Дәріс тақырыбы Доғалы пісіруге және балқытып қаптауға арналған қапталған пісіру электродтары.

Қолмен доғалы пісіруге арналған электродтарды ұзындығы 450 мм-ге дейін болатын, пісіру сымдардан (МЕСТ 2246-70) дайындалған сырықтардан дайындайды. Сырықтардың бетіне әртүрлі қалыңдықты қаптама қабаты жағылады. Сырықтың бір ұшы 20-30 мм ұзындығы, электрлік түйісуін қамтамасыздандыру үшін, қаптамадан таза болуы керек. Сырықтың екінші ұшын пісіру кезінде, доғаның жануын қамтамасыздадыру үшін, қаптамадан тазартады.

Қаптаманың атқаратын қызметтері келесі:

а) доғаның жану тұрақтылығын арттыру;

ә) газқожды қорғауды қамтамасыдандыру;

б) металды (жік металын) легірлеу;

в) металды әртүрлі қоспалардан тазалау.

Қаптамаларды дайындау үшін әрт.рлі материалдар (компоненттер) қолданылады:

а) газқұраушы компоненттер - органикалық заттар (крахмал, ұн, декстрин), анорганикалық заттар, әдетте карбонаттар (СаСО3 - мәрмәр, MgCO3 - магнезит);

ә) легірлеуші және қышқылдандырушы компоненттер - кремний (Si), марганец (Mn), титан (Ti) ферроқорытпалар түрінде. Алюминий (Al) қаптамаға өте майда (тозаң) ұнтақ түрінде қосылады;

б) ионизациялайтын және тұрақтандырушы компоненттер - ионизация потенциалы төмен болатын және де құрамында калий (К), натрий (Na) кальций (Са), бор (В) сияқты элементтері мен дала шпаты, гранит кіретін әртүрлі химиялық қосылыстар;

в) қаптаманың негізгі бөлігі - қож құраушы компоненттер. Әдетте олар кендерден (марганец және титан кендері) немесе әртүрлі минералдардан (рутил, ильменит концентраттары, дала шпаты, кварц құмы, гранит, мәрмәр және балқыма шпаты) тұрады;

г) байланыстырғыш заттар - натрий, калий силикаттарының сұйық ерітінділері. Оларды тағы натрий, калийдың немесе натрий-калийлы сұйық шынысы деп атайды;

д) қалыптаушы қоспалар - жағылатын массасының пластикалық қасиеттерін арттыратын заттар (бентонит, каолин, декстрин, слюда және т.б.).

Пісірудің өнімділігін арттыру мақсатымен және жікке еңгізілетін қосымша металдың мөлшерін ұлғайту үшін, электродтың қаптамасында темірдің ұнтағы болуы мүмкін (кейде қаптама массасының 60%-не дейін). Қаптама құрамындағы компонеттердің көбісі бірнеше функциялар атқарады. Мысалы, газды қорғау СО2 түрінде; қожды қорғау СаО түрінде және т.б.

Температура 200ºC - дан жоғары болғанда органикалық заттардың диссоциациясынан газды қорғау пайда болады;

 

Сn (Н,0)n-1 → (n -1) СО + (n -1) H2 + С,

 

Карбонаттардың диссоциациясынан (~900 °С температурада және газды фазадағы парциалдық қысым рсо2 ≈ 0,1МПа)

 

СаСО3 →СаО+СО2;

MgC03 →MgO+CO2

және СО2-нің кейіңгі диссоциацисында

 

СО2 →СО + ½ О2.

 

Диссоциация үрдісі электрод ұшына жақын жерінде өтеді. Есептеулер мен тәжірибелерден алынған мәліметтер бойынша, доғада газдар 550—800°С температураға дейін қыздырылады. Осындай температурада бөлінген газдардың көлемі, әр органикалық қосылыстың 1 грамынан, 1000-1400 см3. 0 °С температурада және 0,1 МПа қысымда диссоциацияның салдарынан органикалық қосылыстардың 1 граммынан шамамен 1450 см3 СО + Н2 , ал СаСО3 карбонатынан 340 см3 газдар бөлініп шығады. Доға көлемінде газдар орташа температураға дейін қыздырылады және осындай температурада бөлініа шыққан газдардың көлемі температураға байланысты ұлғайады (егер газдың температурасы 1 °С-қа көтерілсе, оның көлемі 1/273-ке үлкейеді). Электрод қаптамасының құрамы кәдімгі болған жағдайда электрд сырығының әр грамынан 90 - 120 см3 қорғаушы газ (СО2, Н2) бөлініп шығады. Қорғаушы газдын осындай мөлшері пісіру аймақты ауадан қорғауға жеткілікті деп есептелінеді және металл жігінде азоттың мөлшері өте аз болады (0,02—0,03%).

Қож құраушы компоненттердің құрамы әртүрлі болуы мүмкін: СаО, MgO, MnO, FeO, Al2O3, SiO2, TiO2, Na2О сияқты тотықтар, галогендер CaF2 және т.б.

Алюминий және оның қорытпаларын пісіруге арналған электродтарды дайындау кезінде қаптама құрамына тотықтарды қосуға болмайды, өйткені пісірілетін металл тотықтардың құрамындағы оттегімен әрекеттеседі де, өз кезегінде, белсенді түрде тотығады. Осындай жағдайды болдырмау үшін, қаптама құрамы толығымен оттексіз қосылыстардан тұрады: хлоридтер, фторидтер (КСl, NaCl, KF және т.б.). Ол үшін сырықтарды аталған қосылыстардың сулы ерітінділеріне бірнеше қайтара матырылады.

Жуан элетродтардың қаптамалары пісіру үрдісіне едәуір әсер етеді. Сондықтан, әртүрлі металдарды пісіргенде, қаптамаларға бірнеше жалпы талаптар қойылады:

а) доғаның жану тұрақтылығын қамтамасыздандыру;

ә) қажетті химиялық құрамы мен қасиеттері бар жік металын алу;

б) электрод сырығы мен қаптаманың тұрақты және бірқалыпты балқуын қамтамасыздандыру;

в) жіктің жақсы қалыптасуын және кеуектер мен қож қалдықтарының жоқ болуын қамтамасыздандыру;

г) суығаннан кейін жік бетінен қождың оңай алынуын (бөлінуін) қамтамасыздандыру;

д) электродты дайындау үрдісін қиындатпайтын жағылатын массаның технологиялық қасиеттері жақсы болу қажет;

е) электродтарды дайындау кезінде және пісіру кезінде еңбектің санитарлық-гигиеналық жағдайлар қанағаттанарлық болуға тиіс.

Электродтар балқуының технологиялық сипаттамалары эксперимент нәтижесінде анықталып, белгілі маркалы электродтың пісіру үрдісінің өнімділігі мен үнемділігі туралы шешуге болады.

Балқыту коэффициенті(г/А∙сағат)

άр=Gp/It,

мұнда Gp - доғаның жану уақыты t (сағат) ішінде балқыған электрод металының массасы (г);

I - пісіру токтың күші (А);

Қаптамада қосымша металдар бар (мысалы, темірдің ұнтағы) электродтар үшін балқыған металдың массасы

 

Gp = Gст.эл + Gдоп.м, (12)

мұнда Gст.эл - электрод сырығының балқыған бөлігінің массасы; Gдоп.м-- электрод қаптамасының құрамындағы балқыған қосымша металдың массасы.

Балқытып қаптаудың коэффициенті:

 

άн=Gн/It, (13)

мұнда Gн- балқытып қапталған металдың массасы.

 

Электрод металының булану, шашырау және тотықтану салдарынан шығындырды шығындалу коэффициенті % сипаттайды:

 

Ψ = 100. (14)

Қаптамада қосымша металдар бар электродтар үшін:

 

Ψ1 = . (15)

Қаптама массасының коэффициенті

k = Gn/Gm,

 

мұнда Gn - электрод қаптамасының массасы; Gm - электродтың қаптамамен жағылған сырық металының массасы.

Егер электрод сымының 1 см-нің массасы белгілі болса (г/см), онда:

 

k = (Gэл–mlэ)/mlo,

мұнда Gэл - электродтың толық массасы, г; lэ - электродтың ұзындығы, см; lo - электрод сырығының жағылған бөлігіның ұзындығы, см.

 

Кейде электродтағы қаптама массасын электродтың барлық массасына қатынасын анықтайды:

ķ1= (Gэл –mlэ)/ mlо.

 

Қарастырылған коэффициенттердің мәні электрож маркасына (сырықтың және қаптаманың құрамына), токтың тегі мен полярлығына тәуелді.

Азкөміртекті болаттарды пісіруге арналған, қаптамасында қосымша металдар жоқ ең кең тараған электродтар үшін άр = 7 ÷13 г/А· сағат; άн = 6 ÷12,5 г/А· сағат; Ψ = 5 - 25%.

Электродтардың осы сипаттамаларын пісіру жұмыстарын және электродтар шығынын нормалау үшін қолданылады. Мысалы, егер Fн (сурет 1) және lш (жік ұзындығы) белгілі болса, онда

Gн = Fн lшγ,

 

мұнда γ - металл тығыздығы (болаттар үшін γ= 7,8 г/см3).

 

Таңдап алынған электрод маркасының паспорты бойынша электродтың қажетті диаметрі мен кеңістікте пісірудің мүмкінді бағытына сәйкес Iсв және άр, άн, Ψ мен κ коэффициенттерін анықтайды..

Пісірудің негізгі уақытын келесі формула бойынша анықтайды:

То= t = Gн /αнI

Белгілі (берілген) жікті пісіру үшін қажетті электродтардың массасын мына формула бойынша анықтайды:

 

Gэл = Gн κ 1 (1+Ψ)

Ұсынылған әдебиет:

1 нег. [Т2,36-71]. 2 нег. [23-33], 3 нег. [36-47]

Бақылау сұрақтары:

1. Қаптаманың атқаратын қызметі?

2. Қаптама қалай жағылады?

3. Пісірудің негізгі уақыты қалай анықталады?

4. Электрод паспортында не көрсетіледі?

5. Шығындалу коэффициенті қалай анықталады?