Розробка низьководневих зварювальних флюсів марганцевосилікатного типу

Предмет:

Тип работы:

Автореферат

К-во страниц:

Язык:

Українська

Оценка:

40, 6 см3/100 г відповідно). За характером термічної десорбції водню проби шлаку і готового флюсу однотипні. Це підтверджує наш висновок про те, що основна кількість водню розчиняється у флюсі АН-348А в формі гідроксильних груп вже на етапі його плавки в печі. При мокрій грануляції шлакових розплавів флюсів АН-60 і АН-348АП, нагрітих в електродуговій печі до температур 1500 і 1530оС відповідно, вміст водню в готовому флюсі збільшується в 3 – 4 рази в порівнянні з його вмістом у розплаві. При грануляції нагрітого до 1700оС в електродуговій печі низьководневого (6, 9 см3/100 г) розплаву флюсу АН-60 він збільшується більше ніж у 10 разів (до 74, 1 см3/100 г). Отримані результати наведені на мал. 3. Вони визначаються різними умовами контакту з водою шлакових розплавів, нагрітих до температур 1400оС і 1700оС. При мокрій грануляції перших утворюються флюси зі склоподібною будовою зерен, у яких мікропорожнини майже відсутні. При цьому не відбувається істотного збільшення вмісту водню у флюсі. При мокрій грануляції шлакового розплаву, доведеного в електродуговій печі до температури 1700оС, водяні пари пронизують частки флюсу, що твердіють, додають їм пористої будови, заповнюють мікропорожнини в зернах флюсу і конденсуються там при охолодженні. В результаті загальний вміст водню у готовому флюсі значно збільшується у порівнянні з його вмістом у шлаковому розплаві.

Дані термічної десорбції водню зі зварювальних плавлених флюсів показують, що рекомендоване ГОСТ 9087-81 прожарювання флюсу перед зварюванням при температурі 400оС дозволяє видалити тільки вологу, адсорбовану на зернах флюсу при його зберіганні. Розчинений при плавці в печі водень залишається у флюсі після такого прожарювання і може бути вилучений при температурах, що перевищують 800оС.

Встановлений вплив температури шлакового розплаву на вміст водню, що розчиняється в ньому при плавці в печі і надходить при мокрій грануляції, створює всі передумови для розробки технології виготовлення низьководневих зварювальних флюсів. Для їх одержання необхідно доводити температуру шлакового розплаву до 1700оС і виключити його контакт з водою при грануляції. Механізми реалізації цих умов можуть бути різними. Для нагрівання шлаку до 1700оС можна рекомендувати плавку в промислових електродугових печах або з метою зниження витрат електроенергії застосовувати дуплекс-процес (розплавлення шлаку в циклонній чи газополуменевій печі з наступною його подачею в електродугову піч). Суха грануляція може здійснюватися диспергуванням шлаку, що зливається з печі, стисненим повітрям, зливом шлаку в металеві виливниці, на металеву поверхню чи між водоохолоджуваними мідними валками з наступним дробінням шлаку, який закристалізувався. Крім того, при виготовленні низьководневих агломерованих флюсів в якості шлакоутворюючої основи можна використовувати синтетичні шлаки, які виплавляються в електродугових печах.

В процесі зварювання флюс нагрівається до температур 1750-2000оС. При цьому забезпечуються необхідні умови для десорбції водню, що міститься у флюсі. При зварюванні під флюсом АН-60 вміст водню знижується з 65, 6-95, 8 см3/100г у вихідному флюсі до 14, 4-16, 2 см3/100 г у шлакових корках. Це свідчить про те, що при плавленні флюсу в процесі електродугового зварювання з нього видаляється основна кількість водню. Вміст водню в шлаковій корці, що утворюється, близький до мінімальних значень вмісту водню у флюсі, яких можна досягти тільки при сполученні плавки флюсу в електродуговій печі з наступною сухою грануляцією розплаву. Тому шлакова корка є цінною сировиною для виробництва конкурентноздатних низьководневих зварювальних флюсів.

В загальному обсязі виробництва зварювальних плавлених флюсів частка флюсу АН-60 складає близько 50%. Шлакові корки, що утворюються при зварюванні під ним, мають 3 клас небезпеки для здоров'я і вимагають локалізованого збереження. У даний час тільки на Харцизькому трубному заводі їх кількість перевищує 5 тис. тонн. Тому проблема утилізації шлакової корки надзвичайно гостра.

У лабораторних умовах нами був виготовлений дослідний флюс шляхом дробіння, розсіву і магнітної сепарації шлакової корки флюсу АН-60, отриманої при багатодуговому зварюванні труб. Дослідний флюс відрізняється найменшим загальним вмістом водню (25 см3/100г) у порівнянні із серійно випускаємими промисловістю марганцевосилікатними плавленими флюсами АН-60 (66-96 см3/100г), АН-348А (32-45 см3/100г), ОСЦ-45 (36 см3/100г), ОСЦ-45М (32 см3/100г). Десорбція водню з дослідного флюсу протікає при більш низьких температурах (до 600оС).

Дослідження залежності вмісту дифузійного водню в наплавленому металі від його вмісту у флюсі.

Вміст дифузійного водню в наплавленому металі при зварюванні під серійними плавленими і дослідними марганцевосилікатними флюсами №1 і №2, виготовленими на основі шлакових корок флюсу АН-60 і суміші флюсів АН-60 і АН-67А відповідно, визначали за ГОСТ 23338-91 хроматографічним методом. Усі флюси перед зварюванням прожарювали при температурі 300оС протягом 1 години. Зразки для зварювальних дослідів виготовляли із сталі 10Г2БТ. Зварювальний дріт марки Св-10ГН діаметром 4 мм зачищали від омідненого покриття і знежирювали. Наплавлення вели на режимі: Ізв = 550-600А, Uд = 32-34В, Vзв = 36м/год. Результати досліджень наведено в таблиці 1.

Дані табл. 1 свідчать про вплив технології виготовлення зварювальних плавлених флюсів на вміст дифузійного водню в наплавленому металі при зварюванні під цими флюсами. Найменший вміст дифузійного водню в наплавленому металі забезпечується при зварюванні під дослідними флюсами № 1 і № 2 (2, 6 – 4, 1 см3/100 г).

При зіставленні термічної десорбції водню зі зварювальних флюсів у процесі їх нагрівання з даними таблиці 1 нами встановлено, що вміст дифузійного водню