Глава і. Взаимодействие металла с водородом

[Н1 -Ю4,%_ ли СаО в шлаке область оптимального состава сдвигается в сторону уменьшения содержания СаР2. Однако при этом указанной области соответствует значительное содержание водорода в металле. Аналогичные данные получены и для системы А1205—СаО— СаР2 (рис. 1.12, б). В системе 5Ю2—СаО—Сар; (рис. 1.12, в) массовая доля СаО не влияет на содержание водорода в жидком металле.

При возрастании окислительного потенциала газовой фазы вследствие введения молекулярного кислорода содержание водорода в металле уменьшается незначительно. При добавлении в газовую фазу 81РЛ массовая доля водорода в жидком металле снижается довольно существенно за счет протекания реакции взаимодействия водорода со свободными атомами фтора, образующимися при диссоциации 51Р4 (рис. 1.13). Этот способ уменьшения содержания водорода в жидком металле более эффективен по сравнению с введением в состав шлака значительной массовой доли 8Ю2 и СаР2 с учетом протекания обменной реакции

0 2 4 6 о2,5«Р4,% Рис. 1.13. Зависимость массовой доли водорода в жидком металле {шлак — 45 % ЯЮз, 45 % СаЯ и 10 % РеО) от массовой доли кислорода и Б1р4 в газовой фазе; расчетные данные: / — Ог; 2 —

2CaF2 + Si03 -» 2СаО + SiF4.

Применительно к сварке покрытыми электродами основного типа исследовали эффективность снижения содержания водорода в металле шва за счет интенсификации процессов образования газообразных фторидов 81Р4, РеР2 и РеР^ [56], Шлакообра-зующую основу покрытия составляли СаО, Сар2, 5Ю2, ТЮ2. Термодинамический расчет парциального давления Р5,Р) для Т- 2073 К был выполнен в зависимости от содержания СаР2 и 5Ю2 в составе шлака для реакции (1.32) без учета остальных компонентов шлаковой системы.

Активность компонентов шлака (а^о,определяли

с помощью модели регулярных ионных растворов (57—59]. Было установлено, что увеличение содержания СаР3 в шлаке приводит

1.3. Математическое моделирование абсорбции газов металлом

к снижению й8Ю,- Результаты расчета и экспериментальных данных приведены на рис. 1.14. Опыты выполняли с применением электродов диаметром 5 мм, температура прокалки была равна 400 ± 10 °С. Содержание |Н]днфкн определяли хроматографичес ки м методом. Как видно на рис. 1.14, с увеличением расчетных значений /з.р, обусловленных возрастанием СаР2, а также с увеличением 5102 в составе покрытия электродов снижается содержание

Данные термодинамических расчетов образования РеР2 и РеР3 при взаимодействии СаР2 с Ре20] и

[Н],см-7Ю0г

Рис. ¡.14, Зависимость расчетных значений парциального давления тетрафтори-да кремния Р$іГ в атмосфере дуги от Сар и Si03 в покрытии, и экспериментальные значения концентрации диффузионного водорода в наплавленном металле [56|. Массовая доля SiO:, %: 4 {/); II (2)

FeO имеют очень низкие значения Я

PF& (согласно значе-

ниям констант равновесия рассмотренных реакций [56]) по сравнению с Эксперименты не подтвердили существенного

влияния введения гематита на снижение содержания [Н]^,,^ Однако с помощью масс-спектральных исследований установили, что при нагреве смесей СаР2 и Ре203 в спектре продуктов испарения есть линии, свидетельствующие о присутствии фторидов железа [56].

Такое же влияние содержания плавикового шпата па содержание [Н]ДИф нм было установлено в работе [60] в случае рутил-фтористокальциевого электродного покрытия. Оптимальная массовая доля СаР2 находилась в пределах 10.20 %, обеспечивавших минимальное содержание [Н]д,1ф им. Дальнейшее увеличение содержания СаР2 приводило к возрастанию содержания [Н]днф ц_м. Учитывая экспериментальные данные по оптимальным содержаниям СаР2 в покрытии электродов [56, 60], отмечаем их отличие от расчетных значений зависимости [Н] от содержания СаР2 в шлаковой системе 5Ю2—СаО—СаР2 (рис. 1.12, в).