Покращення високотемпературної віддільності шлакової корки при наплавленні під флюсом на основі металургійних і теплофізичних методів

5. Стреленко Н.М. Застосування рівноважної термодинаміки при врахуванні вірогідності утворення шпінелей / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов, К.О. Зворикін // Технологические системы. - 2010. - №2(51). - С. 83-86.

6. Стреленко Н.М. Дослідження особливостей віддільності шлакового покриття в умовах наявності шпінелей за допомогою растрової електронної мікроскопії / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов, К.О. Зворикін // Технологические системы. - 2010. - №4(53). -С. 73-76.

7. Пат. № 40496 Україна, МПК B 23K 31/10. Спосіб оцінки відокремлення шлакової корки / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов, О.В. Прохоренко, В.Т. Котик, Сливінський О.А.; заявник і патентовласник НТУУ„КПІ”; заявл. 20.11.08; опубл. 10.04.09; Бюл. №7.

8. Стреленко Н.М. Деградація властивостей сплаву на основі нікелю NiCr25FeAlY при електродуговому зварюванні / Н.М. Стреленко, О.А. Сливінський // Зварювання та суміжні технології: четверта всеукраїнська наук.-техн. конф. молодих вчених та спеціалістів, 23 - 25 трав. 2007 р.: тези доп. - К., 2007. - С. 191.

9. Стреленко Н.М. Теоретичне прогнозування складу металу шва при зварюванні під флюсом / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов, А.М. Сливинский // Сучасні зварювальні флюси і досвід іх застосування в промисловості: міжнар. наук-техн. семінар., 29-31 сер. 2005 р.: збірник докладів. - Запоріжжя, 2005. - С. 40.

10. Стреленко Н.М. Покращення відокремлення шлакової корки при наплавленні під флюсом за рахунок введення спеціальних елементів / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов // Зварювання та споріднені технології і процеси: міжнар. міжг. наук.-техн. конф. студентів, аспірантів та наук. співроб., 28 лют. 2008р.: тези. доп. - К., 2008. - С. 29-30.

11. Стреленко Н.М. Аналітичний розрахунок впливу температури металу шва на фізичні характеристики шлакової корки при електродуговому зварюванні і наплавленні під флюсом / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов // Зварювання та споріднені технології і процеси: всеукраїнська наук.-техн. конф. студентів, аспірантів та наук. спів роб., 3-7 вер. 2008 р.: тези доп. - К., 2008. - С. 24-25.

12. Стреленко Н.М. Підтвердження існування рідкої шлакової оболонки перед дугою при автоматичному зварюванні під флюсом / Н.М. Стреленко, В.Т. Котик // Зварювання та споріднені технології і процеси: міжнар. міжгалуз. наук.-техн. конф. студентів, аспірантів та наук. співроб., 9 трав. 2008 р.: тези доп. - К., 2008. - С. 63.

13. Стреленко Н.М. Особливості відокремлення шлакової корки при електродуговому зварюванні та наплавленні під флюсом / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов // Прогресивні технології і процеси наукоємного машинобудування: міжнар. міжгалуз. наук.-техн. конф., 25-26 вересня 2008р.: тези доп. - Гостоміль, 2008. - С. 38.

14. Стреленко Н.М. Особливості поведінки оксидів перехідних металів в складі зварювальних матеріалів / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов // Зварювання та споріднені технології і процеси: друга міжнар. міжгалуз. наук.-техн. конф. студентів, аспірантів та наук. співроб., 4-6 бер. 2009р.: тези доп. - К., 2009. - С. 14 - 15.

15. Стреленко Н.М. Вплив оксидів перехідних металів на процес відокремлення шлакової корки / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов // Зварювання та споріднені технології: всеукр. наук-техн. конф. молодих учених та спеціалістів, 27-29 трав. 2009 р.: тези доп. - К., 2009. - С. 212.

16. Стреленко Н.М. Основні методи керування процесом відокремлення шлакової корки / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов // Проблеми зварювання, споріднених процесів і технологій: міжнар. наук.-техн. конф., 14-17 жовт. 2009р: тези доп.-М., 2009.-С. 52.

17. Стреленко Н.М. Вплив оксиду цирконію на структуру та фізико-хімічні властивості розплаву шлаку нейтрального типу / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов, І.А. Гончаров, Міщенко Д.Д. // Зварювання та споріднені технології і процеси: третя всеукр. міжгалуз. наук.-техн. конф. студентів, аспірантів та наук. співроб., 31 бер. - 2 квіт. 2010 р.: тези доп. - К., 2010. - С. 21 - 23.

18. Стреленко Н.М. Методики віддільності шлакової корки / Н.М. Стреленко, Л.А. Жданов // Зварювання та споріднені технології: всеукр. міжгалуз. наук.-техн. конф. студентів, аспір. та наук. співр., 31 бер.-2 квіт. 2010р.: тези доп.- К., 2010. - С. 49.

Анотація

Стреленко Н.М. Покращення високотемпературної віддільності шлакової корки при наплавленні під флюсом на основі металургійних і теплофізичних методів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.06 - Зварювання та споріднені процеси і технології. - Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України, Київ - 2011 р.

В роботі показано, що одним з визначальних факторів високотемпературної віддільності шлакової корки при багатошаровому наплавленні з перекриттям попереднього шару є утворення шпінелей на міжфазній границі шлак - метал. Наведений механізм утворення комплексних з'єднань - шпінелей. З'ясовано, що структура шпінелей визначається температурними умовами кристалізації шлакового розплаву. Створена термодинамічна модель розрахунку вірогідності утворення оксидів, які визначають структуру шпінелей, для можливості забезпечення високотемпературної віддільності шлакової корки. Результати експериментальних досліджень підтвердили працездатність розробленого термодинамічного методу розрахунку складу шпінелей за кількісним критерієм співвідношення з'єднань, що можуть входити до структури шпінелей. Встановлена нова можливість регулювання високотемпературної віддільності шляхом введення оптимальної концентрації оксиду цирконію до шлакового покриття, який при незначній концентрації у шлаку може мінімізувати утворення шпінелей. Запропоновані два шляхи введення оксиду цирконію до реакційної зони зварювання: через склад порошкового дроту та через флюси. Експериментальні дані дозволили пояснити оптимальний діапазон концентрації оксиду цирконію у флюсі шлакової системи SiO₂-TiO₂-Al₂O₃-MnO-MgO-СaO-CaF₂ для забезпечення високотемпературної віддільності шлакової корки та прогнозувати вплив окремих компонентів. За результатами роботи розроблений флюс для наплавлення деталей складної конфігурації АНК-73.

Ключові слова: наплавлення з перекриттям попереднього шару, комплексні з'єднання оксидів, шпінелі, термодинамічна модель, оксиди перехідних металів, оксид цирконію, високотемпературна віддільність шлакового покриття.

АННОТАЦИЯ

Стреленко Н.М. Улучшение высокотемпературной отделимости шлаковой корки при наплавке под флюсом на основе металлургических и теплофизических методов.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.06 - Сварка и родственные процессы и технологии. - Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Министерства образования и науки, молодежи и спорта Украины - Киев, 2011 г.

В роботе на основании анализа литературных и экспериментальных данных показано, что одним из определяющих факторов высокотемпературной отделимости шлаковой корки является образование шпинелей на межфазной границе шлак - металл. Большое значение отделимости шлака проявляется при многопроходной сварке и многослойной наплавке с перекрытием слоев. Разработана методика оценки отделимости шлаковой корки основанная на термодеформационных процессах в технологическом образце, размеры которого определяются расчетным путем исходя из параметров режима наплавки. Критерием отделимость является минимальная длина пластины, которая обеспечивает самопроизвольное отделение шлака в изучаемом температурном интервале.

На основе современных представлений о строении шлаковых расплавов предложен физико-химический механизм образования комплексных соединений - шпинелей на межфазной границе шлак - металл. Установлено, что структура шпинелей зависит от температурных условий кристаллизации шлакового расплава. Рассчитана вероятность образования оксидов, которые определяют структуру шпинелей. Создана термодинамическая модель системы взаимосвязанных реакций, которые могут привести к образованию шпинелей, расчет по которой позволяет прогнозировать состав шпинелей в соответствии с концентрацией элементов и их соединений в присадочных материалах. Результаты специальных экспериментальных исследований подтвердили адекватность подходов заложенных в предлагаемую термодинамическую модель и полученные расчетные данные. Определен физический механизм образования шпинелей, который заключается в перерастании микрокомплексных соединений в макрошпинели. Установлена возможность регулирования высокотемпературной отделимости шлаковой корки за счет изменения физико-химических свойств шлаков в высокотемпературном диапазоне путем введения незначительного количества оксида циркония в шлак. Предложено и изучено два пути введения оксида циркония в реакционную зону сварки: через состав порошковой проволоки и флюс. Экспериментально определены необходимые концентрации циркония в этих сварочных материалах, обеспечивающих высокотемпературную отделимость шлаковой корки для шлаковой системы SiO₂-TiO₂-Al₂O₃-MnO -MgO-СaO-CaF₂. На основе наличия теплового эффекта на кривых ДТА охлаждения установлено, что при оптимальной концентрации циркония в шлаке проходят интенсивные химические процессы, которые препятствуют реакциям взаимодействия кислорода с шпинелеобразующими элементами в температурном интервале кристаллизации шлаков определенном по диаграммам вязкости экспериментальных флюсов. Данные растровой электронной микроскопии поверхности шлаковых корок подтвердили влияние концентрационных условий оксида циркония в шлаках на процессы образования других химических соединений и предложенный механизм высокотемпературной отделимости, а также полученные оптимальные диапазоны концентрации оксида циркония в системе проволка - флюс для минимизации образования макрошпинелей и обеспечения высокотемпературной отделимости шлаковой корки. Разработан и зарегистрирован специализированный флюс АНК-73 для наплавки деталей сложной конфигурации. Флюс прошел опытно-промышленное испытание.

Ключевые слова: наплавка с перекрытием предыдущего слоя, комплексные соединения оксидов, шпинели, термодинамическая модель, оксиды переходных металлов, оксид циркония, высокотемпературная отделимость шлакового покрытия.

SUMMARY

Strelenko N.M. Improvement of the high-temperature slag crust separation at submerged arc cladding on the basis of metallurgical and thermophysical methods. - Manuscript.

The thesis for a scientific degree of Candidate of technical sciences on specialty 05.03.06 - Welding and related processes and technologies. - National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic institute», Kyiv, 2011.

In the paper there was shown that one of the determinating factors of high-temperature slag crust separation of multilayer cladding with overlapping the previous layer is the formation of spinels on interface between slag and metal. The mechanism of formation of complex compounds - spinels was given. It is defined that the spinel structure is determined by temperature conditions of slag melt crystallization. There was created the thermodynamic model to calculate the probability of formating of oxides, which determine spinel structure for the capability to provide high-temperature slag crust separation. The results of experimental researches have confirmed the efficiency of the developed thermodynamic method for calculation of spinel compound by quantitative criterion for proportions of compounds, which arc able to enter in to the composition of spinel structure. There was established the new capability to regulate the high-temperature separation by including the optimal concentration of zirconium dioxide into the into the slag coating, which at the insignificant concentrations in slag is able to minimize the spinel formation. Two technics of insertion of zirconium dioxide in to reaction zone of welding arc suggested: through the compound of powdered wire or fluxes. Experimental data allowed to explain the optimal zirconium dioxide concentration range in fluxes of slag system SiO₂-TiO₂-Al₂O₃-MnO-MgO-CaO-CaF₂ to provide the high-temperature slag crust separation and to forecast the effect of separate elements. By the data of the research results the flux for cladding of the component parts of complex configuration АНК-73

Key words: cladding with overlapping the previous layer, complex oxide compound, spinels, thermodynamic model, transient oxides, zirconium dioxide, high-temperature slag crust separation.

Размещено на Allbest.ru