Разделы сайта
Читаемое
Обновления Apr-2024
|
Промышленность Ижоры --> Сварка металлов и сплавов плавлением 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
|
© 2003 - 2024 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка |