The influence of automatic arc welding modes on the geometric parameters of the seam of butt joints made of low-carbon steel, made using experimental flux

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The metallurgical industry in the territory of the Russian Federation has accumulated a significant amount of slags obtained during the smelting of steels and cast iron. The presence of slag dumps adversely affects the ecology of regions with metallurgical enterprises. When reducing iron from slags, the by-product becomes an oxide agglomerate, which can be considered as a flux composition for arc welding/surfacing under a layer of flux, fillers of powder wires, coatings of welding stick electrodes. The purpose of the work is to establish the possibility of arc welding using the flux obtained by the authors and to determine the optimal welding modes with the condition of achieving the geometric parameters of the seam according to GOST 8713-79 and the quality of the welded joint (absence of internal defects). In this paper, butt welded joints of sheet steel VSt3sp with a thickness of 5 mm obtained by automatic welding under a layer of flux at direct current with forced formation of a root roller on ceramic linings using flux from recycled metallurgical slag of an electric steelmaking enterprise are investigated. Automatic welding of flat specimens was carried out on a tractor-type ADF-1250 machine with a wire with a diameter of 3 mm, at a constant welding speed of 54 cm/min with varying current and arc voltage within 400–600 A and 27–37 V. The methods of investigation: Visual measuring and radiographic control, determination of deformation of specimens by laser scanning and computer processing of 3D models were used to evaluate the quality of welded joints. Statistical modeling in the form of a two-factor experiment was also used in the work, with obtaining adequate regression equations of the influence of welding modes on the geometric parameters of the seam: the height of reinforcement and the width of the seam on the front and back of the joint. Results and discussion. The possibility of obtaining welding fluxes from metallurgical slags of an electric steelmaking enterprise and its use for creating welded joints is shown. Optimal modes of arc welding of thin-walled sheet parts made of low-carbon steel with forced formation of a root roller on ceramic linings is established, ensuring the absence of internal defects in the form of pores, cracks and lacks of penetration, a minimum of residual deformations and compliance of the weld size with the requirements of the existing standard. The nominal values of the geometric parameters of the seam according to GOST 8713-79-C4 correspond to welding mode: welding speed 54 cm/min, welding current 550 A, arc voltage 30 V. The results of the work can be applied in metallurgical electric steelmaking enterprises producing low-carbon steel in the development of technologies for the use of welding materials from slag.

About the authors

E. A. Startsev

Email: egorstarts@inbox.ru
Komsomolsk-na-Amure State University, 27 Lenin Avenue, Komsomolsk-on-Amur, 681013, Russian Federation, egorstarts@inbox.ru

P. V. Bakhmatov

Email: mim@knastu.ru
Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Komsomolsk-na-Amure State University, 27 Lenin Avenue, Komsomolsk-on-Amur, 681013, Russian Federation, mim@knastu.ru

References

  1. Верхотуров А.Д., Бабенко Э.Г., Макиенко В.М. Методология создания сварочных материалов / под ред. Б.А. Воронова. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009. – 128 с. – ISBN 978-5-262-00458-4.
  2. Evaluation of the influence of slag heaps on the state of the urban residential area / T.V. Sviridova, O.B. Bobrova, A.Yu. Peryatinsky, E.A. Nekerov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 537 (6). – doi: 10.1088/1757-899X/537/6/062009.
  3. Хаматова А.Р., Хохряков О.В. Электросталеплавильный шлак ОАО «Ижсталь» для цементов низкой водопотребности и бетонов на их основе // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. – 2016. – № 2 (36). – С. 221–227.
  4. Utilization of steel slag for Portland cement clinker production / P.E. Tsakiridis, G.D. Papadimitriou, S. Tsivilis, C. Koroneos // Journal of Hazardous Materials. – 2008. – Vol. 152 (2). – P. 805–811. – doi: 10.1016/j.jhazmat.2007.07.093.
  5. Patent № 201610570916 China, XA. Mixed slagsmelting reduction production and thermal refining method: filed 18.07.2016: publ. 04.05.2018 / Chzhan Wu.
  6. Patent № 6391086 United States of America, B1. Method for the use of electric steel plant slag for self-reducing agglomerates: filed 20.03.2001: publ. 30.10.2002 / М. Albuquerque Contrucci, E.S. Marcheze.
  7. Patent № 6033467 United States of America, А. Method of making cement or mine backfill from base metal smelter slag: filed 08.05.1998: publ. 07.03.2000 / D. Krofchak.
  8. Patent № 5944870 United States of America, А. Method of manufacturing pig iron or steel and cement clinker from slags: filed 07.02.1995: publ. 07.02.2016 / A. Edlinger.
  9. Song Q., Shen B., Zhou Z. Effect of blast furnace slag and steel slag on cement strength, pore structure and autoclave expansion // Advanced Materials Research. – 2011. – Vol. 168–170. – P. 17–20. – doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMR.168-170.17' target='_blank'>www.scientific.net/AMR.168-170.17.
  10. EAF slag in asphalt mixes: A brief review of its possible re-use / M. Skaf, M.J. Manso, A. Aragon, J.A. Fuente-Alonso, V. OrtegaLópez // Resources, Conservation and Recycling. – 2017. – Vol. 120. – P. 176–185. – doi: 10.1016/j.resconrec.2016.12.009.
  11. Технология вяжущих веществ / В.Н. Юнг, Ю.М. Бутт, В.Ф. Журавлев, С.Д. Окороков. – М.: Госстройиздат, 1952. – 600 с.
  12. Проблемы развития безотходных производств / Б.Н. Ласкорин, Б.В. Громов, А.П. Цыганков, В.Н. Сенин?. – М.: Стройиздат, 1981. – 207 с.
  13. Scrap deficit problem at the Amurstal metallurgical plant and search for alternatives to substitute it / P.V. Bakhmatov, E.A. Startsev, V.V. Grigor'ev, A.A. Bryanskii // Metallurgist. – 2022. – Vol. 66 (3). – P. 376–382. – doi: 10.1007/s11015-022-01339-6.
  14. Современное состояние переработки шлаков сталеплавильного производства / С.С. Бельский, А.А. Зайцева, А.А. Тютрин, З.З. Исмоилов, А.Н. Баранов, Ю.В. Сокольникова // iPolytech Journal. – 2021. – Т. 25 (6). – С. 782–794. – doi: 10.21285/1814-3520-2021-6-782-794.
  15. ИТС 26–2017. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Производство чугуна, стали и ферросплавов: дата введ. 2018–07–01. – М.: Бюро НТД, 2017. – 478 с.
  16. Разработка новых сварочных флюсов и флюс-добавок для сварки и наплавки стали на основе техногенных отходов металлургического производства / Н.А. Козырев, Р.Е. Крюков, Н.Е. Крюков, И.Н. Ковальский, А.А. Усольцев // Заготовительные производства в машиностроении. – 2017. – Т. 15, № 6. – С. 249–254.
  17. Разработка новых сварочных флюсов на основе шлака силикомарганца и ковшевого электросталеплавильного шлака / Н.А. Козырев, Р.Е. Крюков, А.Р. Михно, А.А. Усольцев, А.А. Уманский // Сварочное производство. – 2020. – № 2 (1023). – С. 16–21.
  18. Структурно-фазовые состояния и поверхность разрушения электродуговой наплавки и сварных швов / Р.Е. Крюков, В.Е. Громов, Н.А. Козырев, Ю.Ф. Иванов, Ю.А. Шлярова. – Новокузнецк: СибГИУ, 2022. – 136 с. – ISBN 978-5-7806-0585-0.
  19. Bakhmatov P.V., Startsev E.A., Sobolev B.M. Impact and effect study of submerged-arc welding conditions on structural changes in weld metal // Lecture Notes in Networks and Systems. – 2021. – Vol. 200. – P. 65–76. – doi: 10.1007/978-3-030-69421-0_8.
  20. Патент № 2793303 C1 Российская Федерация, МПК B23K 35/362, B23K 35/40, C21C 5/54. Способ изготовления сварочного флюса из техногенных отходов сталеплавильного производства: № 2022128798: заявл. 07.11.2022: опубл. 31.03.2023, Бюл. № 10 / П.В. Бахматов, Е.А. Старцев, Р.Е. Гладовский, Б.М. Соболев.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».