ТЕОРИЯ сварочных процессов

Особенности металлургических процессов при электрошлаковой сварке и переплаве металлов

Электрошлаковая сварка, разработанная в Институте электро­сварки им. Е. О. Патона, первоначально использовалась только для сварки стальных конструкций большой толщины (станины прес­
сов, толстостенные сосуды), но затем она была трансформирована в самостоятель­ный процесс - электрошлаковый переплав металлов с целью повышения их качества (удаление серы, растворенных газов, ле­гирование и т. д.). Общая схема процесса электрошлаковой сварки представлена на рис. 10.9.

При электрошлаковой сварке защит­ная газовая атмосфера отсутствует, и все металлургические процессы идут на гра­нице металл - шлак, причем влияние электрохимических процессов в этом слу­чае сильнее, чем при автоматической сварке под флюсом. При дуговой сварке через шлак проходит, шунтируя дуговой разряд, лишь 12 % тока, а при электро - шлаковом сварочном процессе весь ток идет через шлак.

Процессы взаимодействия металла со шлаком в основном не отличаются от рас­смотренных ранее, но в связи с понижен­ной температурой они идут с меньшими скоростями. При электрошлаковом про­цессе нужно организовать смену флюса, так как в отличие от дуго­вой сварки под флюсом состав шлака непрерывно меняется в ре­зультате увеличения содержания в нем оксида железа FeO. Кроме того, возможно окисление FeO на границе шлак - воздух, также повышающее окислительную способность шлака.

Если шлак не менять, то шов будет иметь различный состав по длине, так как изменяется состав шлака. На рис. 10.10 приведены данные о переходе марганца (ДМп) и кремния (ASi) в слиток при переплавке проволок Св-15Г и Св-10Г2 под флюсом АН-8 в мед­ном охлаждаемом водой кокиле. Из рис. 10.10 следует, что проис­ходит изменение состава слитка по его высоте.

Обычно раскислители вводят через электродные проволоки, используя их широкий ассортимент. Углерод выгорает при элек­трошлаковой сварке слабее, чем в дуговом процессе (поскольку при электрошлаковой сварке температура ниже).

Для сварки легированных сталей, содержащих легкоокисляю - щиеся компоненты, используют флюсы с минимальной окисли­тельной способностью. Такие флюсы имеют основу флюорит CaF2,

Рис. 10.10. Переход Мп и Si при выплавке слитка под флюсом АН-8 электрошлако - вым способом проволоками Св-15Г (кривые 1) и Св-10Г2 (кривые 2) в зависимости от

длины слитка

К которому добавляют ДЛЯ понижения электропроводности AI2O3 и СаО. Эти флюсы также активно понижают содержание серы. Дли­тельное пребывание жидкого металла в контакте со шлаком дает возможность подавать в шлаковую ванну легирующие элементы, входящие в электродные проволоки или пластины различного со­става, для их переплава. Таким способом проводят легирование сва­рочной ванны и улучшают свойства полученного металлического слитка в результате снижения содержания серы, фосфора, неметал­лических включений (FeO и др.).