регистрация / вход

Расчет состава шлака при сварке покрытыми электродами

Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет Кафедра Сварки Судовых Конструкций Курсовая работа на тему: Расчет состава шлака при сварке покрытыми электродами

Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет

Кафедра Сварки Судовых Конструкций

Курсовая работа

на тему:

« Расчет состава шлака при сварке покрытыми электродами »

Выполнил: студент гр.1470

Им Р.И.

Проверил: Мурзин В.В.

Санкт-Петербург, 2009 г.

Содержание:

1.Исходные данные.

2.Расчет состава шлака.

2.1. Расчет Si02 .

2.2. Расчет СаО.

2.3.Расчёт Плавикового шпата.

2.4. Расчет Ферросилиция.

2.5.Расчет Ферромарганца.

2.6. Расчет Ферромолибдена.

2.7. Расчет жидкого стекла.

1. Исходные данные.

Электрод ВИ-10-6

Мрамор – 52 %

Плавиковый шпат – 18 %

Кварцевый песок – 9 %

Ферросилиций (Си - 45) – 3 %

Ферромарганец (Мн-1) – 2%

Ферромолибден – 3%

Жидкое стекло – 26-32 % к массе сухой шихты

2. Расчет состава шлака.

2.1. Расчет Si02 . Пока считается, что двуокись кремния дает только шлаковую составляющую. Содержание кремнезема, поступившего из мрамора принимаем как 5% от массы мрамора (38,2%, графа 3), т. е. (SiO2 )ш = 38,2%*0,05 = 1,9% (записываем в графу 9).

2.2. Расчет СаО. При содержании в мраморе 93% СаС03 содержание этого со­единения в покрытии составляет 38,2%*0,93 =35,5%. Это количество СаС03 при сварке диссоциирует по реакции

СаС03 =СаО + СО2

100 56 44

35,5 xy

т. е. дает:

x= (СаО)ш = 35,5 * 56/100 = 19,9 % (графа 7);

y= (С02 )г = 35,5 * 44/100 = 15,6 % (графа 14).

2.3. Расчет Плавикового шпата. Из него 5% в виде Si02 поступает в шлак:

(Si02 )ш= 10,3%*0,05 = 0,5% (графа 9)

Количество CaF2 получаем из расчета 10,3%*0,95 = 9,8%. При сварке CaF2 реагирует с Si02 по формуле: n CaF2 + m Si02 = (n — 2m ) CaF2 + 2m CaO + m SiF4

Возьмем n — 2m =0,55n

Тогда т = 0,225n .

Таким образом, для т = 1 можно рассчитать:

10,3 (CaF2 ) + 0,225*10,3 (Si02 ) = 0,55*10,3 (CaF2 ) + 0,45*10,3 (CaO)+ 0,225*10,3 {SiF4 }

или 10,3 (CaF2 ) + 2,31 (Si02 ) = 5,7 (CaF2 ) + 4,6 (CaO) + 2,31 {SiF4 }

В результате имеем (CaF2 ) = 5,7 (графа 8). Количество CaF2 , распавшегося с образованием СаО и SiF4 в сумме вычисляется

10,3—5,7= 4,6.

Из этого количества доля кальция составляет: 4,6*40/78 = 2,4 (где 78 — молекулярная масса CaF2 ),

доля фтора - 4,6*38/78 = 2,2.

В результате получаем:

Са +1/2 02 = СаО хСао = 2,4*56 / 40 = 3,36 (графа 7);

40 56

2,4 x

Si + 4 F = SiF 4

28 76 104 xSiF 4 = 2,2 * 104 / 76 = 3,0 (графа 14)

y 2,2 x

ySi = 2,2 * 28 / 76 = 0,81

По значению уSi = 0,81 который восстанавливается из шлака, находим расход Si02

SiO2 = Si + ½ O2 xSiO2 = 0,81 * 60 / 28 = 1,7

60 28

x 0,81

(60 и 28— молекулярные массы Si02 и Si (чистого кремния)).

Это коли­чество Si02 = 1,7 нужно вычесть из суммарного количества (Si02 )ш (в шлаке) или из любой составляющей.

Вычтем его из (SiO2 )Ш , по­лучаемого из кварцевого песка.

Из кварцевого песка получаем 6,6 (Si02 ). Но, вычитая 1,7 на образование SiF4 , заносим в графу 9 разность 6,6—1,7 = 4,9.

2.4. Расчет Ферросилиция. Из ферросилиция, в котором содержится: 5,9*0,75 =4,4 крем­ния, часть его пойдет на раскисление, а часть на легирование. Известно, что количества раскислителей, содержащихся в по­крытии типа ВИ-10-6 (кремний — из ферросилиция и ферротитана, титан и алюминий — из ферротитана и марганец — из ферро­марганца) достаточно для связывания кислорода из СО2 . При этом обеспечивается легирование наплавленного металла кремнием примерно до величины 0,3% и марганцем до 1%. Коэффициент перехода легирующих элементов в шов примерно составляет Кпер = 0,55 - 0,6. Для расчета расхода кремния на легирование используем кремний из ферросилиция (т. е. считая кремний ферротитана идущим только на раскисление, так как это не меняет результатов расчета).

По паспорту относи­тельная масса покрытия ВИ-10-6 равна

К мп = Мпокр / Мстержня = 0,3—0,35;

возьмем среднюю величину ~ 0,33. Тогда для получения 0,3% Si в наплавленном металле из электродного покрытия должно расходоваться кремния

[Si]эп = [Si] нм / К мп = 0,9 (графа 6)

Остальное количество кремния из ферросилиция (4,4—0,9 = 3,5) пойдет на раскисление с образованием кремнезема в шлаке (SiO2 )ш :

(SiO2 )ш = 3,5 * 60 / 28 = 7,5 (графа 9).

2.5. Расчет Ферромарганца. Из ферромарганца часть марганца пойдет на легирование с ко­эффициентом перехода, равным 0,55, а остальная часть образует оксид марганца в шлаке (МnО)ш :

[Mn]эп = 3,7[Mn]FeMn = 3,7% * 0,8 = 2,96% (в ферромарганце 80% марганца);

На легирование:

[Mn]лег = 2,96 * Кпер = 2,96 * 0,55 = 1,6 (графа 6).

Остальное количество марганца (2,96 —1,6 = 1,36) пойдет на образование МnО:

Mn + ½ О2 = MnО х MnО = 1,36 * 71 / 55 = 1,8 (графа 12)

55 71

1,36 x

2.6. Расчет Ферротитана. Из ферротитана все учитываемые элементы (титан 22%, кремний 3%, алюминий 5%) пойдут на соединение с кислородом.

Ti + ½ O2 = TiO2

48 80

Si + ½ O2 = SiO2

28 44

4 Al + 3 O2 = 2 Al2 O3

4*27 2* (54+ 48)

Титан в количестве 22% (см. табл. ) 2,2 * 0,22= 0,5%

дает 0,5 * 80 / 48 = 0,8 TiO2 (графа 10);

кремний в ко­личестве 3% 2,2 * 0,03 = 0,07

дает примерно 0,07*44/28 = 0,11 SiO2 (графа 9)

и алюминий в количестве 5% 2,2 * 0,05 = 0,11 дает

0,11 * 102 / 54 = 0,2 % Al2 O3 (графа 13).

2.7. Расчет жидкого стекла.

Жидкое стекло с модулем m = 2,7 разлагается на Si02 и Na2 0,

( Na2 0) * (2,7 * Si02 ) = Na2 0 + 2,7 (SiO2 )

62 60

причем, содержание SiO2 = 33 * 2,7 / (2,7 + 1) * 60 / 62 = 23,3

т.е., на 1 молекулу Na2 0 приходится 2,7 молекулы SiO2 . Всего в жидком стекле 2,7 + 1 = 3,7 . 60 и 62 — соответственно, молекулярные массы Si02 и Na2 0, содержание

Na2 0 = 33 * 1,0 / (2,7 + 1) * 62 / 60 = 8,9 .

Значения для SiO2 = 23,3, и Na2 0 = 8,9, заносим в графы 9 и 11 таблицы.


Cоставляющие

электродного

покрытия

Состав покрытия

Состав материа­лов по

основ­ным соединениям

Перешло в металл

Перешло в шлак

Перешло в газовую фазу

По ре­цепту

Перерас­чет

на 100%

Химическая формула

Принятое содержа­ние в %

СаО

CaF2

Si02

Ti02 Na2 0

MnO

A12 03

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Мрамор 52,0 38,2

СаС03

Si02

93,0

5,0

19,9 1,9 15,6
Плавиковый шпат 14,0 10,3

CaF2

Si02

95,0

5,0

3,36 5,7 0,5 SiF43
Кварцевый песок 9,0 6,6 Si02 100,0 4,9
Ферросилиций (Си-75) 8,0 5,9 Si 75,0 0,9 7,5
Ферромарганец (Мн-1) 5,0 3,7 Мn 80,0 1,6

1,8
Ферромолибден 3,0 2,2

Mo

Si

Al

22,0

3,0

5,0

0,11 0, 8 0,2
Жидкое стекло в массе сухой шихты 45 33

Si02

Na2 0

73,0

27,0

23,3 8,9

Итого

136

100

23,26

5,7

38,21

0,8

8,9

1,8 0,2
Расчетный состав шлака,% 33,1 8,1 54,4 1,14 12,7 2,6 0,3
Состав шлака по анализу, % 42,0 9,4 31,0 3,5

He опре-

делялось

4,0 He опре­делялось

Расчетный и аналитический составы шлака при сварке электродами марки ВИ-10-6

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий