Совершенствование процессов создания шлаковых систем и получение сварочных материалов с использованием минерального сырья Дальневосточного региона.

• Автор: Макиенко, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 319 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
1.1. Эффективность и перспективы применения
сварки и наплавки
1.2. Анализ современного состояния вопросов создания порошковых проволок
1.3. Методологические и технологические проблемы создания сварочных материалов
1.4. Постановка цели и задач исследования
2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СОЗДАНИЯ СВАРОЧНОНАПЛАВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Металлургические процессы при сварке
2.2.Технологические свойства деталей подвижного состава ^
2.3. Разработка методологии и алгоритма создания сварочнонаплавочных материалов
2.4. Физико-химические процессы шлаковых систем на основе Дальневосточного минерального сырья
2.4.1.Физико-химические процессы при углетермическом восстановлении шеелитового концентрата
2.4.2.Физико-химические процессы при воздействии дуги на шлаковые системы для сварки (наплавки) углеродистых, низколегированных и легированных высокомарганцовистых сталей
2.5. Выводы
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
МИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЕ, МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
3.1. Методика экспериментальных исследований
3.2. Минеральное сырье
3.3. Материалы
3.4. Оборудование
3.4.1. Характеристика оборудования для производства порошковой проволоки
3.4.2. Оборудование для изготовления шихты
3.4.3. Оборудование для сварки и наплавки
3.4.4. Оборудование для исследований
3.5. Выводы
4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ШЛАКОВЫХ СИСТЕМ, ФОРМИРУЮЩИХСЯ ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО РЕГИОНА

4.1. Разработка шлаковых систем для сварки (наплавки) углеродистых и низколегированных сталей
4.2. Разработка шлаковых систем для наплавки
легированных сталей
4.3. Выводы
5. СОЗДАНИЕ СВАРОЧНО-НАПЛАВОЧНЫХ ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННЫХ
ШЛАКОВЫХ СИСТЕМ
5.1. Создание порошковых проволок для сварки (наплавки)
деталей из углеродистых и низколегированных сталей
5.2. Разработка и исследование порошковых проволок для наплавки деталей из легированных сталей
5.3. Выводы
6. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ И ПРОМЫШЛЕННАЯ
АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
6.1. Расчет себестоимости
6.2. Расчет экономической эффективности
6.3. Практическое применение разработанных
технологий и материалов
6.3.1. Промышленное внедрение
6.3.2. Проверка в условиях эксплуатации
6.4. Создание Научно-исследовательского центра по разработке и производству сварочно-наплавочных материалов на основе минерально-сырьевой базы Дальнего Востока
6.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Важным фактором подъема экономики страны является развитие ресурсосберегающих технологий и создание новых материалов комплексной переработкой минерального сырья с использованием отходов различных производств. Одним из ключевых направлений развития промышленности является получение новых сварочных материалов, обладающих высокими физико-механическими и технологическими свойствами, а также разработка экономичных и экологически чистых технологий их получения.
В настоящее время эта проблема решается путем использования дорогостоящих легирующих элементов. Однако в связи с истощением минеральных ресурсов и ухудшением экологической обстановки перед материаловедением поставлена задача использования рудного сырья без глубокой технологической переработки и создания технологически гибких предприятий, территориально приближенных к его добыче.
Для Дальнего Востока эта проблема наиболее ощутима вследствие отсутствия развитой промышленной базы для переработки и производства материалов. Между тем Дальневосточный регион, обладая уникальными сырьевыми запасами, отправляет их в Центральные регионы страны, а готовую продукцию (в том числе электроды, порошковую проволоку (ПП), флюсы) закупает по высокой стоимости. В целях решения обозначенной проблемы требуется поиск новых методов и технологий создания сварочных материалов, учитывающих как экономические, так и экологические аспекты.
Теоретические основы процессов восстановления элементов из оксидов были разработаны академиками A.A. Байковым и М.А. Павловым. Исследованию термодинамических и физико-химических свойств минерального сырья посвящены труды O.A. Есина, П.В. Гельда,

Сердечник проволоки должен обеспечивать раскисление металла, т. е. восстановление железа из окислов элементами, имеющими большее сродство к кислороду и образующими нерастворимыми соединениями, с которыми кислород выводится в шлак. Такими раскислителями являются алюминий, титан, ванадий, кремний, углерод, марганец, хром, цирконий и др.
Первостепенной задачей является предотвращение вредного влияния газов (азот, кислород, водород) на металл шва, так как плохая защита влечет за собой понижение пластичности швов и рост их пористости [44].
Атомарный азот, соединяясь с железом, образует иглообразные нитриды Ре4М и Ре2М, упрочняющие сталь и резко снижающие пластические свойства шва. Азот связывается титаном в нитриды, нерастворимые в жидком металле.
Атомарный водород растворяется в жидком металле и попадает в сварочную ванну из увлажненных компонентов или воздуха, а также из продуктов распада органических составляющих сердечника гидратов (ржавчины). Соединяясь в молекулы, водород при кристаллизации металла частью выделяется, а частью остается в нем, образуя поры, трещины и флокены. Для снижения количества водорода применяют сухие компоненты, а иногда прокаливают проволоку.
Вредными примесями в стали являются сера и фосфор. Сернистое железо РеБ, образующееся в сварочной ванне, имеет более низкую температуру плавления, чем сталь, но малую растворимость в жидкой стали. При кристаллизации металла оно попадает между кристаллами, вызывает образование горячих трещин. Содержание серы в металле понижают введением марганца, образующего нерастворимый в жидком металле сернистый марганец МпЭ, который переходит в шлак. Фосфор снижает ударную вязкость металла, вызывая его хладноломкость. Для снижения содержания серы и фосфора в металле шва используют чис-