Главная Нагрев в промышленном поризводстве 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 В2О3 МегОз 4МеО. Окислы хрома и кремния малорастворимь jj в борном ангидриде, поэтому последний в чистом виде не приго количеством окислов и его активность умень- -------- .....t..., -----J ------- ..,w. 1. .,.,.ч.л, u-rtv- ЦГСТСЯ. ден в качестве флюса для наплавки сплавами, легированным, при использовании для индукционной наплавки флюсов со этими элементами. Кроме того, расплав борного ангидрида им. из буры и борного ангидрида образуются стшдовип ет высокую вязкость, что, очевидно, зависит от атомной структ) . р, связанные с наплавленным металлом Ппоч ры трехокиси бора, которая достаточно стабильна. Атомы киг вязь шлака с наплавленным металлом объясняется тем лорода образуют в плоскости равносторонние треугольники, i а поверхности металла образуются окислы типа вюстита центре тяжести которых располагаются атомы бора [I6\i\. pgO, кристаллическая решетка которого достраивает решетку Плавленая бура Na2B407 действует более энергично, чем бор а-железа. В шлаке, образующемся после наплавки твердых ный ангидрид, она весьма устойчива по отношению к нагрева сплавов, неизбежно присутствуют окислы типа шпинелей нию. В жидком состоянии бура распадается на натрийметабоМеО-МегОз, способные достраивать кристаллическую решетку рат и борный ангидрид: Na2B407-2 ЫаВОг + ВзОз. Бура сп( вюстита [75]. собна взаимодействовать с окислами металлов, образ) Для обеспечения отделимости шлака необходимо, чтобы относительно легкоплавкие бораты, которые при нагревани1флюс по составу был нейтральным или его кислые свойства склонны к улетучиванию. При высокой температуре бура н<были минимальными. В этом случае окислы типа вюстита на достаточно хорошо защищает жидкий металл от окисления. Ни<гтбвёрхности наплавленного металла отсутствуют и отделение кая вязкость не обеспечивает необходимую толщину слоя шлакгшлака происходит без дополнительных механических воздейст-что, в свою очередь, способствует дополнительному окислени вий [81]. Следует считать, что чем полнее прошел процесс рас-жидкого металла. Ввиду изложенного при высоких температхкисления жидкого металла, тем менее вероятно появление вю-рах процесса использовать буру как флюс не рекомендуется, стита на поверхности расплавленного металла. В качестве флюсов получили распространение смеси бур При наплавке с использованием флюсов, содержащих буру, с борным ангидридом. В жидком состоянии бура с борным ai протекают следующие процессы. При нагревании бура распа-гидридом образует два соединения: ЫагО-ЗВзОз и Na20-4B20дается на соль метаборной кислоты NaB02 и борный ангидрид плавящиеся при температуре выше температуры плавлещВгОз, которые, соединяясь с окислами металлов, дают двойные борного ангидрида - соответственно при 694 и 783°С. соли нагрия и металла метаборной кислоты, обладающие низ- В Хён [134] исследовал изменение вязкости системы бура й температурой плавления и небольшой плотностью: борный ангидрид при различных температурах и установил, ч гКаВОа + В2О3 + МеО = гМаВОа + MeCBO.). вязкость расплава увеличивается по мере увеличения содерж- ангидрида идет процесс об- СОбнОСТН. МрП J- R П - МрП. R П Е Людео и А. Крелл [140] исследовали изменение растек. cv-г оз . leu мости смеси буры и борного ангидрида в зависимости от coi Для определения направления процесса флюсования можно ношения компонентов и выявили максимальную растекаемос пользоваться стандартными тепловыми эффектами реакций у смеси, содержащей 60% борного ангидрида и 40% бурэкисления металлов, приведенными ниже [811 Минимальное растекание у смеси, состоящей из 60% буры 40 7о борного ангидрида. При этом выяснено, что чембольш мя нахождения наплавляемого металла в жидком состоянии Добавление борного ангидрида практически не влияет плотность расплавленной буры и очень незначительно умен шает ее поверхностное натяжение [124]. Несмотря на высокую активность боросодержащих флюс1 при значительной толщине окисных пленок на наплавляем-поверхности и на частицах сплава получить высокое качесг наплавки затруднительно, так как флюс быстро насыщает
Каждый элемент в приведенном ряду тепловых эффектов может восстанавливать окислы нижестоящего элемента. Чем больше разница в тепловых эффектах, тем более сильным рас-кислителем является вышестоящий элемент по отношению к нижестоящему. Чтобы повысить активность раскисления, в состав флюса вводят силикокальций, который состоит из силицида кальции CaSi2 и примесей алюминия, железа, магния, серы и фосфора Силициды кальция применяются в металлургической промыш ленности как активные восстановители окислов металлов, спо собствующие интенсивному выводу неметаллических включени! в шлак. Силикокальций резко уменьшает вязкость шлака в ин тервале температур от момента завершения процесса наплавю вплоть до полной кристаллизации наплавляемого металла i обеспечивает более полную дегазацию ванны. При наплавке силикокальций предотвращает появление на поверхности сила ва пленки окислов типа вюстита и принимает участие в рафи нировании сплава за счет удаления неметаллических включений, содержащих до 30% кальция [123]. При использовании флюсов, состоящих из борного ангидрида, буры, силикокальция, удается получить качественный наплавленный слой с хорошим отделением шлака. Входящий в состав силикокальция кремний почти полностью окисляется в результате реакций, развивающихся в жидкой ванне. При окислении кремния выделяется значительное количество тепла, благодаря чему температура частиц кремнезема в момент их образования может быть выше температуры жидкой ванны. Капли шлака, сливаясь вместе, укрупняются, что облегчает их удаление, поскольку скорость всплывания включений пропорциональна квадрату их радиуса. Согласно Стоксу [19] скорость всплывания шлаковых частиц может быть оценена по формуле cMJceK, где г-радиус всплывающей частицы в см; YFe, Y - плотность жидкого металла ванны и шлаковой частицы в zjcM; g -ускорение силы тяжести в см/сек; Tie - вязкость жидкого металла ванны в пуазах. Из этой формулы следует, что при данных условиях наплавки скорость всплывания шлаковых частиц, а следовательно, и их количество в наплавленном металле после затвердевания будут зависеть только от вязкости жидкой ванны. Это дает основание производить оценку вязкости жидкого металла по площади шлаковых включений. Щз всех встречающихся в жидком металле окисных включе-кремнезем обладает наименьщим удельным весом. На вяз-кть жидкого металла, в свою очередь, влияет форма имеющихся неметаллических включений: при прочих равных условиях металл более жидкотекуч, если включения сферические и крупные, а не мелкие и остроугольные [85]. Снижение температуры плавления щлака достигается изменением его состава за счет образования силикатов, например, FeSi04 (температура плавления 1205°С). Для всплывания продуктов раскисления большое значение имеет межфазное натяжение жидкого металла и неметаллического включения. Максимальной величины межфазное натяжение на новерх-ности раздела жидкий металл-неметаллическое включение достигает у окислов наиболее сильных элементов-раскислителей. Однако с ростом концентрации кремния в металлической фазе межфазное натяжение снижается, отсюда следует, что в составе флюса целесообразно иметь онределенную долю более сильных раскислителей, чем кремний, прочно связывающих кремний и кислородные анионы в продуктах раскисления. Введение во флюс элементов, восстанавливающих окислы на поверхности твердого металла, улучшает растекание сплава за счет улучшения смачивания. Борный ангидрид действует менее энергично, чем бура. Введение его в состав флюса уменьшает сцепление шлака с поверхностью металла. Растворение окислов, образовавшихся на поверхности частиц сормайта, идет по реакции Naa О - 4 (ВА) + МеА - 2Ме(В02)з + гНаВОз. Данная схема справедлива для плавленых флюсов, в которых бура и борный ангидрид, прореагировав во время сплавления, образуют соединение NaBiO,. IOH2O + 4Н3ВО3 = Na20-4 (ВА) + I6H2O, дающее при избытке борного ангидрида твердый раствор с ним. В присутствии силикокальция при высоких температурах следует ожидать реакций по схеме: восстановительная CaSi2 + МеО - СаО -f [Me] + 2[Si]; раскисление шпинелей 4Са Sia + МеО - МсгОз - 4СаО + [Me ] + 2[Ме ] + 8[Si]. При повышенных температурах наблюдается переход высших окислов в низшие, а именно: РегОз в РеО, следовательно, процессе наплавки будут протекать реакции как раскисления Шпинелей, так и восстановления низших окислов. |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |