Размещено на http://www.allbest.ru/

влияние чугунного порошка на состав шлака сварочных электродов

Калин Н.А., Изотова Е.А.

Калин Н.А., Изотова Е.А. «Влияние чугунного порошка на состав шлака сварочных электродов».

Приведены результаты влияния чугунного порошка на основность и состав шлака ильменитовых электродов в случае применения его в качестве дополнительного раскислителя металла шва.

Ключевые слова: шлак, сварочный электрод, основность, раскислитель.

Калін М.А., Ізотова К.О. «Вплив чавунного порошку на склад шлаку зварювальних електродів».

Приведені результати впливу чавунного порошку на основність та склад шлаку ільменітових електродів у разі застосування його в якості додаткового розкислювача металу шва.

Ключові слова: шлак, зварювальний електрод, основність, розкислювач.

чугунный порошок электрод раскислитель

Kalin N.A., Izotova E.A. “Influence of a pig-iron powder on structure of slag of welding electrodes”.

The results of influence of a pig-iron powder on basic and structure of slag ilmenite of electrodes are given in case of application it him as additional deoxidizer of metal of a seam.

Key words: slag, welding rod, basicity, reduction alloy.

1. Постановка проблемы

Основной причиной ограничивающей применение электродов с кислым видом покрытия, в частности, ильменитовых электродов для сварки ответственных конструкций является повышенное содержание кислорода и неметаллических включений в металле шва [1]. Большое количество оксидов железа, содержащихся в ильмените, является причиной высокой окислительной способности этих покрытий. По сварочно-технологическим свойствам электроды приближаются к электродам с рутиловым покрытием, однако по механическим свойствам металла шва они относятся к типу Э42 по ГОСТ 9467-75.

2. Анализ последних достижений

В последние годы снова возник интерес к использованию углерода в виде древесного угля графита, пепла в электродных покрытиях кислого вида. Однако использование углерода в свободном состоянии требует повышенного окислительного потенциала покрытия, что ухудшает сварочно-технологические свойства электродов.

Использование углерода, в виде чугунного порошка, в качестве раскислителя позволит повысить качество металла шва, выражающееся в повышении пластических свойств наплавленного металла и улучшить сварочно-технологические свойства электродов, обеспечив стабильность повторного зажигания дуги и повышение производительности сварки.

3. Методика проведения исследований

Для исследований применялось покрытие электродов ильменитового вида. В качестве раскислителя применялся ферромарганец марки ФМн 1,0 по ГОСТ 4755-91. Чугунный порошок получали путем размола стружки чугуна марки СЧ 18 по ГОСТ 1412-85. Содержание углерода в чугуне составляло 3,5 %. В качестве углерода в свободном состоянии применяли графит кристаллический марки ГСМ-2 по ГОСТ 18191-78. Коэффициент веса покрытия электродов составлял 0,45…0,47 при толщине покрытия на сторону 0,8 мм электродов диаметром 3 мм, и 1 мм - электродов диаметром 4 мм. Изготавливали по 7 вариантов электродов с чугунным порошком и графитом в покрытии с эквивалентным содержанием углерода к весу электродного стержня: 0,12; 0,16; 0,20; 0,24; 0,28; 0,32; 0,36 %. Для сравнения изготавливали электроды без углеродосодержащих компонентов (вариант О).

Расчет состава шлака, образующегося в процессе плавления электродов семи вариантов электродов с чугунным порошком в покрытии проводили по методике работ [2].

Количество оксидов, переходящих в шлак из шлакообразующих компонентов определяли по формуле:

где (%К)пок - содержание шлакообразующего крмпонента в покрытии, %;

(%МеО)ком - содержание оксида в компоненте, %.

Диссоциация мергеля по реакции СаСО3 СаО + СО2 обеспечивает переход в шлак оксида кальция, содержание которого определяли по формуле

где (%М)пок - содержание мергеля в покрытии электродов, %;

(%СаСО3)мер - содержание карбоната кальция в мергеле, мас. %;

56 - молекулярный вес СаО.

Выделение углекислого газа сотавляет:

где 44 - молекулярный вес СО2.

При раскислении сварочной ванны ферромарганцем образуется оксид марганца, переходящий в шлак. Количество оксида марганца определяли по уравнению:

где (%FeMn)пок - содержание ферромарганца в покрыти, мас. %;

(%Mn)ф - содержание марганца в ферромарганце, мас. %;

(%Mn)эп - содержание марганца в электродной проволоке, мас. %;

71 и 55 - соответственно молекулярные веса MnO и Mn.

В чугунном порошке содержатся углерод, кремний, марганец, сера и фосфор, содержание которых в электродном покрытии определяли по формуле:

где (%ЧП)пок - содержание чугунного порошка в покрытии, в мас. %.

Эквивалентное содержание углерода в электроде, при вводе его в составе чугунного порошка, определяли по формуле

,

где Кмп - коэффициент массы покрытия;

(%С)чп - содержание углерода в чугунном порошке, мас. %.

Количество СО выделившегося в газовую фазу дуги в результате реакции окисления углерода чугунного порошка, определяли по формуле:

где (%С)эп - содержание углерода в электродном покрытии, в мас. %;

28 и 12 соответственно молекулярные массы СО и С.

При сгорании древесной муки в дуге происходит выделение газов СО и Н2 в количестве, равном ее содержанию в покрытии.

Для изготовления электродов использовали калиево-натриевое жидкое стекло с модулем равным 3. Отношение содержания К2О/Na2О составляло 75/25. Суммарный модуль для комбинированной силикатной глыбы расчитывали по формуле:

где 0,97 и 0,63 - отношение молекулярной массы SiO2 к молекулярной массе Na2O и K2O соответственно.

4. Результаты исследований

Расчетный химический состав шлака приведен в табл. 1. Основность шлака расчитывали по формуле:

Расчетная основность шлака опытных электродов близка к 1 и незначительно повышается с увеличением содержания чугунного порошка в покрытии, что объясняется одновременным снижением содержания ильменитового концентрата.

Таблица 1 - Химический состав и основность шлака опытных электродов

Расчетная и фактическая основность шлака опытных электродов практически совпадает с основностью шлака рутил-карбонатных электродов МР-1 и АНО-3 равной соответственно 1,08 и 1,0, но выше основности ртиловых электродов АНО-4 и МР-3 (0,63 и 0,65).

Выводы

По данным [1] c увеличением основности титаносодержащено шлака снижается количество неметаллических включений и кислорода в наплавленном металле, повышаются пластические свойства металла шва и стойкость его против образования кристаллизационных трещин. Незначительное снижение фактической основности шлака можно объяснить раскисляющим действием углерода чугунного порошка, что приводит к снижению содержания основного оксида FeO в шлаке.

Список использованных источников

1. Влияние степени окисленности на особенности структуры и механические свойства металла шва, выполненного электродами с рутиловым и ильменитовым покрытиями / И. К. Походня, Г. Е. Коляда, И. Р. Явдощин [и др.] // Автоматическая сварка. - 1982. - № 2. - С. 10-14.

2. Петров Г. Л. Сварочные материалы : учеб. пособие / Г. Л. Петров. - Л. : Машиностроение, 1972. - 280 с.

Размещено на Allbest.ru