LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості металу шва при зварюванні електродами з кислим покриттям шляхом застосування чавунного порошку

ВДУ-504. У3.

Таблиця 1

Склад покриття дослідних електродів з чавунним порошком

Компоненти покриття

Варіанти складу покриття, в мас. %


0

Ильменіт

Мергель

Феромарганець

Чавунний порошок

Тальк

Глина вогнетривка

Цеоліт

Деревинне борошно

54

12

16

-

9

5

2

2

51,5

12

16

2,5

9

5

2

2

49

12

16

5

9

5

2

2

46,5

12

16

7,5

9

5

2

2

44

12

16

10

9

5

2

2

41,5

12

16

12,5

9

5

2

2

39

12

16

15

9

5

2

2

36,5

12

16

17,5

9

5

2

2

Таблиця 2

Склад покриття дослідних електродів з графітом

Компоненти покриття

Варіанти складу покриття, в мас. %


Ильменіт

Мергель

Феромарганець

Графіт

Тальк

Глина вогнетривка

Цеоліт

Древинне борошно

53,88

12

16

0,12

9

5

2

2

53,84

12

16

0,16

9

5

2

2

53,80

12

16

0,20

9

5

2

2

53,76

12

16

0,24

9

5

2

2

53,72

12

16

0,28

9

5

2

2

53,68

12

16

0,32

9

5

2

2

53,64

12

16

0,36

9

5

2

2

У третьому розділі представлені результати теоретичних і практичних досліджень. Термодинамічний аналіз окислювально-відновлювальних процесів з участю вуглецю при зварюванні плавленням проводився з метою виявлення черговості (переважності) протікання реакцій утворення оксидів (табл.3) і відновлення вуглецем елементів із оксидів у трьох фазах (металевій, шлаковій і газовій) при однакових температурах (табл.4). Встановлено, що температура початку відновлення оксидів вуглецем у металевій фазі, крім CeO2 і FeO, нижча, ніж у шлаковій. Це ініціює процес розкислення при більш низьких температурах і дає можливість використовувати вуглець у зв'язаному стані в якості розкислювача у зварювальних матеріалах.

Таблиця 3

Реакції утворення оксидів при температурах у зоні плавлення

Т, К

Ряди вірогідної черговості утворення оксидів у трьох фазах

1420



1810



2500

3000

(Y2O3), (Al2O3), (CeO2), (TiO2), (SiO2), (MnO), {Al2O}, [Y2O3], {CO}, [CeO2], [Al2O3], {YO}, {CеO}, {TiO2}, (FeO), [TiO2], [SiO2], [MnO], {FeO}, {MnO}, [CO], [FeO]

(Y2O3), (Al2O3), (CeO2), (TiO2), {Al2O}, (SiO2), {CO}, (MnO), {YO}, [Y2O3], {CeO}, {TiO2}, [CeO2], [Al2O3], {SiO2}, (FeO), [TiO2], [CO], [SiO2], {MnO}, [MnO], {FeO}, [FeO]

(Y2O3), {Al2O}, {CО}, (Al2O3), (CeO2), {YO}, (TiO2), (SiO2), {CeO}, (MnO), {TiO2}, [CO], [Y2O3], {SiO2}, (FeO), [Al2O3], [CeO2], [TiO2], {MnO}, {FeO}, [SiO2]

{CO}, {Al2O}, (Y2O3), (Al2O3), {YO}, {CeO}, (TiO2), (CeO2), (SiO2), (MnO), {TiO2}, {SiO2), (FeO}, {MnO}

Таблиця 4

Результати розрахунку температури початку відновлення оксидів

Реакція

Тп.в.

FeO + C = Fe + CO

MnO + C = Mn + CO

1/2SiO2 + C = 1/2Si + CO

1/2TiO2 + C = 1/2Ti + CO

1/3Al2O3 + C = 2/3Al + CO

Al2O + C = 2Al + CO

[1082] (1060) {668}

[1587] (1682) {277}

[1802] (1941) {586}

[2006] (2040) {700}

[2236] (2300) -

- - {2773}

Примітка: [ ] – металічна фаза; ( ) – шлакова; { } – газова.

Дослідження впливу чавунного порошку в покритті ільменітових електродів на відновлювальні процеси, що протікають по реакції (МеО) + [C] = [Me] + {CO} дозволило отримати формули для розрахунку кількості відновлених кремнію, титану і алюмінію в залежності від вмісту вуглецю в наплавленому металі (табл.5).

Показано, що в електродах ільменітового виду TiO2 може слугувати додатковим окислювачем вуглецю, поряд з FeO. Використання чавунного порошку в якості розкислювача, при умові, що вміст вуглецю в наплавленому металі не перевищує 0,12 %, не призводить до підвищення вмісту кремнію і алюмінію вище допустимого рівня. Експериментально отримані дані підтверджують правильність розрахункового методу.

Таблиця 5

Формули для розрахунку кількості відновлених елементів


Реакція взаємодії


Константа рівноваги реакції

Формула розрахунку вмісту відновленого елементу в наплавленому металі.

(SiO2) + 2[C] = [Si] + 2{CO}

(TiO2) + 2[C] = [Ti] + 2{CO}

(TiO) + [C] = [Ti] + {CO}

1/3(Ti3O5) + 5/3[C] = [Ti] + 5/3{CO}

1/2(Ti2O3) + 3/2[C] = [Ti] + 3/2{CO}

(FeOTiO2) + 3[C] = [Ti] + Fe + 3{CO}

1/2(Al2O3) = 3/2[C] = [Al] + 3/2{CO}

lg KSi-C = -29024/T + 16,1

lg KTi-C = -32014/T + 15,95

lg KTi-C = -16815/T + 8,70

lg KTi-C = -27587/T + 13,22

lg KTi-C = -25572/T + 12,19

lg KTi-C = -35895/T + 19,43

lg KAl-C = -30106/T + 13,46

[Si] = KSi-C [C]2 = 1,176[C]2

[Ti] = KTi-C [C]2 = 0,0184[C]2

[Ti] = KTi-C [C] = 0,25[C]

[Ti] = KTi-C [C]5/3 = 0,0095[C]5/3

[Ti] = KTi-C [C]3/2 = 0,0115[C]3/2

[Ti] = KTi-C [C]3 = 0,392[C]3

[Al] = KAl-C [C]3/2 = 0,00068[C]3/2

Розрахунок оптимального вмісту вуглецю і марганцю в електродних покриттях ільменітового виду. Для порівняння розкислювальної здатності вуглецю і марганцю необхідно розрахувати їх рівноважну концентрацію в наплавленому металі, яка визначається однаковою залишковою масовою долею кисню в рідкому металі, розкисленому цими елементами в момент кристалізації - [%О]pc = [%O]pMn.

В результаті розрахунків виведені формули для визначення максимального вмісту чавунного