Разделы сайта

Читаемое

Обновления Mar-2024

Промышленность Ижоры -->  Сварка металлов и сплавов плавлением 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 [ 103 ] 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253

Важной характеристикой состава шлака является оснОбнОсТЬ. Коэффициент основности шлака определяется обычно как соотношение количества основных окислов к кислым:

г. (°/оСаО) -f (%MgO) + (°/oFeO) + (%МпО) + (%КО) + (%Na,0)

он (о/ 810,) + (о/ Т.Оз)

В соответствии с ионной теорией строения шлаков мерой основности служит концентрация свободных ионов кислорода в жидком шлаке. В оксидном расплаве ионы кислорода могут быть связаны с двумя ионами кремния (Si-О-Si), с одним ионом кремния и одним ионом металла (Si-О-Me) или с двумя ионами металла (Me-О-Me). Свободными, т е. оказывающими окисляющее действие на металл, являются в сущности лишь ионы кислорода, связанные с ионами металла. Отсюда мерой основности компонентов шлака может быть принята их способность увеличивать концентрацию кислородных ионов в шлаке путем разрушения кремнекислородных комплексных соединений.

Взаимодействие между металлом и шлаком происходит на всех стадиях процесса сварки: при расплавлении стержня и покрытия на торце электрода; в дуговом промежутке; при всплывании частиц шлака в сварочной ванне, на поверхности раздела жидкий шлак - жидкий металл и жидкий шлак-твердый металл.

Одним из главных процессов взаимодействия является окисление расплавленного металла и ферросплавов.

В покрытиях рудно-кислого и органического типов окисление металла и ферросплавов происходит в результате их взаимодействия с окислами железа и марганца, находящимися в шлаке. В покрытии фтористо-кальциевого типа окисление ферросплавов происходит за счет взаимодействия с углекислым газом и образующимися в процессе плавления окислами железа. При сварке электродами с рутиловым покрытием в зависимости от состава покрытия возможно окисление металла и ферросплавов окислами шлаков, углекислым газом и парами воды. Процессы окисления расплавленного металла и ферросплавов шлаком можно описать следующими реакциями:

(FeO) + [Мп] (МпО) + [Fe]; (7-2)

2 (FeO) + [Si] (SiOj) + [Fe]; (7-3)

2 (FeO) + [Ti] (ТЮг) + 2 [Fe], (7-4)

(FePs) + 3 [Mn] 3 (MnO) + 2 [Fe]; (7-5)

(FeOg) + 2 [All (AUO3) + 2 [Fe] (7-6)

Если в покрытие введено сразу несколько ферросплавов, то в первую очередь окисляются элементы, имеющие большее сродство к кислороду. По степени убывания сродства к кислороду элементы, вводимые в состав электродных покрытий, можно расположить в следующий ряд: Са, А1, Ti, Si, Mn, Fe Каждый пре-



I lo

01

€ lo I

0.05

* w г/? iO %

Содермание ферромарганца в покрытии Рис. 7-19.

Изменение содержания марганца и углерода в металле, наплавленном электродами с покрытием фтористо-кальциевого и руд-нокислого типов с различным содержанием ферромарганца (Д. Сефериан)

О 5 а 15 20 25 JB % Запись телезп В шлаке

Рис. 7-20.

Зависимость

между содержанием закиси

железа в шлаках и соде в металле шва (в виде

)жанием кислорода еО):

/ - покрытие фтористо -кальциевого типа; 2 - покрытие рудно-кислого типа (Л. М. Яро винский и В. В. Баженов)

дыдущий элемент этого ряда будет восстанавливать окислы последующих элементов при температурах, до которых нагреваются жидкие шлак и металл в процессе сварки.

Направление реакций (7-2) - (7-6) зависит от концентрации реагирующих веществ, температуры и активности отдельных составляющих покрытия. Например, при сварке электродами с рутиловым покрытием реакция (7-3) может протекать влево, при этом кремний восстанавливается железом и переходит в металл шва. Этот процесс в общем виде может быть описан реакцией

(SiOa) +2 [Ж]-: [Si] + 2 (МеО),

где Me-Fe, Mn, Ti, Al и др.

При сварке покрытыми электродами кремневосстановитель-ный процесс получает развитие преимущественно на стадии капли, когда металл и шлак имеют высокую температуру. В жидкой ванне, особенно в хвостовой части, в результате охлаждения металла происходит окисление кремния. Интенсивность протекания кремневосстановительного процесса в большой степени зависит от состава шлака и его основности. Увеличение основности шлака способствует подавлению кремневосстановительного процесса вследствие снижения активности SiOg.

Степень окисления ферросплавов зависит от состава покрытия. На рис. 7-19 приведены данные об изменении содержания марганца и углерода в металле, наплавленном электродами с покрытиями фтористо-кальциевого и рудно-кислого типов, содержащими различное количество низкоуглеродистого ферромарганца. Окислительная способность рудно-кислого покрытия значительно выше, чем фтористо-кальциевого.



в зависимости от количества окислов железа в шлаке изменяется содержание кислорода в наплавленном металле. Соотношение между концентрацией окислов железа в шлаке и концентрацией кислорода в жидком металле определяется законом распределения. Константа распределения зависит от состава шлака и температуры и описывается уравнением

, [FeO] FO - iFeO)

На рис. 7-20 ириведены данные о содержании кислорода в металле при различном содержании закиси железа в шлаке фтористо-кальциевого и рудно-кислого типов. Даже небольшие количества закиси железа в.шлаке электродов с фтористо-кальциевым покрытием приводят к растворению в металле шва значительного количества кислорода, тогда как окисляющая способность закиси железа в шлаке электродов рудно-кислого типа значительно меньше. В шлаках фтористо-кальциевого типа закись железа находится в свободном состоянии и обладает большой активностью, в шлаках рудно-кислого тина она связана преимущественно в виде силикатов железа.

Окисленный во время сварки металл необходимо раскислить, т. е. удалить из него кислород, находящийся в металле в виде различных окислов. Процессы раскисления и окисления происходят при сварке одновременно. Наиболее полно процесс раскисления произойдет в том случае, если окислы, попадая в шлак, связываются в сложные соединения, не растворимые в стали (силикаты, алюмосиликаты). В связи с большой скоростью кристаллизации сварочной ванны значительная часть образующихся окислов - продуктов раскисления не успевает всплыть и остается в металле шва в виде неметаллических включений. Полнота удаления продуктов раскисления из жидкого металла в большой стеиени зависит от их состава и свойств. Количество кислорода, находящегося в металле шва в виде неметаллических включений, зависит от состава покрытия (рис. 7-21).

Приведенные в табл. 7-17 данные показывают, что наиболее полное удаление продуктов раскисления имеет место при сварке электродами с фтористо-кальциевым и рутиловым покрытиями.

Рис. 7-21. Зависимость содержания общего [О] и растворенного кислорода [РеО] в наплавленном металле от молярной доли [FeO] в покрытии электродов различного типа:

/ - фтористо-кальциевое;

2 - рутиловое,

3 - органическое,

4 - ильменитовое,

5 - рудно-кислое

[о].М,1

0,10 -0,08 0,06 -

о,оц

0,01

-о-,

\5[ГеО]

0,05 0,10 0,15 0,20[FeO],I



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 [ 103 ] 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253

© 2003 - 2024 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка