Покращення високотемпературної віддільності шлакової корки при наплавленні під флюсом на основі металургійних і теплофізичних методів
DSpace at NTB NTUU KPI
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Покращення високотемпературної віддільності шлакової корки при наплавленні під флюсом на основі металургійних і теплофізичних методів
|
|
| Creator |
Стреленко, Наталія Михайлівна
|
|
| Description |
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. 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. 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 hightemperature 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 |
|
| Date |
2011-12-20T17:10:18Z
2011-12-20T17:10:18Z 2011 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://ela.kpi.ua/handle/123456789/1275
|
|
| Language |
uk
|
|