток падающих частиц 4, попадающих в плазменную дугу 5, образованную при протекании тока 50-200А между плазмотроном 6 и токопроводящим неплавящимся электродом 15, установленном в держателе 13 для электрода. Плазмотрон 6 работает от источника питания 8 и плазмообразующего газа 9. В силу высокого теплового воздействия одну из стенок камеры 3 выполняют в виде медной пластины 14.As a raw material for granulation, a mixture containing oxides is used in the form of a powder. The mixture of mineral raw materials for granulation can be both rocks and screenings of mining enterprises, as well as petrurgical raw materials, slags, ground to 0.25 mm. The mixture is fed into the granulation zone in the amount of 12-24 kg/hour, from a height of 20-60 mm. The granulation process (figure 1) consists in the fact that from the hopper for the charge 1, the ground raw material enters the nozzle 2 to control the charge flow, which form in the chamber for granulation 3 a stream of incident particles 4 falling into the plasma arc 5 formed by the flow of current 50-200A between the plasma torch 6 and a conductive non-consumable electrode 15 installed in the holder 13 for the electrode. The plasma torch 6 operates from a power source 8 and a plasma-forming gas 9. Due to the high thermal effect, one of the walls of the chamber 3 is made in the form of a copper plate 14.

Шихта задерживается на поверхности неплавящегося электрода 15 и медной пластины 14 и под тепловым воздействием плазменной дуги 5 происходит сплавление частиц шихты в капли и образование расплавленных гранул 12. The charge lingers on the surface of the non-consumable electrode 15 and copper plate 14, and under the thermal action of the plasma arc 5, the charge particles are fused into drops and molten granules 12 are formed.

Гранулы в расплавленном состоянии 12 попадают на наклонный короб 11 для охлаждения и подачи гранул и шихты в зону просеивания, где формируются гранулы сварочного флюса 16, поступающие в вибростенд 10 для просеивания гранул и шихты, где фракционный состав частиц менее 0,25 мм поступает обратно в бункер для шихты 1.The granules in the molten state 12 fall on the inclined box 11 for cooling and feeding the granules and charge into the sifting zone, where welding flux granules 16 are formed, entering the vibrating stand 10 for sifting the granules and charge, where the fractional composition of particles less than 0.25 mm is returned to batch bin 1.

Подача шихты в зону плазменного гранулирования в объеме 12-24 кг/час обеспечивает высокую производительность процесса плазменного гранулирования, составляющую не менее 30% от всей массы шихты, прошедшей процесс гранулирования, при обеспечении стабильности протекания процесса плазменного гранулирования. Feeding the charge into the plasma granulation zone in the amount of 12-24 kg/hour ensures high productivity of the plasma granulation process, which is at least 30% of the total mass of the charge that has passed the granulation process, while ensuring the stability of the plasma granulation process.

Подача шихты в зону плазменного гранулирования в объеме менее 12 кг/час не обеспечивает требуемую производительность.Feeding the charge into the zone of plasma granulation in a volume of less than 12 kg/h does not provide the required performance.

Подача шихты в зону плазменного гранулирования в объеме более 24 кг/час приводит к нестабильности процесса, так как избыточный объем шихты гасит плазменную дугу.Feeding the charge into the zone of plasma granulation in a volume of more than 24 kg/hour leads to instability of the process, since the excess volume of the charge extinguishes the plasma arc.

Подача шихты в зону плазменного гранулирования с высоты 20-60 мм обеспечивает высокую производительность процесса плазменного гранулирования при стабильности протекания процесса и высоком проценте попадания шихты в зону гранулирования.Feeding the charge into the plasma granulation zone from a height of 20-60 mm ensures high productivity of the plasma granulation process with a stable process and a high percentage of charge entering the granulation zone.

При подаче шихты с высоты менее 20 мм сопло подачи шихты закупоривается в силу того, что шихта оплавляется прямо на срезе сопла.When the charge is supplied from a height of less than 20 mm, the charge supply nozzle is clogged due to the fact that the charge is melted directly at the nozzle exit.

Подача шихты с высоты более 60 мм нецелесообразна, в силу того, что шихта разлетается и низкий процент попадает в зону гранулирования, что не обеспечивает требуемую производительность.Feeding the charge from a height of more than 60 mm is impractical, due to the fact that the charge scatters and a low percentage enters the granulation zone, which does not provide the required performance.

Использование плазменной дуги приводит к повышенной концентрации источника тепла и повышенной удельной мощности плазменной дуги, что приводит к большей производительности, так как плазменная дуга направлена непосредственно в зону гранулирования, и к меньшей потребляемой мощности на объем производимой продукции.The use of a plasma arc leads to an increased concentration of the heat source and an increased specific power of the plasma arc, which leads to greater productivity, since the plasma arc is directed directly into the granulation zone, and to a lower power consumption per product volume.

Ток плазменной дуги при гранулировании составляет 50-200 А. При пониженных токах до 50 А недостаточно тепловой мощности плазменной дуги для переплавления шихты в гранулы, обеспечивающей производительность на уровне аналогов. При токах более 200 А из-за нарушения стабильности процесса, значительного испарения шихты и быстрого выгорания электродов длительность процесса гранулирования невозможно обеспечить.The plasma arc current during granulation is 50-200 A. At low currents up to 50 A, the thermal power of the plasma arc is not enough to melt the charge into granules, which ensures productivity at the level of analogues. At currents of more than 200 A, due to a violation of the stability of the process, significant evaporation of the charge and rapid burnout of the electrodes, the duration of the granulation process cannot be ensured.

При проведении экспериментов использовались неплавящиеся электроды с диаметром от 3 до 22 мм и плазмотрон прямого действия. Источником питания плазменной дуги, используемый при разработке способа гранулирования, является сварочный инвертор, обеспечивающий непрерывную работу процесса гранулирования при токах до 200 А.During the experiments, non-consumable electrodes with a diameter of 3 to 22 mm and a direct-acting plasma torch were used. The power source of the plasma arc used in the development of the granulation method is a welding inverter that ensures continuous operation of the granulation process at currents up to 200 A.

Экспериментально установлено, что максимальная фракция используемой шихты не должна превышать 0,25 мм для обеспечения стабильного протекания процесса переплавления шихты в гранулы сварочного флюса под тепловым воздействием плазменной дуги, и для того, чтобы мощности плазменной дуги было достаточно для преобразования в гранулы требуемого объема подаваемой шихты.It has been experimentally established that the maximum fraction of the charge used should not exceed 0.25 mm to ensure a stable process of remelting the charge into welding flux granules under the thermal action of the plasma arc, and to ensure that the plasma arc power is sufficient to convert the required volume of the supplied charge into granules. .

Для гранулирования использовалось петрургическое сырье габброидной группы Уральского региона, шлаковая основа этих горных пород содержит все необходимые элементы для сварочных плавленых флюсов. При этом химический состав при гранулировании существенно не изменяется (таблица).For granulation, petrurgical raw materials of the gabbroid group of the Ural region were used, the slag base of these rocks contains all the necessary elements for welding fused fluxes. At the same time, the chemical composition does not change significantly during granulation (table).

Figure 00000001
Figure 00000001

По результатам морфологического анализа подготовленной шихты для гранулирования установлено, что фракционный состав основной массы составляют частицы оскольчатой (угловой) формы в пределах 5–250 мкм (фиг.2-3). Такая форма частиц обусловлена дроблением в кулачковых и шаровых мельницах горной породы до нужной фракции.According to the results of the morphological analysis of the prepared mixture for granulation, it was found that the fractional composition of the main mass is composed of particles of a splintered (angular) shape within 5–250 μm (Fig.2-3). This form of particles is due to crushing in cam and ball mills of rock to the desired fraction.

Доля требуемого фракционного состава сварочного флюса от всей массы шихты, прошедшей процесс гранулирования, обеспечивается не менее 30%.The share of the required fractional composition of the welding flux from the total mass of the charge that has passed the granulation process is provided at least 30%.

Морфология частиц после гранулирования и просеивания представлена на фиг.4-5. Гранулы имеют сферическую форму частиц размером от 0,5 до 2,8 мм. Поверхность гранул представляет собой различные вариации: 1) гладкую без рельефа; 2) с частицами мелкодисперсной шихты, которые оплавились и придали шероховатость поверхности; 3) гранулы, сплавленные с частицами более мелкого размера, образуя агломераты сложной сферической формы; 4) гранулы, на поверхности которых могут присутствовать микропоры.The morphology of the particles after granulation and screening is shown in Fig.4-5. The granules have a spherical shape of particles ranging in size from 0.5 to 2.8 mm. The surface of the granules is different variations: 1) smooth without relief; 2) with particles of a finely dispersed charge, which melted and roughened the surface; 3) granules fused with particles of a smaller size, forming agglomerates of a complex spherical shape; 4) granules, on the surface of which micropores may be present.

По результатам элементного химического анализа до и после гранулирования шихты горных пород при помощи плазменной дуги изменения не значительные (таблица).According to the results of elemental chemical analysis before and after granulation of the charge of rocks using a plasma arc, the changes are not significant (table).

По результатам испытаний на прочность полученных с помощью предложенного способа гранул выявлено, что они имеют прочность, которая по требованиям ГОСТ 21560.2-82 соответствует прочности гранул плавленого флюса, и составляет 18-19 Н/мм2. Based on the results of strength tests obtained using the proposed method, the granules revealed that they have a strength that, according to the requirements of GOST 21560.2-82, corresponds to the strength of fused flux granules, and is 18-19 N/mm 2 .

При испытании на сварочно-технологические свойства гранулированного сварочного флюса, полученного с помощью предложенного способа, выявлено, что полученный сварочный флюс имеет удовлетворительные свойства формирования шва, отделимости шлаковой корки после сварки, стабильности горения дуги.When testing for welding and technological properties of granular welding flux obtained using the proposed method, it was found that the resulting welding flux has satisfactory properties of seam formation, separability of the slag crust after welding, and arc stability.

Преимущества заявленного способа по сравнению с прототипом:The advantages of the claimed method in comparison with the prototype:

- шихта в виде порошка, используемая в заявляемом объеме, обеспечивает большую производительность, отсутствие в потребности изначальной подготовки сырья в замешивании с связующими компонентами;- charge in the form of powder, used in the claimed volume, provides greater productivity, no need for initial preparation of raw materials in mixing with binder components;

- охлаждение на воздухе обеспечивает лучшую технологичность по сравнению с охлаждением гранул в воде, в силу отсутствия операций просушки получаемых гранул.- cooling in air provides better manufacturability compared to cooling the granules in water, due to the absence of drying operations for the resulting granules.

Claims (1)

Способ гранулирования сварочного флюса, включающий подачу шихты флюса, содержащей оксиды, в зону гранулирования, расплавление шихты и формирование капель расплава под воздействием плазменной дуги, образованной при протекании тока 50-200А между плазмотроном и токопроводящим неплавящимся электродом, охлаждение сформированных капель с образованием гранул, отличающийся тем, что подают шихту в зону гранулирования в виде порошка с размером фракций до 0,25 мм в объеме 12-24 кг/ч с высоты 20-60 мм, охлаждают сформированные капли на воздухе с последующим просеиванием полученных гранул.A method for granulating a welding flux, which includes supplying a flux charge containing oxides to the granulation zone, melting the charge and forming melt drops under the influence of a plasma arc formed when a current of 50-200A flows between the plasma torch and a conductive non-consumable electrode, cooling the formed drops with the formation of granules, which differs by feeding the charge into the granulation zone in the form of a powder with a fraction size of up to 0.25 mm in a volume of 12-24 kg/h from a height of 20-60 mm, the formed droplets are cooled in air, followed by sifting the resulting granules.
RU2021128042A 2021-09-24 2021-09-24 Welding flux granulation method RU2769190C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021128042A RU2769190C1 (en) 2021-09-24 2021-09-24 Welding flux granulation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021128042A RU2769190C1 (en) 2021-09-24 2021-09-24 Welding flux granulation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769190C1 true RU2769190C1 (en) 2022-03-29

Family

ID=81076093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021128042A RU2769190C1 (en) 2021-09-24 2021-09-24 Welding flux granulation method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2769190C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU399543A1 (en) * 1970-09-22 1973-10-03 П. А. сников, В. А. Чистополов , Г. Ф. Стрижов Всесоюзный научкс ксследовательский институт металлургической теплотехники METHOD FOR GETTING GRANULAR X FLUX
JPS5794490A (en) * 1980-12-02 1982-06-11 Nippon Steel Corp Cylindrical granulation method for welding flux
RU2494847C1 (en) * 2012-05-29 2013-10-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of pelletising welding compounds
RU2680031C1 (en) * 2017-12-12 2019-02-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Flux granulation method
RU2716344C1 (en) * 2019-03-14 2020-03-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of producing granulated fused flux

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU399543A1 (en) * 1970-09-22 1973-10-03 П. А. сников, В. А. Чистополов , Г. Ф. Стрижов Всесоюзный научкс ксследовательский институт металлургической теплотехники METHOD FOR GETTING GRANULAR X FLUX
JPS5794490A (en) * 1980-12-02 1982-06-11 Nippon Steel Corp Cylindrical granulation method for welding flux
RU2494847C1 (en) * 2012-05-29 2013-10-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of pelletising welding compounds
RU2680031C1 (en) * 2017-12-12 2019-02-14 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Flux granulation method
RU2716344C1 (en) * 2019-03-14 2020-03-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of producing granulated fused flux

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3041672A (en) Making spheroidal powder
JP6840787B2 (en) How to coat the steel body
Xiong et al. Arc plasma, droplet, and forming behaviors in bypass wire arc-directed energy deposition
RU2680031C1 (en) Flux granulation method
JP2010132990A (en) Electron beam melting device for metal titanium and melting method using the same
CN102674353A (en) Method for preparing spherical wolfram carbide powder
RU2769190C1 (en) Welding flux granulation method
US3770212A (en) Method of comminuting materials preferably conducting materials, and an apparatus for accomplishing the same
CN102492863B (en) Arc melting method of tungsten alloy with high tungsten content
RU2716344C1 (en) Method of producing granulated fused flux
CA1105295A (en) Nickel and cobalt irregularly shaped granulates
US4502885A (en) Method for making metal powder
RU2494847C1 (en) Method of pelletising welding compounds
CN119876619A (en) Preparation method of TC4 titanium alloy cast ingot with high recovery ratio and high uniformity
US3511646A (en) Filler metal for the electric arc welding,and method for its manufacture
CA1302714C (en) Apparatus and method for treating metallic fines
RU2770107C1 (en) Welding flux granulation plant
JPS59129701A (en) Production of powder of metal or nonmetal or alloy thereof
RU2163269C1 (en) Method for making laminate ingots by electroslag refining
JPH0313287B2 (en)
Carpenter et al. Optimising the welding conditions to determine the influence of shielding gas on fume formation rate and particle size distribution for gas metal arc welding
SU1639892A1 (en) Method for production of metal powders
Ananthapadmanabhan et al. Particle morphology and size distribution of plasma processed aluminium powder
JP2019214786A (en) Manufacturing method and manufacturing apparatus of metal powder
GB1257355A (en)