Файл: Елистратов, П. С. Сварка чугуна сталью.pdf

1 г-моль газа занимает объем 22,4 л. Пользуясь изло­ женными данными, можно рассчитать расход кислорода для окисления углерода и кремния металла шва. При этом надо брать определенное количество этих элемен­ тов в чугуне. Например, принимая содержание углерода

Из данных таблицы видно, что расход кислорода не очень велик. Интересно отметить, что при продувке бес­ семеровской ванны кислородом расход его составляет около 50—60 см3/г, что выше приведенного в расчете да> же при окислении наибольшего количества элементов. Такое расхождение объясняется тем, что в бессемере имеют место потери кислорода •— неполное использова­ ние его, кроме того, окисляется не только углерод, но и другие элементы, что не учтено расчетом.

87

Источники кислорода при сварке

Для окисления избыточного количества элементов металла шва при сварке чугуна сталью в зону сварочной дуги (сварочную ванну) надо вводить кислород. Его можно подавать или в чистом виде, или в виде соедине­ нии, как газообразных, так и конденсированных. Газо­ образные соединения кислорода наиболее удобны для применения при автоматической или полуавтоматической сварке, а твердые — в качестве кнслородосодсржащнх компонентов электродного покрытия при ручной сварке. Выбор кпслородосодержащих материалов определяется рядом технических и экономических соображений. Важ­ нейшие требования, которые предъявляются к кнслородосодержащим материалам, следующие:

1)кислородосодержащпй материал должен выделять

взоне сворочиого пламени наибольшее количество сво­ бодного кислорода пли образовывать кислородные сое­ динения, которые можно было бы использовать для ре­ акции окисления избыточных углерода и кремния метал­ ла шва;

2)кислородосодержащпй материал должен быть до­ ступен, недефнцитен, дешев, удобен для применения и не оказывать вредного влияния на обслуживающий персо­ нал и на металл.

Из многочисленного количества различных кислородо­ содержащих материалов рассмотрим те, которые имеют наибольший практический интерес. Разделим эти мате­ риалы на группы.

МеСОд-> МеО -| - СО.,.

Затем может произойти также и диссоциация образую­ щегося углекислого газа с выделением свободного кисло­ рода:

СО*-»-СО + -^ -0 2.

88

Реакции диссоциации указанных карбонатов изучали А. А. Банков и А. С. Тумарев [48] и др. С. Т. Ростовцев [49], использовав теоретические разработки О. Л. Есипл к П. В. Гельда [50], предложил уравнения для расчета изобарных потенциалов и упругости диссоциации этих реакций. Воспользовавшись этими данными, кратко от­ метим особенности применения их в условиях сварки.

Для реакции углекислого кальция

изобарный потенциал выражается уравнением

упругость диссоциации

Расчет по этим уравнениям показывает, что AZ0 ~ 0 и Лзо. = 1 при температуре около 910 °С, т. е. при этой тем, пературе начинается диссоциация углекислого кальция что подтверждается и экспериментальными данными.

Для реакции углекислого магния

СаС03 4' MgC03 — CaMg (С03)2.

Диссоциация доломита происходит двумя ступенями:

89

Изобарный потенциал I ступени выражается уравнением

начинается диссоциация карбонатов и зона сварочного пламени насыщается углекислым газом. Высокая темпе­ ратура сварочного пламени способствует интенсивной диссоциации также и углекислого газа. Согласно Ри­ чардсону и Джеффису [51], процесс диссоциации угле­ кислого газа можно представить уравнением

Расчеты, выполненные по этим уравнениям, показы­ вают, что диссоциация углекислого газа начинается при температуре около 3000 °С. Ыо в зоне сварочного пламе­ ни имеются и более высокие температуры, поэтому мож­ но ожидать, что диссоциация С 03 = С 0+ 1/202 будет происходить полностью с выделением свободного кисло­ рода. Это увеличивает содержание кислорода в свароч­ ном пламени.

2. Р у д ы и к о н ц е н т р а т ы . Наибольший интерес представляют железные руды, состоящие из окислов же­ леза: магнетита Fe30/, и гематита FeaCb. При высоких температурах происходит диссоциация этих окислов, что, согласно принципу Байкова, можно представить в виде следующих ступеней:

Fe20 3 — Fe30 4 — FeO — (Fe + О).

Реакции взаимодействия железа и кислорода, по данным Ричардсона и Джеффиса, О. А. Есина и П. В.

90