Bßo cßo h i ngh KH vi n c) khf VH LGn

Xử lý số liệu thực nghiệm Theo kết quả thực nghiệm và xử lý các số liệu theo chương trình chuẩn, cho phép xác lập được các quan hệ về hàm lượng của Si và Mn trong kim loại đắp phụ t

HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ

NHÂN DỊP 55 NĂM THÀNH LẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đề tài:

Nghiên cứu ảnh hưởng của nền tạo xỉ đến hiệu quả hợp kim hóa kim loại mối hàn bằng

Mn và Si khi chế tạo một số que hàn thép

cacbon thông dụng

TS Vũ Huy Lân - Bộ môn Hàn & CNKL-Viện Cơ khí

I - Đặt vấn đề:

● Hiện nay trong các ngành công nghiệp nước ta nhu cầu về vật liệu hàn rất lớn Trong đó que hàn là loại vật liệu hàn rất phổ biến và có nhu cầu lớn.

● Sản xuất que hàn trong nước chủ yếu dùng đơn thuốc bọc và nguồn nguyên vật liệu nhập ngoại Do vậy, giá thành đắt và thiếu chủ động.

● Hiện nay ở nước ta các tài liệu, số liệu để tính toán

đơn thuốc bọc que hàn còn thiếu.

● Để sản xuất que hàn, một trong những vấn đề cần giải

quyết là nghiên cứu hiệu quả hợp kim hóa của các nguyên tố hợp kim phổ biến dùng trong thuốc bọc que hàn thép cacbon là Mn và Si trên một số nền tạo xỉ hàn thông dụng là hệ xỉ axit – rutil và hệ xỉ hàn bazơ để sản xuất các loại que hàn thông dụng E6013 và E7016.

II - Mục đích và đối tượng nghiên cứu:

● Nghiên cứu sự dịch chuyển của các nguyên tố hợp kim phổ biến dùng trong thuốc bọc que hàn thép cacbon là Mn và Si trên một số nền tạo xỉ hàn thông dụng là hệ xỉ axit – rutil và hệ xỉ hàn bazơ.

● Ứng dụng kết quả nghiên cứu để xác định hàm lượng các nguyên tố Mn và Si cần đưa vào thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn một cách chính xác và thuận tiện để sản xuất các loại que hàn E6013 và E7016, E7018.

III - Nội dung và kết quả nghiên cứu: 2.1 Chọn nền tạo xỉ và các nguyên tố hợp kim:

2.1.1 Nền tạo xỉ - được lựa chọn để tiến hành nghiên cứu

gồm hai hệ xỉ được sử dụng rộng rãi trên thế giới và ở Việt Nam, kí hiệu theo tiêu chuẩn của Hội Hàn Mỹ AWS:

● Nền tạo xỉ hệ rutil (axit) tương đương với nền của que hàn E6013 được chọn: TiO 2 – Al 2 O 3 – CaO – (SiO 2 );

● Nền tạo xỉ bazơ tương đương với nền tạo xỉ dùng cho que hàn E7016, E7018: CaO – CaF 2 – TiO 2 – (Al 2 O 3 ).

2.1.2 Các nguyên tố hợp kim:

- Que hàn dùng lõi thép cacbon thấp loại H–08A và

những nguyên vật liệu chủ yếu khác đang được dùng để

sản xuất que hàn ở nước ta

- Các nguyên tố hợp kim phổ biến là Mn và Si được đưa

2.2 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm

Theo thông tin tiên nghiệm, sự phụ thuộc của hàm lượng

Si và Mn trong kim loại mối hàn vào hàm lượng Si, Mn trong

ở đây chọn ma trận kế hoạch hỗn hợp do Box và Wilson đề

nghiệm ở tâm Trong trường hợp này số thí nghiệm N = 9

2.3 Xử lý số liệu thực nghiệm

Theo kết quả thực nghiệm và xử lý các số liệu theo chương trình chuẩn, cho phép xác lập được các quan hệ về hàm lượng của Si và Mn trong kim loại đắp phụ thuộc vào hàm lượng của chúng trong thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn

2.3.1 Đối với nền tạo xỉ hệ Rutil (axit):

Y Si = 0,17 – 0,157X 1 + 0,001 X 2 + 0,186 X 1 2 + 0,025 X 1 X 2

+ 0,007X 2 2

+ Hàm lượng Mn trong kim loại mối hàn:

Y Mn = – 0,005+0,445X 1 +0,026X 2 – 0,057 X 1 2 – 0,025 X 1 X 2

+ 0,025 X 2 2

Ở đây:

X1 , X2 – tương ứng là hàm lượng của Si và Mn trong thuốc bọc que hàn, %;

YSi , YMn – tương ứng là hàm lượng của Si và Mn trong kim loại mối hàn, %

Các số liệu thực nghiệm còn cho phép xây dựng được biểu

đồ phụ thuộc của Mn và Si trong kim loại mối hàn vào hàm lượng của chúng trong thuốc bọc (hình1; 2):

Đối với nền tạo xỉ hệ Rutil (axit):

Hình 1: Quan hệ giữa hàm lượng Si trong kim loại đắp phụ thuộc vào hàm

lượng Si trong thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn.

đường 1 - ứng với (Mn)tb = 0,69%; đường 2 - ứng với (Mn)tb = 2,07%.

Hình 2: Quan hệ giữa hàm lượng Mn trong kim loại đắp phụ thuộc vào hàm

lượng Mn trong thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn

đường 1 - ứng với (Si)tb = 0,44%; đường 2 - ứng với (Si)tb = 1,1%.

2.3.2 Đối với nền tạo xỉ hệ bazơ:

+ Hàm lượng Si trong kim loại mối hàn:

+ 0,027X 2 2

+ Hàm lượng Mn trong kim loại mối hàn:

+ 0,145 X 2 2

Và các đường đặc trưng phụ thuộc của Mn và Si trong kim loại mối hàn vào hàm lượng của chúng trong thuốc bọc đối với

Đối với nền tạo xỉ hệ bazơ :

Hình 3: Quan hệ giữa hàm lượng Si trong kim loại đắp phụ thuộc vào hàm

lượng Si trong thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn.

đường 1 - ứng với (Mn)tb = 0,69%; đường 2 - ứng với (Mn)tb = 2,07%.

0,2

0,6 0,2

0,6

0,4

(Si) tb ,%

1,0

[Si],%

1 2

1

Hình 4: Quan hệ giữa hàm lượng Mn trong kim loại đắp phụ thuộc vào hàm

lượng Mn trong thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn

đường 1 - ứng với (Si)tb = 0,44%; đường 2 - ứng với (Si)tb = 1,1%.

0,4

2,0 1,0

1,2

0,8

(Mn) tb ,%

3,0

[Mn],%

2

1

IV – Kết luận:

giữa hàm lượng của Mn, Si trong thuốc bọc và trong kim loại mối hàn;

của các nguyên tố hợp kim (Mn, Si) từ thuốc bọc vào kim loại mối hàn được thể hiện rất rõ Đặc biệt trong trường hợp nền tạo xỉ rutil (axit), thông thường đường đặc tính sẽ thoải hơn, tuy nhiên khi hàm lượng của (Si)tb thấp, nhưng hàm lượng Si trong mối hàn khá cao cho thấy hệ số dịch chuyển của Si trong xỉ hàn có hàm lượng ôxi thấp (thuốc bọc chứa ít chất sinh khí) là đáng kể, đồng thời lượng Si trong kim loại mối hàn cao còn có thể được giải thích bởi các phản ứng hoàn nguyên Si từ xỉ hàn;

 Trong hình 3; 4 cho thấy: với nền tạo xỉ có tính bazơ, lượng khí ôxi phân huỷ từ các chất trong thuốc bọc lớn nên mức độ ôxi hoá các nguyên tố hợp kim khá lớn và khả năng xảy ra các phản ứng hoàn nguyên thấp, do đó để đáp ứng được đủ lượng Mn, Si cần thiết trong kim loại mối hàn, phải đưa vào một lượng fero hợp kim lớn hơn (đặc biệt là hàm lượng Si) so với trường hợp dùng nền tạo xỉ rutil

phép các cơ sở sản xuất vật liệu hàn và các chuyên gia kỹ thuật có thể ứng dụng để xác định hàm lượng Mn, Si đưa vào thành phần thuốc bọc một cách thuận tiện, khi đầu vào của nguyên vật liệu thay đổi hoặc nghiên cứu thành phần đơn thuốc bọc mới

Một số hình ảnh SV và HVCH tham gia NCKH:

Thiết bị kéo dây hàn của N/m SX Vật liệu Hàn Lilama 5 Hà Tĩnh

Dây chuyền SX que hàn của N/m SX Vật liệu Hàn Lilama 5 Hà Tĩnh

Sinh viên và HVCH Viện Cơ khí thực tập tại Nhà máy SX Vật liệu Hàn Lilama 5 Hà Tĩnh

Xin trân trọng cám ơn