Взаимодействие металла со шлаком и газами

Взаимодействие металла со шлаком и газами [c.119]

Характер плавления и переноса электродного металла оказывает большое влияние на производительность сварки, взаимодействие металла со шлаком и газами от него зависят устойчивость горения дуги, потери металла, формирование шва и другие технологические факторы. [c.68]

Основные показатели переноса электродного металла. При плавлении на торце электрода образуется капля жидкого металла. Большая удельная поверхность и высокие температуры капель при дуговой сварке плавлением способствуют интенсивному взаимодействию металла с окружающей средой. Поэтому характер переноса электродного металла оказывает значительное влияние на кинетику процессов взаимодействия металла со шлаком и газами. [c.71]

Для сварочной ванны при дуговом процессе характерно неравномерное распределение температуры (рис. 2-36). В головной части ванны, где под воздействием источника теплоты происходит плавление металла и наиболее интенсивно протекает взаимодействие металла со шлаком и газами, металл нагрет значительно выше температуры его плавления. В хвостовой части ванны температура приближается к температуре плавления основного металла. [c.83]

Перенос электродного металла через дуговой промежуток в основном осуществляется каплями. Расплавленное покрытие частично переносится через дуговой промежуток в виде шлаковой оболочки вокруг капель металла, а частично непосредственно стекает в ванну. В процессе сварки наблюдается значительное перемешивание металла и шлака, что увеличивает межфазную поверхность металл-шлак. На торце электрода и в дуговом промежутке капли металла и шлака нагреваются до температуры 2100—2300° С, а средняя температура металла в сварочной ванне составляет примерно 1700—1800° С. Температура газов (плазмы) в столбе дуги достигает 5000—6000° С. Большие межфазные поверхности и высокая температура обеспечивают при сварке интенсивное взаимодействие металла со шлаком и газами. [c.308]

Взаимодействие жидкого металла с газовой фазой и шлаком происходит как на стадии образования капель электродного металла и перехода их через дуговой промежуток в сварочную ванну, так и на стадии существования жидкого металла в ванне. Наиболее интенсивно и полно реакции протекают на стадии капли. Это относится к газоэлектрической сварке [И], ручной сварке покрытыми электродами [10], сварке под флюсом [35, 51, 28]. Разница между температурами различных зон сварки еще более усложняет картину взаимодействия металла со шлаком и газом. [c.228]

В отличие от металлургических процессов в обычных сталеплавильных печах взаимодействие жидкого металла со шлаком и газами при дуговой сварке происходит весьма энергично, несмотря на кратковременность пребывания металла в жидком состоянии. Это обусловлено исключительно высокими температурами в зоне сварки и большими поверхностями контактирования взаимодействующих веществ, особенно при переносе электродного металла через дугу. [c.47]

Процессы, происходящие при сварке плавлением, достаточно сложны и имеют существенное значение, так как определяют качество сварного соединения. При этом виде сварки применяются различные источники теплоты, обладающие специфическими свойствами. Эти источники оказывают тепловое и химическое воздействие на основной и присадочный металлы, от чего зависят состав и свойства металла шва, а также структура околошовной зоны. В результате нагрева, осуществляемого этими источниками теплоты, металл плавится, образуя сварочную ванну, а затем затвердевает в виде сварного шва. В зоне сварки происходит взаимодействие жидкого металла со шлаком и газом. Перечисленные процессы являются общими для всех способов сварки плавлением. [c.32]

Широкое применение различных способов сварки и наплавки во многих областях народного хозяйства обусловливает повышенные требования, предъявляемые к этим процессам. Это обязывает сварщиков, занятых исследованием и практикой, уделять все больше внимания повышению качества сварных соединений, их надежности. Однако выполнение этих требований невозможно без активного, заранее запрограммированного воздействия на самые различные процессы, протекающие при сварке, и в первую очередь на процессы плавления металла, взаимодействия расплавленного металла со шлаком- и газами, а также на процесс кристаллизации металла. [c.3]

Металлургические процессы при ручной сварке, начиная с момента образования капель электродного металла и до полного охлаждения сварного шва, представляют собой процессы взаимодействия расплавленного и нагретого металла со шлаками, а также с выделяющимися газами и воздухом. Электродный металл переходит в сварочную ванну через дуговой промежуток в виде капель. Этот процесс сопровождается обильным выделением газов, которые частично остаются в наплавленном металле. [c.28]

Перенос капель металла через шлак, интенсивное перемешивание их со шлаком и довольно длительное пребывание металла ванны в контакте со шлаком способствует их активному взаимодействию. В результате взаимодействия происходит рафинирование металла от вредных примесей, удаление неметаллических включений и растворенных газов. Металлическая ванна, непрерывно пополняемая за счет расплавления электрода, под воздействием водоохлаждаемого кристаллизатора, постепенно формируется в слиток. Кристаллизация металла последовательная и направленная снизу вверх, что обусловлено преимущественным теплоотводом через поддон кристаллизатора. Замедленная и направленная кристаллизация также благоприятствует удалению из металла неметаллических включений и пузырьков газа и способствует получению плотного и однородного слитка. Для макроструктуры слитков электрошлакового переплава характерна радиально-осевая направленность кристаллов, отсутствие усадочных и ликвационных дефектов, равномерное распределение неметаллических включений. Слиток электрошлакового переплава отличается ровной поверхностью, что связано с образованием на холодных стенках изложницы тонкого слоя твердого шлака (гарниссажа). Внутри этой шлаковой рубашки и происходит формирование слитка. [c.339]

Одной из важных сил, оказывающих влияние на характер переноса металла, является реактивное давление паров. Испарение металла с поверхности капли и химическое взаимодействие жидкого металла со шлаком или газовой фазой, вызывающее образование и выделение газа, приводят к возникновению реактивных сил. Испарение металла происходит главным образом в области активных пятен. Считают, что равнодействующая реактивных сил приложена к центру активного пятна. Перемещение пятен вызывает изменение положения места приложения реактивных сил и значительную подвижность капель. [c.74]

Под воздействием теплоты электрической дуги происходит расплавление кромок свариваемого изделия, электродного (или. присадочного) металла и покрытия или флюса. При этом образуется сварочная ванна расплавленного металла, окруженная относительно холодным металлом (иногда значительной толщины) и покрытая слоем расплавленного шлака. При сварке происходит взаимодействие расплавленного металла со шлаком, а также с выделяющимися газами и воздухом. Это взаимодействие начинается с момента образования капель металла электрода и продолжается до полного охлаждения наплавленного металла шва. [c.40]

Из рассмотренного следуют некоторые рекомендации применительно к выбору сварочных материалов, например по составу шлаков и газов, а также установлению необходимого количества раскислителей. Так, для минимального изменения состава металла по какому-либо элементу Ме за счет взаимодействия со сварочными газами и особенно шлаками необходимо, чтобы их состав был максимально приближен к равновесному состоянию по реакциям с этим элементом. Это определяется как концентрацией соединений этого элемента Ме Хи (где X — элемент неметалл, например [c.70]

Сила реактивного давления паров — одна из важных сил, оказывающих влияние на характер переноса металла. Испарение металла с поверхности капли и химическое взаимодействие жидкого металла со шлаком или газовой фазой, сопровождаемое образованием и вьщелением газа, приводят к возникновению реактивных сил. Металл испаряется главным образом в области активных пятен, перемещение которых вызывает изменение положения места приложения реактивных сил и значительную подвижность капель. Величина реактивных сил зависит от размеров активных пятен, плотности тока в них и теплофизических свойств материала электрода. Поскольку плотность тока в катодном пятне значительно выше, чем в анодном, влияние реактивного давления в большей мере проявляется на прямой полярности. Сжатие дуги приводит к увеличению плотности тока в пятнах, что вызывает повышение реактивного давления паров. В металлах с высоким давлением паров (магний, цинк) отталкивание капель реактивными силами наблюдается при сварке на обеих полярностях, а в металлах с низким давлением паров — главным образом при сварке на прямой полярности. [c.38]

Взаимодействие металла с газами. При дуговой сварке газовая фаза зоны дуги, контактирующая с расплавленным металлом, состоит из смеси N4, О2, На, СОа, СО, паров НаО, а также продуктов их диссоциации и паров металла и шлака. Азот попадает в зону сварки главным образом из воздуха. Источниками кислорода и водорода являются воздух, сварочные материалы (электродные покрытия, флюсы, защитные газы и т. п.), а также окислы, пов рх-ностная влага и другие загрязнения на поверхности основного и присадочного металла. Наконец, кислород, водород и азот могут содержаться в избыточном количестве в переплавляемом металле. В зоне высоких температур происходит распад молекул газа на атомы (диссоциация). Молекулярный кислород, азот-и водород распадаются и переходят в атомарное состояние 0а5 20, Ыа 2 2Н, Н2 2Н. Активность газов в атомарном состоянии резко повышается. [c.26]

После разогрева холостой колоши в вагранку загружают первый слой металлической части шихты, состоящей из штыкового чугуна и лома. Масса металлической колоши равна примерно 10—15% часовой производительности вагранки. На эту колошу загружают известняк в количестве примерно 5% всего металла. Известняк при нагревании в вагранке разлагается на известь СаО и двуокись углерода СОа. Известь, являясь флюсом, нейтрализует (связывает) кремнезем, который вносится в вагранку с золой кокса и песком или образуется при окислении кремния, а Oj входит в состав отходящих газов. Вследствие взаимодействия кремнезема и извести понижается температура плавления шлака и увеличивается его жидкотекучесть. [c.277]

Для металлургических процессов при сварке характерны высокие температуры на отдельных участках дуги, кратковременность пребывания металла в жидком состоянии и быстрое изменение температурного режима. Расплавленный металл электрода или присадочной проволоки переходит в сварочную ванну в виде небольших капель, которые взаимодействуют с газовой фазой и жидким шлаком. Расплавленный слой шлака образуется при плавлении электродного покрытия и защищает металл капли и сварочной ванны от воздействия окружающего воздуха, раскисляет и легирует металл сварочной ванны, в шлаке растворяются вредные примеси. В процессе плавления электродного покрытия наряду с образованием слоя расплавленного шлака выделяются газы, возникающие при разложении газообразующих компонентов покрытия. Реакции между газообразными веществами и жидким металлом протекают быстрее, чем со ш лаком, поэтому действие газовой защиты более интенсивное. Расплавленный металл сварочной ванны взаимодействует также с окружающим ее основным металлом. Поэтому химический состав наплавленного металла может существенно отличаться от химического состава электродов или присадочной проволоки, а металл зоны термического влияния — от исходного состояния основного металла. [c.18]

Взаимодействие струи кислорода с разрезаемым металлом происходит через ламинарный поверхностный слой, соприкасающийся со стекающими по лобовой поверхности реза жидкими окислами (шлаками). При интенсивном поглощении кислорода металлом слабое перемешивание газа в поверхностном ламинарном слое повышает, в нем концентрацию инертных примесей (азота, аргона, окиси углерода и др.) и увеличивает сопротивление слоя переходу кислорода из струи газа в шлаки и металл. Ламинарная прослойка проявляет эффект запирающего слоя , в котором тормозящее влияние примесей на скорость реакции окисления при изменении их содержания в кислороде многократно усиливается. Концентрация неактивных примесей в газовой прослойке непостоянна по сечению кислородной струи и увеличивается в нижней части реза в результате израсходования кислорода на окисление железа по мере врезания струи в глубь металла. Толщина этой прослойки зависит от исходного содержания примесей и аэродинамических условий, возникающих на границе соприкосновения кислородной струи с поверхностью реза. [c.8]

В. И. Дятлов [20], рассматривая металлургические процессы при сварке под флюсом, обращает особое внимание на то, что наряду со значительной ролью процессов между шлаком и металлом, находящимися в тесном контакте, существенное значение имеет взаимодействие между газами в столбе дуги и шлаком, а также между газами и металлом. [c.99]

В процессе сварочной операции расплавленный металл взаимодействует с окружающей его материальной средой (газами, неметаллическими расплавами — шлаками и пр.) и получает те или иные изменения, связанные с испарением некоторых составляющих при высоких температурах сварочного пространства, образованием различных химических соединений, нерастворимых в металле, и др. В целом эти изменения характерны как для расплавляемого основного металла, находящегося в сварочной ванне, так и для поступающего в ванну добавочного металла. Как правило, поступающий в ванну добавочный металл при основных способах сварки плавлением (электрическая дуговая сварка, особенно плавящимся электродом электрошлаковая сварка) нагревается до более высоких температур, чем в ванне, и имеет большую контактирующую со средой удельную поверхность (отношение поверхности к объему). Поэтому все процессы взаимодействия с окружающей средой, происходящие через поверхность и интенсифицированные более высокой температурой, приводят, как правило, к большему изменению состава добавочного металла, чем расплавляемого составного. Этот измененный в процессе сварки добавочный металл называется наплавленным металлом. [c.16]

Фактическое содержание кислорода в сталеплавильной ванне значительно выше равновесного (см. рис. 28), поэтому фактическое содержание СО2 в пузырях СО, выделяющихся из металла, будет намного больше приведенных выше значений. Кроме того, пузыри СО взаимодействуют со шлаком, окислительный потенциал которого еще выше. Следовательно в газах, покидающих ванну, содержание СОг должно быть в количествах, которыми нельзя пренебрегать не только в теоретических, но и в практических расчетах. Это подтверждают термодинамические расчеты, приведенные ниже. [c.147]

Разновидностью рассматриваемого вида сварки является дуговая сварка порошковой проволокой в углекислом газе. Результатом совместного взаимодействия трех фаз (жидкого металла, защитного активного газа и жидкого шлака) успешно решаются возможности получения швов заданного состава, качества и свойств. По сравнению со сваркой в СО2 проволокой сплошного сечения применение способа сварки порошковой проволокой в углекислом газе уменьшает разбрызгивание электродного металла, способствует повышению пластичности металла швов. Порошковая проволока вместо проволоки сплошного сечения при сварке в СО2 используется при изготовлении ответственных сварных конструкций. [c.58]

В процессе сварки плавлением металлы взаимодействуют с газовой атмосферой, состав которой при любых методах сварки может содержать Нг, НгО, СО, СОг, N2, а также инертные газы Аг, Не, создающие защиту зоны сварки. Газовая атмосфера практически отсутствует при сварке в вакууме и при электрошлаковом процессе, идущем за счет энергии, выделяю-ще я в расплавленном шлаке — электролите. [c.328]

В процессе газовой сварки, кроме расплавления металла сварочной ванны, происходит нагрев и основного свариваемого металла до достаточно высоких температур, приближающихся к температуре плавления на границе раздела со сварочной ванной. Поэтому при сварке одновременно происходит ряд сложных процессов, связанных с расплавлением металла, его взаимодействием с газами и шлаками, а также последующей кристаллизацией, с нагревом и охлаждением металла в твердом состоянии как в пределах шва, так и в основном металле, в зонах, прилегающих к шву. [c.91]

Окислительная атмосфера в печи способствует образованию иа поверхности шлак — газ окиси железа (FegO,). Окись железа диффундирует через шлак и на поверхности шлак-металл реагирует с жидким железом, восстанавливаясь до FeO, который также отдает свой кислород металлу. Поступивший в металл кислород взаимодействует с углеродом металла с образованием окиси углерода, которая выделяется в виде пузырьков, вызывая кипение ванны. Поэтому для кипения ванны шихта должна содержать избыток углерода (на 0,5—0,6%) сверх заданного в выплавляемой стали. Эта реакция является главной в мартеновской плавке, так как в процессе кипения ванны металл обезуглероживается, выравнивается его температура по объему ванны, частично удаляются из него газы и неметаллические включения, увеличивается поверхность соприкосновения металла со шлаком и облегчается уда.тение фосфора и серы из металла. [c.50]

Плавка цветных металлов сопровождается сложными металлур гическими процессами. Ей сопутствут окисление металлов, погло щение газов, взаимодействие расплава со шлаком и футеровкой печи раскисление, дегазация и модифицирование сплавов. [c.40]

Жидкое состояние сплавов. Находящаяся выше линии ликвидуса область жидкого состояния сплавов характеризуется полным взаимным растворением компонентов, за исключением редких случаев несмешиваемости. В области жидкого состояния совершается большинство металлургических процессов — взаимодействие металла со шлаком, футеровкой печи, печными газами, атмосферным воздухом и твердой ши.хтой. В жидкой хорошо нагретой ванне металла благодаря ненасыщенному состоянию лучше идет плавка погружаемых в нее компонентов сплава, так как одновременно с плавлением идет процесс растворения. [c.22]

К недостаткам кислой плавки можно отнести следующие покровное стекло относится к кислым шлакам и является кислородо- и водородопроницаемым, а потому недостаточно эффективно для защиты расплава. Реакция расплава с газами приводит к возникновению основных окислов, которые, взаимодействуя со шлаком и футеровкой, образуют комплексные соединения, в результате чего происходит потеря до 10—15% металла. Кроме того, имеют место неравномерный и труднорегулируемый угар алюминия, зарастание тигля шлаками, сложность ис пользования отходов. [c.147]

Перенос капель металла через шлак, интенсивное перемешивание их со шлаком способствуют их активному взаимодействию, в результате чего происходит удаление из металла неметаллических включений и растворенных газов. Металлическая ванна, непрерывно пополняемая за счет расплавления электрода, под воздействием водоохлаждаемого кристаллизатора постепенно формируется в С.ПИТ0К. Кристаллизация мета.тла, последовательная и направленная снизу вверх, происходит за счет теплоотвода через поддон кристаллизатора. Последовательная и направленная кристаллизация способствует удалению из ме- [c.65]

Окисление металла защитным газом при дуговой сварке. Дуговая сварка в окисли-тельиых газах СО.,, Аг—СО.,, Аг—СО.,—О.,. СО.,—О., сопровождается заЕ етнымн потерями ряда легирующих элементов и при.месей переплавляемого дугой металла, образующих в результате взаимодействия с кислородом шлаки (МпО, 5]0.,, Т10.2, АКОд и др.) или газы (СО.,, СО, ЗО и др.). [c.74]

Окислительный период плавки начинают присадкой железной руды, которую дают в печь порциями. В результате присадки руды происходит насыщение шлака FeO и окисление металла по реакции (FeO)=Fe (+ + [0]. Растворенный кислород взаимодействует с растворенным в ванне углеродом по реакции [С] + [0] = = С0. Происходит бурное выделение пузырей СО, которые вспенивают поверхность ванны, покрытой шлаком. Поскольку в окислительный период на металле наводят известковый шлак с хорошей жидкоподвижностью, то шлак вспенивается выделяющимися пузырями газа. Уровень шлака становится выше порога рабочего окна и шлак вытекает из печи. Выход шлака усиливают, наклоняя печь в сторону рабочего окна на небольшой угол. Шлак стекает в шлаковню, стоящую под рабочей площадкой цеха. За время окислительного периода окисляют 0,3—0,6 % С со средней скоростью 0,3—0,5 % С/ч. Для обновления состава шлака одновременно с рудой в печь добавляют известь и небольшие количества плавикового шпата для обеспечения жидкоподвижности шлака. [c.184]

Взаимодействие расплавленного металла с газовой фазой определяется составом атмосферы дуги и химичеср1ми свойствами элементов, содержащихся в расплавленном металле. Атмосфера дуги состоит из смеси газов О2, N2, Нг, СО, СО2, паров воды, металла и шлака. О2, N2, Н2 попадают в нее в основном из воздуха, а также из сварочных материалов (сварочной проволоки, покрытий электродов, флюсов и защитных газов). Дополнительным источником О2 и Н2 могут быть ржавчина, органические загрязнения и конденсированная влага на поверхности проволоки и свариваемого металла. СО2 и СО образуются в результате разложения в дуге компонентов покрытий электродов и флюсов. В случае сварки в защитной атмосфере углекислого газа они составляют основу атмосферы дуги. Количественное соотношение и парциальное давление газов зависят от вида сварки и применяемого способа защиты сварочной ванны. При высокой температуре дуги основная часть г ов диссоциирует и переходит в атомарное состояние. При этом их химическая активность и способность к растворению в расплавленном металле повышаются. [c.227]

Наиболее распространенными методами сварки титановых сплавов являются аргонодуговая, электронно-лучевая, плазменная, автоматическая под слоем специальных бескислородных флюсов, электрошлаковая с применением этих же флюсов, контактная и термодиффузионная сварка в вакууме. Все эти методы обеспечивают хорошую защиту металла от взаимодействия с атмосферой. Повышенная активность титана по отношению к газам при температурах > 500 °С требует защиты не только расплавленного металла, но и той части шва, которая нагрета до высокой температуры. При аргонодуговой сварке это достигается при использовании хвостовика у сопла горелки, в который подается аргон, и специальных подкладок, позволяющих защитить аргоном обратную сторону шва. Более радикальным способом защиты является сварка в камерах с контролируемой атмосферой, когда деталь защищается равномерно со всех сторон. При электрошлаковой и автоматической сварке под флюсом нагретые участки сварш>1х соединений, не закрытые шлаком, защищают аргоном. [c.513]

Металлы и сплавы окисляются при контакте с кислородосодержащими газами. Интенсивность окисления увеличивается с возрастанием концентрации кислорода в газе и с повышением температуры. В технически чистом кислороде (чистотой 98—99%) при некоторой начальной температуре реакции интенсивность окисления становится очень большой и переходит в горение. Если продукты сгорания не будут изолировать далее расположенные слои от места контакта металла с окисляющей газовой фазой и эти слои будут иметь соответствующую температуру, то горение будет распространяться и на них. Для непрерывности процесса горения необходимы следующие условия 1) контакт окислителя с неокисленным металлом поверхности 2) подогрев неокисленного металла до температуры воспламенения 3) достаточно высокая концентрация кислорода в газовой фазе, взаимодействующей со сжигаемым металлом, непосредственно или через тонкую пленку расплавленного шлака, передающего окисление металлу диффузией кислорода. [c.158]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...