1 2292S0 ŽELEZARSKI ZBORNI K Stran VSEBINA Jezeršek Aleksander — Železarna Jesenice NOVA HLADNA VALJARNA NA JESENICAH . 1 Kejžar Rajko — Zavod za varjenje SRS, Ljubljana PRIGOR IN ODGOR ELEMENTOV SILICIJA IN MANGANA PRI VARJENJU POD PRAŠKOM EP 10 IN EP 50.......v.......11 Kejžar Rajko — Zavod za varjenje SRS, Ljubljana VPLIV DEZOKSINDANTOV NA VSEBNOST KISIKA V ČISTEM VARU IN IZKORISTEK Cr IZ PLAŠČA PRI ELEKTROOBLOCNEM VARJENJU ..................19 Štular Pavel — Zavod za varjenje SRS Ljubljana POD ELEKTROPREVODNO ŽLINDRO PRETA-LJENA VARILNA 2ICA ZA ELEKTRIČNA TALILNA VARJENJA............29 Segel Jože — Železarna Ravne AVTOMATSKA OBDELAVA PODATKOV TEHNIČNE KONTROLE IN RAZISKAV.....35 TEHNIČNE NOVICE..........45 Mesec Ivan, S t o j a n Miha — Železarna Jesenice DODAJ NI MATERIAL ZA VARJENJE KONSTRUKCIJSKIH JEKEL S POVIŠANO ODPORNOSTJO PROTI ATMOSFERSKI KOROZIJI, KI GA PROIZVAJA ŽELEZARNA JESENICE ... 45 LETO 9 ST.l 1975 ŽEZB BQ 9 (1) 1 - 48 (1975) IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INSTITUT Odgovorni urednik: Jože Arh, dipl. inž. — Člani Jože Rodič, dipl. inž., Viktor Logar, dipl. inž., Aleksander Kveder, dipl. inž., Edo Žagar, tehnični urednik. Oproščeno plačila prometnega davka na podlagi mnenja Izvršnega sveta SRS — sekretariat za informacije št. 421-1/72 od 23. 1.1974 Naslov uredništva: ZPSŽ — Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, tel. št. 81-231 int. 385 — Tisk: GP »Gorenjski tisk«, Kranj VSEBINA DK: 621.791.01 ASM/SLA: K9n, K la R. Kejžar Vpliv dezoksidantov na vsebnost kisika v čistem varu in Izkoristek Cr iz plašča pri elektroobločnem varjenju Železarski zbornik 9 (1975) 1 str. 19—27 Potek reakcij med varjenjem, vpliv žic EO, EPP Cr 6 in Pr 18/8 pri izdelavi varilnih elektrod na prenos kisika, odvisnost in porazdelitev elementov med žlndro in čistim zvarom od načina legiranja, tj. iz plašča ali iz žice. Rezultati so osnova za teoretični izračun optimalne sestave in debeline oplaščenja pri visokolegiranih elektrodah (Pr 18/8). DK: 669.014.648 621.971.01 ASM/SLA: K le, K9n R. Kejžar Prigor in odgor elementov Si in Mn pri varjenju pod praškoma EP 10 in EP 50 Železarski zbornik 9 (1975) 1 str. 11—17 Opisan je potek oksidacijsko redukcijskih reakcij med staljeno žlindro in talino čistega vara pri varjenju pod praškom EP 10 in EP 50 in žico EPP 1, EPP 2 in EPP 3. Koeficienti termodinamične aktivnosti v zvaru so izračunani s pomočjo konstante medsebojnega vpliva (j)«. Koeficienti termodinamične aktivnosti posameznih komponent v varilni žlindri pa po enačbah, ki so izvedene na osnovi jonske teorije in termodinamike žlinder in so v skladu s teoretičnimi izpeljavami po Kožeurovu. DK: 519.24.562 ASM/SLA: X14k, A9, A5f, SI. J. Segel Avtomatična obdelava podatkov tehnične kontrole in raziskav Železarski zbornik 9 (1975) 1. str. 35—43 Obdelava podatkov neuspele proizvodnje, analiza nivoja in nihanj kvalitete izdelkov, raziskave zakonitosti v tehnološkem procesu in vzrokov neprave kakovosti z uporabo matematično statističnih analiz na računalniku. Obravnavani informacijski sistem je sil razvit v Železarni Ravne. DK: 624.9 : 336.6-'5 ASM/SLA: W 23 f A. Jezeršek Nova hladna valjarna na Jesenicah Železarski zbornik 9 (1975) 1 str. 1—9 Železarna Jesenice gradi na Jesenicah novo hladno valjamo, ki bo proizvajala v glavnem nerjavna jekla, dinamo pločevino jekla za globoko vlečenje. Opremo bodo dobavile firme Waterbury Farrel, Production Machinery Corporation, Ruthner in general ' Electric. Dobavljene bodo: linija za pripravo trakov, dve lužilni liniji, Send-zimir valjčno ogrodje, duo-kvarto dresirno ogrodje, linija za finali-zacijo dinamo trakov, zvonaste peči in tri krožne škarje. Valjarna bo začela s proizvodnjo konec leta 1976. Tehnologija v valjarni je kupljena kot Know-How od firme Armco. Valjarna bo organizirana po sistemu »Jointventure Unit« s soudeležbo inozemskih dobaviteljev. DK: 669.187.6 669.046.582 ASM/SLA: D8p, K ld P. Stular Pod elektro prevodno žlindro pretaljena varilna žica za električna talilna varjenja Železarski zbornik 9 (1975) i str. 29—34 Razvoj varilnih žic za električna talilna varjenja za varjenje nizkoogljičnih jekel z dodatkom ferotitana kot inkulatorja. Bloki za izdelavo varilne žice so bili izdelani s pretaljevnjem pod žlindro ob dodatku ferotitana. Cisti zvar izdelan iz take žice ima finozrnato strukturo in povišano žilavost v priimerjavi z lastnostmi čistega vara, ki je izdelan z običajno varilno žico. INHALT DK: 621.791.01 ASM/SLA: K9n, Kla R. Kejžar Der Einfluss der Desoxydanten auf den Sauerstoffgehalt Im Schvveiss-gut und das Ausbringen von Chrom aus der Ummantelung beim Llchtbogenschweissen Železarski zbornik 9 (1975) 1 S. 19—27 Der Verlauf der Reaktionen wah_-end des Schweissens vvird behan-delt weiter der Einhuss der Driihte EO, EPP Cr 6 und Pr 18/8 bei der Erzeugung von Schvveisselektroden, auf die Obertragung von Sauerstoff und die Abhangigkeit der Verteilung der Elemente zwischen Schlacke und Schweissgut von der Legierungsart, das heisst, aus der Ummantelung oder aus dem Draht. Diese Ergebni&se sind die Grundlage fiir die theoretische Aus-rechnung einer optimalen Zusammensetzung und Dicke der Ummantelung bei hochlegierten Elektroden (Pr 18/8). DK: 624.9: 336.645 ASM/SLA: W 23f A. Jezeršek Das neue Kaltbandwalzwerk in Jesenice Železarski zbornik 9 (1975) 1 S. 1—9 Das Hiittenwerk Jesenice baut :n Jesenice ein neues Kaltband-walzwerk, welches hauptsachlich die Produktion von nichtrostenden Stahlen, Elektroblech und Tiefziehstahlqualitaten aufnehmen vvird. Die notige Ausriistung wird von den Firmen Waterbury Farrel, Pro-duction Machinery Corporation, Ruthner und General Electric, ge-liefert. Es werden geliefert: eine Bandaufbereitungslinie, zwei Beizlinien, Sendzimir Walzgeriist, ein Duo-Quarto-Dresiergeriist, eine Ume fiir die Finalisierung der Dynamobander, Haubenofen und drei Kreismesserspaltanlagen. Das Walzwerk fiingt mit der Produktion am Ende des Jahres 1976 Die Technologie des Walzwerkes wird nach dem Know-How der Firma ARMCO ausgefiihrt. Der Betrieb wird nach »Jomtventure unit« organisiert, mit der Beteiligung auslandischer Lieferanten. DK: 669.187.6 669.046.582 ASM/SLA: D8p, Kld P. Stular Im Elektroschlackeumschmelzverfahren umgeschmolzener Scliwelss-draht fiir die elektrischen Schmelzschweissverfahren železarski zbornik 9 (1975) 1 S. 29—34 Die Entwicklung der Schvveissdrahte fiir die elektrischen Schmelz-schweissverfahren, zum Schweissen niedriggekohlter Stahle, mit dem Zusatz eines InOkulators — des Ferrotitans, ist beschrieben. Die Blocke fiir die Herstellung des Schweissdrahtes sind im Elek-troschlackeumschmelzverfahren mit dem Zusatz von Ferrotitan her-gestellt worden. Das Sch\veissgut, welches mit emem solchen Draht geschweisst wird, besitzt ein feinkorniges Gefuge und eine erhohte Ziihigkeit, im Vergleich zu den Eigenschlaften, welche am Schweissgut aus ublichem Schweissdraht erzielt werden. DK: 669.014.648 621.791.01 ASM/SLA: Kle, K9n R. Kejžar Der Zu- und Abbrand von Legierungselementen Si und Mu belm Unterpulverschvvelssen mit Schwelsspulver EP 10 und EP 50 železarski zbornik 9 (1975) 1 S. 11-17 Der Verlauf der Oxydations-Reduktions-Reaktionen zvvischen der erschmolzenen Schlacke und der Schweissgutschmelze beim Unter-pulverschweissen mit den Pulvern EP 10 und EP 50, und Schweiss-driihten EPP 1, EPP 2 und EPP 3, ist beschrieben. Die Koefiziente der thermodynainischen Aktivitat im Schweiss-gut sind mit Hilfe der Konstanten des gegenseitigen Einflusses »e,(j), aiusgerechnet, und die Koefiziente der thermodvnamischen Aktivitat der einzelnen Komponenten in der Schweisschlacke, nach den Gleichungen, welche auf Grund der Ionentheorie, und der Schlackenthermodynamik ausgefiihrt sdnd und mit den theoretischen Ausfiihrungen nach Kožeurov iibereinstimmen. ASM/SLA: X14k, A9, A5f, S12 DK: 519.24.562 J. Segel Automatische Datenbearbeitung der technischen KontroUe und der Forschung Železarski zbornik 9 (1975) 1 S. 35—43 Die Bearbeitung der Daten aus der Fehlproduktion, die Analyse des Qualitatsniveaus und der Qualitatsschwankungen, die Untersuchun-gcn der Gesctzmassigkeiten im technologischen Verfahren und der Ursachen fur eine michtentsprechende Oualitat, werden m dem Artikel mittels der mathematisch statistischen Analysen am Computer reprasentiert. Der behandelte Informationssystem ist im Hiittenwerk Ravne ent-wickelt worden. CONTENTS DK: 624.9 : 336.645 ASM/SLA: W 23f A. Jezeršek New Cold Rolling Plant In Jesenice Ironworks Železarski zbornik 9 (1975) 1 p. 1—9 A new cold rolling plant for stainless steel strips, transformer Steel strips, and mild steel strips is constructed in the Jesenice ironworks. The equipment will be delivered by companies Water-bury Farrel, Production Machineiy Corporation, Ruthner, and General Electric. There will be a train for coil preparation, 2 pickling lines, a Sendzimir rolling mili, a two-high-four-high temper rolling mili, a train for final rolling of the transformer steel strips, beli furnaces, and three shearing lines. The rolling plant will be in operation in late 1976. The rolling technology will be arranged according to the ARMCO Know-How. The plant vvill be organized as a joint venture unit with partial investment of the equipment deliverers. 1 DK: 621.791.01 ASM/SLA: K9n, Kla R. Kejžar Influence of Deoxizing Agents on the Oxygen Content in the Pure Weld, and the Chromlum Yield from the Electrode Coating in Electric Are VVelding Železarski zbornik 9 (1975) 1 p. 19—27 The chemical reactions occuring during welding are analyzed. The influence of EO, EPP Cr 6, and Pr 18/8 wires for on the »oxy-gen transfer« in manufacturing weldir.g wires, and the influence of the a!loying of weld (by wire coating or by wire itself) on the distribution of elements between the slag and the weld were stu-died. The findings are used as the basis for theoretical calculations of the optimal composition and thickness of the coating for high--alloyed wire (Pr 18/8). DK: 669.014.648 621.791.01 ASM/SLA: Kle, K9n R. Kejžar Gain and Loss of Elements (Silicon and Manganese) ln Submerged Are Welding using EP 10 and EP 50 Weldlng Powders Železarski zbornik 9 (1975) 1 p. 11—17 Redox reactions between the molten slag and the metal melt in weld in submerged are welding with EP 10 and 1P 50 welding powders and EPP 1, EPP 2, and EPP 3 welding wires were araalyzed. The thermodynamic activity coefficients of components in the \veld were calculated by using the constants of mutual interactions, "ei(j)«, and the coefficients of thermodynamic activities of components in the welding slag according to the expressions which were deduced from the ionic theory of slags and their thermodynamic behaviour proposed by Kozheurov. DK: 669.187.6 669.046.582 ASM/SLA: D8p, K!d P. Štular Welding wire for Electro-Fuslon Welding, Manufactured by Electro Slag Remelting Process Using a Conductlve Slag Železarski zbornik 9 (1975) 1 p. 29—34 The paper deseribes the development of welding wiire for elec-tro-fusion vvelding ot low-carbon steel containing inocculators in form of ferrotitanium. The electro-slag remelting process in a con-duetive slag and simultaneous adding of ferrotitanium were applied in manufacturing ingots for further working into the welding wire. The welds where this type of vvire was used have a fine-grained strueture and a higher noteh toughness compared to the welds where a usual welding wire was used. DK: 519.24.562 ASM/SLA: X14k, A9, A5f, S12 J. Segel Computer Data Treatment of the Technlcal Control and Investl-gatlons Železarski zbornik 9 (1975) 1 p. 35—43 Use of computer in technical control and metallurgical investi-gations represents a new advance in controlling the quality of products. The paper presents the information system containing the treatment of informations of the unsuccessful production, the analysis of the quality level of products and its oscillations, the investigations of rules in the technological process and of reasons for unadequate quality. Statistical methods were adjusted for the computer treatment. The presented information system was developed in Ravne Iron-works. COAEP>KAHME 1 DK: 621.791.01 ASM/SLA: K9n, Kla R. Kejžar Buuiime pacKiicAHTeAeft Ha coAepataime KHCAopoAa b >jhctom CBapHOM coeAHHeHHH h BtixoA Cr h3 oooao1ikh npH CACK-rpo-AVronoft CBapKH. Železarski zbornik 9 (1975) 1 s. 19—27 PaccMOTpeH npouecc peaKmift bo bpcmh CBapKH; BAHanne yno-TpeSAeHHH npOBOAOK EO, EPP Cr 6 Pr 18/8 npw H3r0T0BAeHHii 3AeK-TpoA Ha »nepeAa«Y KHCAopoAa«, TaioKe 3aBHCHMOCTb pacnpeAeAeHHa 3AeMeHT0B MeatAY uiAaKOM H CBapoTOoro coeAHHeHHa OT AerupoBaHiia CBaroMHoro coeAHHeHiia. Ilpn stom h3ao VMecTb, mto npouecc Aern-poBaHHH MoateT npoiicxoAHTb 113 oSoaomkii hah aHIiaAbH0fi BblAeAKH ah-HaMHbix noAoc, KOAnaKOBbie neMH H Tpn ahhhh AAa pa3pe3a. UpoKarabiH uex HawHeTb paSoraTb k kohuy 1976 r. Tex»oAorHa pa6orbi 6yAeTb ocymecTBAeHa co CTOpoubi 4>HpMbi ARMCO no npHH-mmy Know-Ho\v. 0praHH3amia uexa Ha 6a3e »joint venture unit«, npH YMaCTHH IIOCTaBIHHKOB o6opYAOBaHH» TaKHCe KaK BKAaAMHKOB. DK: 669.187.6 669.046.582 ASM/SLA: D8p, Kld P. štular CBapoHHaii npoBOAOKa aah SAeKTponAaBHAbHoft CBapKH upinoTOBACHHaa nyTeM SAeKTpouiAaKOBoro nepeiiAana. Železarski zbornik 9 (1975) 1 s. 29—34 B CTaTbe omicaHO pa3BHTne cBapoHHoit npoBOAOKH AAa sAeKTpo-nAaBH,u>Hoii CBapKH MaAoyrAepoAiicTbix coptob CTaAH c coAepataHHeM eppOTHTaHa KaK HH0KyAaT0pa. A^a TaKoro np0H3B0ACTBa CBapoy-Hoii npOBOAOK!! npiiroTOBAeHbi cahtkh npoueccoM 3AeKTpoiiiAaKOBoro nepenAaBa npn Ao6aBKe eppoTHTaHa. CBapoMHoe coeAHnenne noAy-ieHO CBapKOii C 3toh npOBOAOKoft B CpaBHeHHH C CBapKOfl c o6mkho-BeHHOH npoboaokoii HMeeT MeAK03epHHCTyi0 ctpyktypy h noBbimeH- HyiO pC3ymyiO Ba3KOCTb. DK: 669.014.648 621.791.01 ASM/SLA: Kle, K9n R. Kejžar noiirop H yrap -jacmchtob (KpeMHHH h Mapranua) npH CBapKH noA 4>AiocaMH EP 10 H EP 50. Železarski zbornik 9 (1975) 1 s. 11—17 PaccMorpen npouecc 0KHCAHTeAbHO-BOCTaHOBHTe.u>Hux peaKUiiil Me«ay paciL\aBAenHbiM mAaKOM h MeTaAAOM CBapoMHofl BaHHbi npH CBapKe noA cuapomiu.M ak>com EP 10 h EP 50 c npoBOAOKaMH EPP 1, EPP 2 H EPP 3. BblMHCAeHIie KO3lj»mHeHT0B repMOAHHaMHMeCKOii aKTUBHOcTH KOMnOHeHT b cBapoiHOM liiAaKe no ypaBHeHHax, KOTOpbie pa3pa60TaHbl Ha OCHOBaHHH HOHHOft TeopHH H TepMOAHHaMHKH IHAaK b COTAaCOBaHHH C TeopeTHMeCKHMH BbIBOAaMH. DK: 519.24.562 ASM/SLA: X14k, A9, A5f, S12 i J. Segel ABTOMaTH«ieCKan o6pa6oTKa AaHHbix TexHHiecKoro kohtpoah H HCCAeAOBaHHii. Železarski zbornik 9 (1975) 1 s. 35—43 IIpHMeHeHHe cieTTOKa b oCAac™ TexHHMecKoro KOHTpoAa h Me-TaAAyprHieCKiix HCCAeAOBaHHH npeACTaBAaeT co6oii HOBbift nporpecc ynpaBAeHHa h HaA3opa haa Ka«iecTBOM K3AeAnft. B CTaTbe pacciiaTpHBaeTca HHopMaiiHOHHa» cHCTeMa Koropaa o6xBaTbiBaeT: o5pa6oTKy HHopMaijHft HeyAa™oro npoH3BOACTBa, aitaAH3 ypoBHa h KOAeSaHHe KaiecTBa H3AeAHH, HCCAeAOBaHHa 3a-KOHOMepHOCTH TexH0A0rH^ecK0r0 npouecca H npmHHbi HeYAaiHoro np0H3B0ACTBa, Bce ynoMaHyroe npH ynOTpe6AeHHH MaTeMaTmecKO--CTaTHCTHMecKoro aiiaAina Ha cmcthhkc. PaccMOTpeHHaa HHopMauHOHHaa CHCTeMa 6bi,\a pa3pa5oTaHa b MeTaAAyprHOpMC nOAOC rAy60K0H BblTHHCKH nocTeneHHO iioAvnatrr cboh nepBbie ^armaccKnc cpop*,u,i. b HacTO-ameM MOMeHTe KanHTaAbHbie BAoaceHHH npeACTaBAaiOT cyMMy 1.450 MHAA. AHH. IIOCTaBmHKH o6opyAOBaHHa yHaCTByIOT TaiOKe BKAaA-MHKH c CyMMOH 385 MHAA. AHH. npil KajHITaALHOM bao>KCHIIH. PeiHaiomnil ijmKTop BbiGopa nporpaMMH np0H3B0ACTBa ocHOBan Ha npocAeacHBaHHH CHTyai(HH puHKa, TaK KaK hmmcho b nocACAHiie roam c oSmeft tohkh 3peHHH CHTyauira npoH3BOACTBa ctbah b lOro-CAaBHH CVmCCmeUHO H3M6HHAaCb. X0A0AHbie npOKaTHbie ueXH B CKonbio h b CMeAepeBy, a TaioKe h naahhpobahhaa nocrpožica HOBoro xoAOAHoro npoKaTHoro uexa npoMbiniAeHHoro npeAnpnaTHa unis b eahbh AyKH nAaHHpyioT rAaBHHM o6pa30M np0H3B0ACTB0 MarKOH CTaAH COOTB. H3ACAHH H3 mshkoh CTaAH. Il03T0My TaKaa CHTyaiiHH 6e3ycA0BH0 ipcGoiiaAa hto6m McraAAV piHML'CKiiii 3aBOA EceiiHue, npn yneTe cBoero BecbMa HaSAaronpHHTHoro MecTonoAO- aceHHa, npHHaA pemeHHe b cBoeii nporpaMMe npoh3boahtb hsacahh 6oA.ee BhicoKoii nehhocrn hmea npu aroM ba3mojkhoctb c cbohmh H3AeAHHMH cHa6>KaTb Becb rorocAaBCKHii pbiHOK. 06opyAOBaHHe, KOTOpoe 6yAeT Ha 0CH0BaHHH 3aKAio, a TajOKe b rpy6bix 1 (en. 1) • a/c/ Tabela 2: Kemična analiza čistih varov % Si % Mn Zaradi kratkega časa, ki je med varjenjem pod varilnimi praški na razpolago za potek reakcij (ko sta varilna žlindra in kovina vara v raz-taljenem stanju), te ne potečejo do konca — med žlindro in varom se vzpostavi navidezno ravnotežje. I. ZAKONITOSTI PRIGORA, OZ. ODGORA Si IN Mn MED VARJENJEM POD VARILNIMA PRAŠKOMA EP 10 IN EP 50 1. Varjenje ter kemične analize žic, čistih varov in varilnih žlinder Vzpostavljanje navideznega ravnotežja med žlindro in varam smo raziskali za varjenja z žicami EPP 1, EPP 2 in EPP 3 pod varilnima praškoma EP 10 in EP 50. Vsa varjenja smo izvedli z žicami, dimenzije 0 4 mm, pod približno enakimi pogoji (I = ca. Avtor je doktor metalurških znanosti in raziskovalni svetnik na Zavodu za varjenje SRS v Ljubljani. Naloga je bila izdelana, ko je bil avtor še v železarni Jesenice. EPP 1/EP 10 0,03 0,32 1,17 EPP 1/EP 50 0,03 0,50 0,42 EPP 2/EP 10 0,04 0,36 1,45 EPP 2/EP 50 0,06 0,68 0,67 EPP3/EP 10 0,05 0,35 1,64 EPP 3/EP 50 0,06 0,61 0,71 2. Računanje ravnotežne vsebnosti Mn in Si (»Ce«)" Oksidacijsko redukcijske reakcije, ki potekajo med talino žlindre in vara, teže k vzpostavitvi ravnotežja. H kateri količini Mn in Si v varu pa v izbranem primeru teže, sem izračunal iz naslednjih enačb: K' Mn, Fe — a(MnO) in K'si;Fe = a(FeO) • /% Mn/ a(Si02) a2(FeO, . Si/' ki sem jih izpeljal iz enačb4: a(FeQ) _ 6320 _ 2 73 /% O/ T a(MnO) log K'Fe = log log KJto = log 12760 log K'Si = log /% Mn/ . /% O/ T a(Sio2) _ 28300 (en. 2) 5,68 (en. 3) /% Si/ . /% O/2 10,6 (en. 4) Tabela 3: Kemična analiza varilnih žlinder % Si02 % AIA % FeO % Fe203 % Mn O % CaO % MgO % CaF2 EPP 1/EP 10 38,40 6,45 4,30 0,74 29,38 6,15 4,04 8,20 EPP 1/EP 50 47,00 3,00 3,00 0,31 3,96 27,33 6,66 6,00 EPP 2/EP 10 37,20 6,40 4,38 0,50 29,59 6,02 4,45 7,60 EPP 2/EP 50 47,20 3,10 2,43 0,64 4,33 26,89 6,26 7,00 EPP 3/EP 10 37,40 6,76 4,38 1,12 28,64 6,27 4,64 7,80 EPP 3/EP 50 47,70 3,8; 2,86 0,63 4,26 26,91 6,70 7,00 Ravnotežne vsebnosti »Ce« sem izračunal pri srednji temperaturi varjenja 2050° K5-6 log KW, Fe = log K'Mn — log K'Fe = = —--2,95; K'Mn Fe = 1,55 T Ce = /% Mn/ = XMnO • 1-MnO (2050° K) (eQ 5) XFeO • ^FeO (2050° K) -1,55 log K'Si, F, = log K'Si — 2 . log K'Fe = - 5,14; KSi,Fe = 316 Ce = /% Si/ = Xsi°2 ' ^SiOž (2050° K) (en 6) X2peO • f2FeO (2050» k) • 316 Op.: V izpeljanih enačbah nista upoštevana koeficienta termodinamične aktivnosti fMn in fsi. Za temperaturo 1600° C jih lahko izračunamo s po- (j) močjo konstant medsebojnega vpliva »e; «7.8 (C) (Si) fjMn = ca. 1; log fsi = eSi (% C) + esi (% Si) = —2 = 10 (24 . % C + 32 . % Si). Ker pa je v našem primeru temperatura višja (2050°K) se vrednosti za koeficient aktivnosti približajo vrednosti 1. Temperaturna odvisnost konstant medsebojnega vpliva je naslednja9: ejU) = A (j) exp. (—) Ut J XpeQ, XMn0 in XSi02 so ionski ulomki komponent FeO, MnO in Si02 v varilni žlindri. Računal sem jih po naslednji splošni enačbi10-11: V- TI- = (en. 7) i = 1 vj — število kovinskih atomov v molekuli izbrane ,kom- ponente nj — koncentracija izbrane komponente varilne žlindre v g - molih Koeficiente termodinamične aktivnosti kompo- nent varilne žlindre »f Fe0 «, »fMnO« in »fsio2 Pri temperaturi 1600° C sem računal po naslednjih enačbah, ki sem jih izpeljal na osnovi ionske teo- rije in termodinamike žlinder v skladu s teoret- skimi izpeljavami Kožeurova10. n: log fFeO = XSio2 [l.l6 XMn0 + 3,15 (XCa0 -f + XMgo) ] + 0,268 (2 XSi02 — XFeQ — XMn0 — — Xcao — xMgQy — 2 (2 Xsi02 — XFeo — XMno — XcaO — XMgo) . (3Xsio2 + XAiJOi + Xpe2o3 + + XCaFj). [0,268 XFe0 + 0,606 XMn0 + + 0,734 (XCa0 + XMg0)] (en. 8) log f MnO = log f FeO — 1,16 X si02 + 0,338 (2 X Si02 — — XFeo — XMn0 — XCa0 — XMg0 )2 (en. 9) log f Si02 = log f FeO — 1,16 XMn0 — 3,15 (XCa0 + + XMg0) — 0,268 . (2 XSiC)2 — XFeQ — XMn0 — XCa0 — — XMgo )2 + 6 (2 XSi02 — XFe0 — XMnQ — XCa0 — — XMg0). [0,268 XFe0 + 0,606 XMn0 + + 0,734 (XCa0 + XMg0)] (en. 10) Enačbe 8, 9 in 10 veljajo za kisle žlindre, to je v našem primeru, ko velja pogoj: 2 XSi02 > (XFe0 + + XMn0 + XCa0 + XMg0 ). Ce ta pogoj ni izpolnjen (bazične žlindre), pa odpadejo členi, ki upoštevajo polimerizacijo, in enačbe 8, 9 in 10 preidejo v naslednje oblike: log fFeo = XSi02 [1,16 X MnO + 3,15 (XCa0 + + XMg0)] (en. 11) log f MnO = log f FeO — 1,16 XSio2 (en. 12) log fSiOi = log fFeO — 1,16 XMnO — — 3,15(XCa0 + XMgo) (en. 13) Enačbe za izračunavanje koeficientov termodinamične aktivnosti za naš sistem varilnih žlinder sem izpeljal z naslednjimi poenostavitvami11: — CaF2 z ostalimi sestavinami ne tvori spojin — Vpliv A1203 in Fe^ je zanemarljivo majhen (izraz za količino vezi Me—O—Me, ki je pomembna za upoštevanje polimerizacije, sem izpeljal s predpostavko, da oksida Fe203 in A1203 ne oddajata, pa tudi ne vežeta O2— ionov — vpliv polimerizacije Fe203 in A1203 je v primerjavi z vplivom polimerizacije Si02 na koeficiente aktivnosti zanemarljiv). — Med vplivom CaO in MgO na koeficiente aktivnosti ni bistvene razlike. Enačbe od 8 do 13 so izpeljane za računanje koeficientov termodinamične aktivnosti pri temperaturi 1600° C. Ce bi jih izpeljal za katero drugo temperaturo, bi se spremenili v podanih enačbah le izračunani falktorji- Qii in- , to je šte- 4,575 T 4,575 T vilke 1,16; 3,15; 0,268; 0,606; 0,734 in 0,338 (Qij — toplote mešanja: QFe0,MnO = QFeO,CaO = = QFeO, S1O2 = QMnO, CaO = O, QMnO, SiOi = = — 10 000 kail, QCa0_ Si02 = — 27 000 kal; qi — toplote polimerizacije: qFe0 = 2300 kal, qMn0 = 5200 kal, qCaG = 6300 kal)10 Splošna enačba za izračun koeficienta termodinamične aktivnosti izbrane komponente v talini žlindre je naslednja: L- 1 logfL=ZjXi Qi, i = i 4,575 . T + K L i = L + 1 X,. QLi 4,575 . T K—1 -L i = 1 J] j = i + l Q.j 4,575 . T (velja le za bazične žlindre — pri kisilih žlindrah moramo upoštevati še povečanje notranje in proste energije zaradi polimerizacije). Za računanje koeficientov aktivnosti komponent varilne žlindre pri srednji temperaturi varjenja 2050° K nisem postavljal posebnih enačb, temveč sem iz splošne enačbe za izračunavanje koeficienta aktivnosti izpostavil T (temperaturo) ter dobil naslednjo temperaturno odvisnost: T . log fL = const. 1873 . log f MS:[0y (18730 K) = 2050 . log fMex0) (20500 K) Koeficiente termodinamične aktivnosti, ki sem jih po enačbah od 8 do 13 računal za temperaturo 1600° C, sem preračunal na temperaturo 2050° K po naslednji enačbi11: log ^Me1Oy (2050« K) = • log f Me,0, (1873» K) (en. 14) V tabeli 4 in diagramih na slikah od 1 do 4 je prikazan potek vzpostavljanja ravnotežja med raz-taljeno žlindro in kovinsko talino vara pri varjenju pod varilnimi praški. Vsebnosti Mn in Si v varilni žici in čistem varu so analizirane, ravnotežne koncentracije Mn in Si pa izračunane iz analiz žlinder (tabela 3) po enačbah 5 in 6. Op.: Dejanska ravnotežna vsebnost Si je med obema izračunanima vrednostima (višja od Ce* in nekoliko nižja od Ce — glej tabelo 4). Iz tabele 4 in diagramov na slikah od 1 do 4 je razvidno, da je vsebnost Mn in Si v čistem varu »Cv« vedno med vsebnostjo Mn in Si v žici »Cž« in ravnotežno vsebnostjo Mn in Si »Ce«. To dokazuje, da reakcije med žlindro in kovino vara niso dokončane ter da bo nastopil odgor elementa v tistih primerih, ko je ravnotežna vsebnost elementa »Ce«, ki je izračunana iz analize varilne žlindre, nižja od vsebnosti elementa v žici »Cž«. Ce < Cž — odgor elementa Ce > Cž — prigor elementa 3. Računanje ravnotežne aktivnosti kisika v talini kovine vara pri srednji temperaturi varjenja 2050° K Potek oksidacijsko redukcijskih reakcij med raztaljeno žlindro in talino vara pri varjenju pod varilnimi praški je lepo viden tudi iz primerjave ravnotežnih aktivnosti kisika, ki so izračunane na osnovi vsebnosti FeO v žlindri (s pomočjo konstante K® ), na osnovi vsebnosti MnO v žlindri in Fe Mn v varu (s pomočjo konstante Kj^) in na osnovi vsebnosti Si02 v žlindri in Si v varu (s pomočjo konstante Ki). Si Konstante Kpe, Kj^in K*, sem za temperaturo 2050° K izračunal iz enačb 1, 3 in 4, ki sem jih pisal v obliki aktivnosti, ker so količine Si v varu Tabela 4: Prikaz smeri, kako poteka vzpostavljanje ravnotežja med talino žlindre in kovine vara pri varjenju pod varilnima praškoma EP 10 inEP 50 za reakciji: /Mn/ + (FeO) t~, /FeO/ + (MnO) in /Si/ + 2 (FeO) ^ 2 /Fe/ + (Si02) Reakcija: Reakcija: /Mn/ + (FeO) ji /Fe/ + (MnO) /Si/ + 2 (FeO) jI /Fe/ + (SiOJ C. C C z v e C. C C ž v e (Ce*) EPP 1/EP 10 0,60 -> 1,17 -> 1,83 0,14->0,32->0,58 (0,43) EPP 1/EP 50 0,60 -> 0,42 -> 0,31 0,14 -> 0,50 -> 0,65 (0,46) EPP 2/EP 10 1,18 -> 1,45 -> 1,82 0,18 —> 0,36 —> 0,46 (0,36) EPP 2/EP 50 1,18 —> 0,67 —> 0,44 0,18 -> 0,68 -> 1,14 (0,69) EPP 3/EP 10 1,61->1,64->1,77 0,17->0,35->0,45 (0,35) EPP 3/EP 50 1,61->0,71->0,37 0,17 -> 0,61 -> 0,80 (0,54) Cž— vsebnost Mn in Si v varilni žici (ut. °/o) Cv — vsebnost Mn in Si v čistem varu (ut. °/o) C* — ravnotežna vsebnost Mn in Si (ut. %); računana Cc — ravnotežna vsebnost Mn in Si (ut. %); računana s predpostavko, da je fsi = 1 s ^Si (1600° C) = ■ 0/0 2Jj-\ 1,8 'fi 1,4 1,2 1,0 0,6 0,6 0,4 02 0 Legenda■■ x - Ci t vsebnost Mn v varilni žici) o - Cv (vsebnost Mn v varil ) 4 - Ce I ravnotežna vsebnost Mn) Vrsta vcrilnežice: EPP1 EPP3 EPP2 Slika 1 Vzpostavljan je navideznega ravnotežja reakcije: /Mn/ + + (FeO) JŽ /Fe/ + (MnO), pri varjenju pod praškom EP 10 z žicami EPP 1, EPP 2 in EPP 3 Fig. 1 Established quasi-equilibrium of the reaction /Mn/ + + (FeO) JŽ /Fe/ + (MnO) in submerged are vvelding using EP 10 powder and EPP 1, EPP 2, and EPP 3 vvires 2,0-7.8 -7,6 1,4 V 1,0-0,8 0,6-0,4 0,2 Leoenda.- x - Cz (vsebnost Mn v varilni žici) o - Cv t vsebnost Mn v varuj 4 - Ce I ravnotežna vsebnost Mn) M-sta varilne žice: EPP1 EPP3 EPP2 Slika 2 Vzpostavljan je navideznega ravnotežja reakcije: /Mn/ + + (FeO)jl/Fe/ + (MnO), pri varienju pod praškom EP 50 z žicami EPP 1, EPP 2 in EPP 3 Fig. 2 Established quasi-equilibrium of the reaction /Mn/ + + (FeO) /Fe/ + (MnO) in submerged are vvelding using EP 50 povvder and EPP 1, EPP 2, and EPP 3 vvires znatne ter jih moramo zato kljub visoki srednji temperaturi varjenja upoštevati.11 kf = Fe K = Mn K* = Si ■•FeO • fpeO (2050° K) ■■ 2,26 = 3,47 a/o/ Xy|nQ ■ f MnO (2050° K) a o/ ■ /0/° Mn/ XsiQ2 • fsiOa (2050» K) a2/O/ • /0/o Si/ • fsi (2050« K) = 1585 >1°■ 0,9-0,8-0,7 0,6-0,5-0,4-0,3 o^H 0.1 Legenda: x - Ci (vsebnost Si v varilni Iti) o - Cv (vsebnost Si v varu ) 4 - Ce ( ravnotežna vsebnost Si ) VMa varilne žice: EPP1 EPP2 EPP 3 Slika 3 Vzpostavljanje navideznega ravnotežja reakcije: /Si/ + + 2 (FeO) zl 2 /Fe/ + (Si02), pri varjenju pod praškom EP 10 z žicami EPP 1, EPP 2 in EPP 3 Fig. 3 Established quasi-equilibrium of the reaction /Si/ + + 2 (FeO) 2 /Fe/ + (Si02) in submerged are vvelding using EP 10 povvder and EPP 1, EPP 2, and EPP 3 wires 7,2-1 v- 7,0-Q9-0,8-0,7- Q6-^ 0,4-0,3 s Q2 0,1 x - Cž Ivsebnost Si v varilni žici) o - Cv (te-^sf Si v varu ) 4 - Ce (ravnotežna vsebnost Si ) Vrsta varilne žice: EPP1 EPP2 Slika 4 EPP 3 Vzpostavljanje navideznega ravnotežja reakcije: /Si/ + + 2 (FeO) jI 2 /Fe/ + (Si02), pri varjenju pod praškom EP 50 z žicami EPP 1, EPP 2 in EPP 3 Fig. 4 Established quasi-equilibrium of the reaction /Si/ + + 2 (FeO) 2 /Fe/ + (SiO,) in submerged are vvelding using EP 50 povvder and EPP 1, EPP 2, and EPP 3 vvires enačbe (en. 1), ki jo lahko pišemo v naslednji obliki: a/o/ = _ XFcQ . fFe0 (20500 K) _ XMn0 ■ fMn0 ( 2050° K: _ 2,26 3,47. /% Mn/ Študij poteka reakcij na osnovi primerjanja ravnotežnih aktivnosti kisikov izvira iz ravnotežne -Y ^SiO; • fsiO; (2050° K) 1585./% Si/, f Si (2050° K) (en. 15) V tabeli 5 in diagramih na slikah 5 in 6 so podane izračunane ravnotežne aktivnosti kisikov v talini kovine vara pri temperaturi 2050° K. Tabela 5: Primerjava ravnotežnih aktivnosti kisikov v talini kovine vara (2050° K), ki so izraču- nane s pomočjo konstant Kpe, K L in K: Mn Si 0,0300- 0,0250 0,0200 a(FeO) a(MnO) [ a(Si02) Fe KMn" a/Mn/ V Ksi-a/Si/ 0,0150 EPP 1/EP 10 0,0188 0,0298 0,0256 (0,0227) EPP 1/EP 50 0,0169 0,0125 0,0194 (0,0158) 0,0100 EPP 2/EP 10 0,0202 0,0256 0,0230 (0,0200) EPP 2/EP 50 0,0131 0,0087 0,0171 (0,0131) C a 0,0030- EPP 3/EP 10 0,0202 0,0219 0,0233 (0,0202) 1 EPP 3/EP 50 0,0151 0,0081 0,0175 (0,0138) a(FeOJ Op.: Ravnotežne aktivnosti kisikov v talini kovine vara (2050° K) s pomočjo konstante K*, sem računal tako, da sem enkrat predpostavljal, da je fSi = 1, drugič pa sem računal kar z fsi(1600°C) (podatek v oklepaju). Dejanska ravnotežna aktivnost kisika je med obema izračunanima vrednostma. 0,0300-, 0,0250 0,0200 0,0150 0.0100 0,0050 ■ Legenda-• * - " O - a/o/ = 4 - °/Q/ = °!FeO) "h °t MnO) Kj^/KMn/ "(SiPi) K°/%Si/ Vt^sta varilne žce: EPP1 EPP2 EPP3 Slika 5 Izračunane ravnotežne aktivnosti kisikov v talini kovine vara (2050° K) pri varjenju pod praškom EP 10 z žicami EPP1, EPP2 in EPP3 Fig. 5 Calculated equilibrium oxygen activities in the metal melt of the weld (2050 K) in submerged are vvelding using EP 10 povvder and EPP 1, EPP 2, and EPP 3 vvires Vrsta varilne žice: EPP1 EPP2 Slika 6 EPP 3 Izračunane ravnotežne aktivnosti kisikov v talini kovine vara (2050° K) pri varjenju pod praškom EP 50 z žicami EPP 1, EPP 2 in EPP 3 Fig. 6 Calculated equilibrium oxygen activities in the metal melt of the weld (2050 K) in submerged are vvelding using EP 50 povvder and EPP 1, EPP 2, and EPP 3 vvires Ravnotežne aktivnosti kisikov, ki so izračunane s pomočjo različnih konstant (Kpe, in K|.), se v istem primeru varjenja med seboj razlikujejo zato, ker oksidacijsko redukcijsko reakcije med raztaljeno žlindro in talino kovine vara ne utegnejo poteči do konca, žlindra in var zamrzneta pred vzpostavitvijo ravnotežja — vzpostavi se navidezno ravnotežje. Prigor Si in Mn med varjenjem nastopi v primeru, če ju železo reducira iz varilne žlindre (glej sliko 5 in tabelo 5 —primeri varjenja EPP 1/EP 10, EPP 2/EP 10 in EPP 3/EP 10): X?eQ • ^FeO KFe a ^FeO • W> < ^MnO • ^MnO KMn "/%Mn/ m K: < Fe Y ^SlOz • fsiO; . /% Si/ . fsi V opisanem primeru redukcije z železom je koncentracija MnO, oziroma Si02 v varilni žlindri večja, koncentracija Mn oziroma Si v varu pa manjša, kot bi odgovarjalo ravnotežnim pogojem. Prigor Si in odgor Mn med varjenjem pa nastopi, če Mn reducira Si iz varilne žlindre (glej sliko 6 in tabelo 5 — primeri varjenja EPP 1/EP 50, EPP 2/EP 50 in EPP 3/EP 50): Tabela 6: Mehanske vrednosti čistih varov meja raztezanja (kp/mm2) trdnost (kp/mm2) raztezek % kontrakcija (%) žilaivost po V Notch (kpm/cm2) + 20° C 0° C — 20" C EPP 1/EP 10 39,3 48,9 28,0 64,0 10,7 7,8 4,9 EPP 1/EP 50 40,4 49,2 18,0 28,5 6,3 4,5 4,2 EPP2/EP 10 41,7 53,0 30,0 64,1 9,2 7,2 4,7 EPP 2/EP 50 43,0 54,3 28,0 53,0 8,1 5,3 3,7 EPP 3/EP 10 40,8 52,2 26,0 52,5 9,1 2,8 1,3 EPP 3/EP 50 41,5 52,2 30,0 66,4 9,7 5,0 4,3 X MnO • f MnO KMn ' M"/ < V X SiOi .f, S1O2 Kg.. /% Si/ . f Si V tem primeru reducira Mn poleg Si tudi Fe iz varilne žlindre: ^MnO • ^MnO K^./o/0Mn/ < X FeO • ^ FeO K; Fe težnih vsebnosti kisika, ki so izračunane s pomočjo različnih konstant (K^e , in K^ ) za isti primer varjenja. Te se zaradi nedokončanega poteka oksidacijsko redukcijskih reakcij med seboj razlikujejo. Prigor Si in Mn med varjenjem nastopi v primeru, če ju železo reducira iz varilne žlindre: XpeQ • fFeO ^ XMn0 . fjvlnO V primeru redukcije varilne žlindre z Mn je koncentracija Si02, oziroma FeO v varilni žlindri večja, koncentracija Si v varu pa manjša, kot bi odgovarjalo ravnotežnim pogojem. II. FIZIKALNE LASTNOSTI ČISTIH VAROV, VARJENIH Z ŽICAMI EPP 1, EPP 2 IN EPP 3 POD VARILNIMA PRAŠKOMA EP 10 IN EP 50 Čistim varom vseh opisanih kombinacij varjenj smo določili fizikalne lastnosti. Rezultati mehanskih preiskav so podani v tabeli 6. Iz mehanskih vrednosti je razvidno, da sta za varjenje pod taljenim silikatnim visoko maingan-skim praškom EP 10 primerni žici EPP 1 in EPP 2, za varjenje pod taljenim visoko silikatnim praškom EP 50 pa žica EPP 3. Solidne mehanske vrednosti dobimo pri varjenju pod praškom EP 50 tudi z žico EPP 2. ZAKLJUČEK 1. Oksidacijsko redukcijske reakcije med raz-taljeno varilno žlindro in kovinsko talino vara pri varjenju pod varilnimi praski ne potečejo do konca. Žlindra in var zamrzneta pred vzpostavitvijo ravnotežja — vzpostavi se navidezno ravnotežje. 2. Vsebnost Mn in Si v čistem varu »Cv« je vedno med vsebnostjo Mn in Si v žici »Cž« in ravnotežno vsebnostjo Mn in Si »Ce«, ki je izračunana iz analize varilne žlindre. Odgor elementa bo nastopil, če bo: Ce < Cž, prigor pa v primeru, če bo Ce > Cž. 3. Potek oksidacijsko redukcijskih reakcij med raztaljeno žlindro in talino vara pri varjenju pod varilnimi praški je viden tudi iz primerjave ravno- K < Fe ^FeO • *FeO K* K* ./»/»Mn/ Mn m < V X ■SiOz • fsiO; K* . /% Si/ . fsi "Fe * Si Prigor Si in odgor Mn med varjenjem pa nastopi, če Mn reducira Si iz varilne žlindre: ^MnO ■ 4ln0 KMn * /% < f X SiOj • 'siCh Kg. . /% Si/ . fSi V tem primeru reducira Mn poleg Si tudi Fe iz varilne žlindre: ^MnO • ^MnO ^ XFeo • fpeO K^./%Mn/ < ^e 4. Taljeni silikatni visoko manganski prašek EP 10 je primeren za varjenje v kombinaciji z nizko legiranima žicama EPP 1 in EPP 2, taljeni visoko silikatni prašek EP 50 pa je primeren za varjenje v kombinaciji z visoko legirano žico EPP 3. Literatura 1. Kock: »Handbuch der Schweisstechnoilogie Lich-tbogen-schweissen« — Diisseldorf 1961 2. D. Seferijan: »Metalurgija zavarivanja« — Beograd 1969 3. J. H. Palm: Welding Journal 51 (1972), št. 7, str. 358-S/360^S 4. A. A. Kazakov: »Kislorod v židkoj stali« — Moskva 1972 5. A. A Erohin: Fizika i hemija obrabotki materialov (1969), št. 5, str. 56/61 6. L. Limpel: Varilna tehnika 22 (1973), št. 1 str. 1/5 7. J. F. Blldott, M. Gleiser: »Thermochemistry for Steel-making — II« — London 1960 8. D. Ja. Povolockij: »Razkislenie stali« — Moskva 1972 9. V. I. Javojskij: »Theorie der Stahlerzeugung« — Leipzig 1969 10. V. A. Kožeurov: »Termodinamika metallurgičeskih šla-ikov« — Sverdlovsik 1955 11. R. Kejžar: »Vpliv dezoksidantov na prenos kisika pri varjenju z oplaščenimi elektrodami« (Disertacija — Fakulteta za NT Univerza v Ljubljani, Ljubljana 1974) ZUSAMMENFASSUNG Beim Unterpulverschvveissen verlaufen zvvischen der Schweissschlacke und der Schweissgutschmelze Oxyda-tions-reduktionsreaktionen, welche zu der Einstellung des Gleichgewichtes neigen. Der Verlauf der genannten Reak-tionen ist von der chemischen Zusammensetzung der Schlacke und des Schweissgutes abhangig und entscheidend fiir den Zubrand und Abbrand der Legierungselemente vvahrend des Schweissens. Der Gehalt von Mn und Si ist im Schweissgut »Cv« immer zwischen dem Mn und Si Gehalt im Draht »Cž« und dem Gleichgevvichtsgehalt des Mn und Si »Cc«, welcher aus der chemischen Zusammensetzung der Schvveisschlacke ausgerechnet ist (Abbrand: Ce < Cž, Zubrand: Cc > Ct) Ein Zubrand von Si und Mn vvahrend des Schvveissens tritt auf im Falle, wenn diese durch den Eisen aus der Schweisschlacke reduziert werden: XFeO fFeO K Fe XFeO fFeO . X MnO fMnO und K /% Mn/ Mn K Fe v- X Si02 Si02 i Si/E Si Ein Zubrand von Si und Abbrand von Mn vvahrend des Schvveissens teilt auf, wenn Mn den Si aus der Schweisschlacke reduziert: XMnO fMnO K^n/%Mn/ V- XSiO; f SiP; K^/o/oSi/Esi In diesem Fall reduziert Mn neben Si auch Fe aus der Schweissschlacke: XMnO fMnO K*n/%Mn/ X FeO f FeO K Fe Unterschiede zvvischen einzelnen Gliedern der Gleich-gewichtsgleiche tretten auf wegen des Einfrierens der Reaktionen zvvischen der Schlacke und dem Schweissgut vor der Einstellung des Gleichgewichtes. SUMMARY In submerged are vvelding redox reactions between molten slag and metal take plače in order to achieve the equilibrium. Course of the mentioned reactions depends mainly on the chemical composition of slag and vveld and it is essential for loss or gain of alloying elements. Mn and Si content in pure weld »Cv« lies always between the Mn and Si content in the rod »Cž« and the equilibrium content of Mn and Si, »C,«, calculated from the analysis of vvelding slag (gain: C„ > Cž, loss: C„ < Cž). Gain of Si and Mn during welding occurs if they are reduced from the vvelding slag by iron: and X FeO FeO K Fe fFeO fFeO K Fe X MnO fMnO K a /% Mn/ Mn and < f X Si02 ESiOj K si Si/E si Gain of Si and loss of Mn during vvelding occurs vvhen Si is reduced from the slag by Mn: XMnO fMnO Ka Mn I Mn/ F XSi02 f SiPi Ksi /% Si/ E a Si In this čase also Fe form the slag is reduced by Mn: XMnO fMnQ Ka /% Mn/ Mn < XFeO fFeO Ka Fe Differencies betvveen the single terms of the equili-brium equation (equation 1) appear due to freezing of the system before the equilibrium is achieved. 3AKAK)qEHHE lipa CBapKH noA CBapo^hbimii nopoiHKanra MeacAY pacnAaBAeHHUM raAaKOM H pacnAaBAeHHUM MeTaAAOM npOHCXOAaTI> OKHCAHTeALHO-peAYKI!HOHHije peaKUHH, KOTOpbie CTpeMHTbCa BOCCTaHOBHTb paBHO-Becne. riOTOK 3thx peaKUHH 3aBHCHT OT XHMHqeCKOra COCTaBa uiAaKa h CBapHora uma h HMeeT rAaBHyio poAb Ha yBeAHieHHe BbixoAa saemehtob h yrap 3aemehtob bo BpeMa CBapKH. CoAepacaHHe Mn h Si b ihctom cbapomhom xuby »C« HaxoAHTbca BcerAa b npcAOAax coAepjKamiH Mn h Si b npoboaokh »Cn < h co-AepacaHHeM paBHOBecna Mn h Si b »Ce«, KOTopoe BbicmiTaHa h3 aHaAH3a CBapo^nora uiAaKa (yrap: Ce < C m ; npurop: Ce > Cm ahnehhe BbixoAa Si h Mn bo BpeMa cbapkh HacTynaeT b cayqan, ecAH hx aceAe30 peAYUHpyeTb H3 CBapoMnora uiAaKa. XFeO fFeO X K Fe MnO MnO K a /% Mn/ Mn XFeO fFeO Fe f XSiOz ESiQ2 Ksf/%Si/Esi VBeAiraeHHe BbixOAa h yrap bo BpeMa CBapKH HacTynaeT TorAa, KorAa peAyuiipyeT h3 CBapoiHora uiAaKa: XMnO fMnO Ka /°/o Mn/ Mn Y- XSi02 fSi02 Ka /% Si/ E Si Si B stom CAyqaio Mn peAYUHpyeT KpoMe Si TaioKe Fe 113 CBapoq-nora uiAaKa: XMnO fMnO Kd /% Mn/ Mn XFeO fMnO k; Fe Pa3HHUbi Me3KAY OTAeAbHbiMH lAeHaMH ypaBHeHHa paBHOBecHa (ypaBH. 1) HacTynaT bcacactbhh 3aMapa>KHBaiiHa peaKUHH MeacAy uiAaKOM h CBapoiHbiM uibom ao BoccTanoBAeHHH paBHOBecua. IfK ' - ' ' , : Vpliv dezoksidantov na vsebnost kisika v čistem varu in izkoristek Cr iz plašča pri elektroobločnem varjenju DK: 621.791.01 ASM/SLA: K 9n, K la Rajko Kejžar Zakonitosti poteka reakcij med varjenjem z visokolegiranimi oplaščenimi elektrodami (Pr 18/8) so ugotovljene na osnovi matematične obdelave rezultatov raziskav. Pri visoko legiranih elektrodah (legiranje vara s kromom iz plašča) pride do omejitev uporabnosti teh elektrod zaradi visokih minimalnih izkoristkov varjenja. Prenos kisika iz plinske faze v talino žlindre in vara je pri elektrodah, ki so oblikovane na nelegi-rano žico »EO«, nekoliko višji kot pri elektrodah, ki so oblikovane na legirani žici »EPP Cr 6 in PR 18/8« (razlike v odtaljevanju). Razlike v porazdelitvi kroma med žlindro in varom pa so kljub razlikam v načinu legiranja vara s kromom neznatne. Vsebnosti kisika v čistih varih, ki so zavarjeni Z visoko legiranimi elektrodami, so nad 500 ppm. UVOD Pri varjenju z oplaščenimi elektrodami je sestava elektrodne obloge, od katere je odvisna ioni-zacija obločne atmosfere (stabilnost varjenja10)j in sestava varilne žlindre osnovnega pomena za varilno tehnične lastnosti elektrode. Fizikalne lastnosti (predvsem temperatura taljenja in viskoznost) varilne žlindre namreč odločilno vplivajo na možnost varjenja v raznih prisilnih položajih(26), velik vpliv pa imajo tudi na videz in kvaliteto vara. Odločilen vpliv na sestavo vara in v veliki meri tudi na kvaliteto vara pa imajo fizikalno kemični procesi, ki se odvijajo med varjenjetn. To so reakcije prenosa kisika iz plinske faze v talino žlindre in varali ter reakcije vzpostavljanja navideznega ravnotežja med raztaljeno žlindro in kovinsko talino varaC1- 6.13). Zelo kratek čas, ki je na razpolago za potek reakcij med varjenjem — čas od razta-litve do zamrznjenja vara je le 3—8 sekund— onemogoča vzpostavitev ravnotežja. Članek je izvleček iz raziskovalne naloge, ki je bila financirana iz sredstev za raziskave in razvoj Železarne Jesenice ter Sklada Borisa Kidriča. Avtor je doktor metalurških znanosti in raziskovalni svetnik na Zavodu za varjenje SRS v Ljubljani. Naloga je bila izdelana, ko je bil avtor še v železarni Jesenice. I. FIZIKALNE LASTNOSTI VARILNE ŽLINDRE IN SESTAVA ELEKTRODNE ŽICE — OSNOVI PRI IZBIRI POIZKUSNIH ELEKTROD 1. Žlindre, ki nastajajo pri varjenju visokolegiranih prokron jekel Pri varjenju z elektrodami za varjenje visokolegiranih prokron jekel nastajajo odvisno do sestave elektrodne obloge rutilne in bazične žlindre, ki vsebujejo poleg CaF2, CaO, Ti02, Si02 in Cr203 še manjše količine alkalijskih oksidov, MgO, A1203, FeO, MnO in Nb205. Povprečna sestava te vrste varilne žlindre z območjem glede vsebnosti komponent CaF2, CaO in Ti02, ki so močno odvisne od sestave oplaščenja, je podana v tabeli 1. Od sestave varilne žlindre, to je njenih fizikalnih lastnosti (predvsem temperature taljenja in viskoznosti); je odvisna primernost elektrod za varjenje v različnih ilegah, v veliki meri pa sta od fizikalnih lastnosti varilne žlindre odvisna tudi videz in kvaliteta vara'6-26'. Za določanje viskoznosti raztaljenih žlinder obstoji več metod^23'. Stanje varilnih žlinder smo ugotavljali z določanjem temperature zmehči-šča s pomočjo segerjevih stožcev ter z določanjem temperature taljenja in temperature lahko tekočega stanja žlindre po metodi izlivanja žlindre, ki smo jo razvili tako, da čim bolj ustreza dejanskemu stanju varilnih žlinder — kratkotrajno (ca. 5 minut) taljenje pod redukcijskimi pogoji (zaradi dezoksidantov v elektrodi so tudi varilne žlindre delno reducirane, običajno celo bolj kot po 5 minutnem taljenju v grafitnem lončku blizu temperature taljenja/6-24)). Varilne žlindre podobno kot stekla nimajo izrazitega tališča, temveč bolj ali manj široko območje taljenja — omehčanja. Pri razvoju elektrod nas zanimata predvsem temperatura, pri kateri prične žlindra teči (temperatura taljenja — interpolacija krivulje v diagramu, ki podaja temperaturno odvisnost iztekanja žlindre, na 0 %-no iztekanje) in temperatura, ko je žlindra lahko tekoča (80 °/o-no iztekanje)/6.24) Trokomponentni diagrami temperatur zmehči-šča, temperatur taljenja in temperatur lahko teko- Tabela 1 — Povprečna sestava varilne žlindre (solidna dezoksidacija vara — Pr 18/8) MnO FeO (%) (%) MgO Nb2Os 5_45 5—30* 0—40 ca. 20 ca. 3 ca. 5 ca. 7 ca. 3 0—5* ca. 2 ca. 2 Cofj CaO* MgO Slika 3 Trokomponentni diagram lahko tekočega stanja varilnih žlinder Fig. 3 Ternary diagram of low viscous state for vvelding slags Pri vseh treh diagramih (slika 1, 2 in 3) smo opazovali vpliv (CaO + MgO), CaF2 in Ti02 na stanje žlindre. Vsebnost ostalih oksidov, ki so običajno tudi v varilni žlindri, pa je bila približno naslednja: 6,3 % Cr203, 3,3 % MnO, 3,0 % FeO, 1,3 % Fe203, 20,4 % Si02, 3,7 % A1203 in 2 % K20. Izbrane sestave varilnih žlinder, ki naj nastajajo med varjenjem s poizkusnimi visokolegirani-mi elektrodami za varjenje prokron jekel, so v tro-komponentnih diagramih označene z »G«, »H«, »I«, »J«, »K« in »L«. Žlindre omenjenih (izbranih sestav nastajajo pri varjenju z drugo elektrodo vsake od poizkus-nih serij (količina dezoksidantov je pri teh elektrodah izbrana tako, da je čisti var skoraj optimalno dezoksidiran). Elektrode iste serije se med seboj razlikujejo le v vsebnosti dezoksidantov, ki je pri prvi elektrodi serije najmanjša (elektroda vsebuje le legirne dodatke — je brez posebej dodanih dezoksidantov) ter sem jo pri ostalih elektrodah povečeval na račun dodatka Fe v prahu. Zaradi razlik v vsebnosti dezoksidantov v elektrodni oblogi se varilne žlindre iste serije elektrod med seboj nekoliko razlikujejo v vsebnosti FeO, MnO, Si02, Nb2Os in Cr203. Pri varjenju visoko legiranih prokron jekel — razvoju elektrod za varjenje teh jekel — je zelo problematično zapekanje žlindre na var. Odvisno je od sestave varilne žlindre, to je njene kristalne * v trokmponen trnih diagramih (slike 1, 2 in 3) je s spreminjanjem vsote (CaO + MgO) od 0—60 % zajeto tudi področje bolj bazičnih žliinder, ki je zanimivo za razvoj elektrod za varjenja v smeri od zgoraj navzdol. čega stanja za področje žlinder, ki nastajajo pri varjenju visoko legiranih prokron jekel z oplašče-nimi elektrodami so podani na slikah 1, 2 in 3(24>. Slika 1 Trokomponentni diagram zmehčišč varilnih žlinder Fig. 1 Ternary diagram of softening points for welding slags Trokomponentni diagram taljenja varilnih žlinder Fig. 2 Ternary diagrams of melting for vvelding slags rešetke na varu — prisotnosti FeO, Ti02 in špine-lov (Fe, Mn) O. C^OjC28). Pri naših raziskavah so se zapekale na var žlindre sestave »I« in »J«. V tem delu trokomponentnega diagrama je torej področje kemičnih sestav varilnih žlinder (z okoli 20 % Ti02 in nad 10 % CaO), ki niso primerne, da bi nastajale med varjenjem. 2. Vpliv načina legiranja vara na minimalni izkoristek varjenja Oplaščenja poizkusnih elektrod sem izbral na osnovi izračunanih orientacijskih sestav elektrodnih mešanic in izračunanih faktorjev oplaščenja. Oboje sem izračunal iz izbranih sestav varilnih žlinder za oblikovanje na elektrodne žice sestave EO, EPP Cr 6 in Pr 18/8 (glej tabelo 2). Tabela 2 — Sestave elektrodnih žic Vrsta žice C (%) Si (%) Mn Cr (%) {%) Ni (%) Mo (%) Nb (O/o) EO 0,04 0,02 0,47 — — — — EPP Cr 6 0,09 0,25 0,70 6,75 0,35 0,55 — Pr 18/8 0,06 0,40 1,35 19,50 9,50 — 0,5 Vzpostavljanje navideznega ravnotežja sem pri računanju orientacijske sestave elektrodne mešanice in faktorja oplaščenja upošteval tako, da sem ju izračunal na osnovi povprečne vsebnosti Si, Mn, Cr, Ni in Nb v solidno dezoksidiranem varu (glej tabelo 3) in odgovarjajoče povprečne vsebnosti FeO, MnO, Si02 in Cr203 v varilni žlindri (glej tabelo 1). Tabela 3 — Povprečna sestava solidno dezoksi-diranega visoko legiranega vara (Pr 18/8) Si Mn Cr Ni Nb (%) ('%) (%) (%) (O/o) 0,5 1,0 18,5 8,5 ca. 1,0 Poseben problem, ki se pojavi pri izdelavi visoko legiranih elektrod (legiranje vara iz plašča), pa je visok minimalen izkoristek varjenja. Te vrste elektrode imajo tudi visok faktor oplaščenja. Pri visoko produktivnih elektrodah zvišujemo izkoristek varjenja z dodatkom »Fe v prahu« v elektrodno mešanico (plašč). Elektrode, ki v plašču nimajo »Fe v prahu«, imajo minimalen izkoristek varjenja — elektrodna mešanica (en. 1) ne vsebuje Fe v prahu. Je + KI + Ru + FeMn + FeSi + FeCr + FpNThTa 4- Mi 4- CpjI = 100 (en. 1) + FeNbTa + Ni + Cel = 100 Izkoristek varjenja se poveča le zaradi legiranja vara T] = Gž+G: kov g5 (en. 2) Gkov: [(FeMn + FeSi + FeCr + NeNbTa + Ni)-— (Feoks + Mnoks + Sioks + Croks + Nboks) ] = _ Gn _ Gži _ Vž. 0,231.7,8 . tj Žl C 21 100. z (en. 3) — = 0,231 (isto razmerje kot pri bazično opla- Gv ščenih elektrodah za varjenje nele- giranih in nizko legiranih jekel — lit. 6) 21 = 100.z Gv = Vž. 7,8 . tj Legenda oznak pri enačbah 1, 2 in 3: Je, KI, Ru, FeMn, FeSi, FeCr, FeNbTa7~Ni in Cel — % jedavca, kalcita, rutila, FeMn, FeSi, FeCr, FeNbTa, Ni v prahu in celita v elektrodni mešanici (tudi količina v gramih na 100 g elektrodne mešanice) 21 — količina varilne žlindre; računano v gramih na 100 g elektrodne mešanice Feoks, Mnoks, Sioks, Croks in Nboks — količina Fe, Mn, Si, Cr in Nb, ki se oksidira; računamo v gramih na 100 g elektrodne mešanice Gž, Gv, Gži in Gkov — količina žice, vara, žlindre in količina kovine, ki pridejo v var iz elektrodne obloge; računano v gramih na količino žice: G, = 7,8 . V, Vž — volumen žice (Vž = h . u . d2 ) "H — izkoristek varjenja z — konstanta; določa razmerje med količino neke sestave v žlindri in elektrodni mešanici pri izbrani elektrodi Opomba: Izračunavanje orientacijskih sestav elektrodnih mešanic, faktorjev oplaščenja in minimalnih izkoristkov varjenja je podrobno obdelano v prilogi literature 6 in poročilu Metalurškega inštituta v Ljubljani z istim naslovom, kot ga ima članek (članek je izvleček iz tega poročila). Za izdelavo visokolegiranih oplaščenih elektrod (Pr 18/8) sem izračunal po enačbah 1, 2 in 3 (z upoštevanjem sestave žice, vara in žlindre; primer: FeMn = in Mnoks = (Mnv — Mnž) + Mnž] 0,8 % MnO 55 100 71 .21 Mnž, Mnv in Mnžl — količina Mn v žici, varu in žlindri; računano v gramih na 100 g elektrodne mešanice. % MnO — vsebnost MnO v varilni žlindri], da so v primeru žlindre sestave »G« pri razmerju Gžl/Gv = 0,231 in oblikovanju na žice EO, EPP Cr 6 in Pr 18/8 naslednje minimalne vrednosti za izkoristek varjenja Cnmin) in faktor oplaščenja (^min ) • EO — žica ti™ =1,71 fmin = 1,96 EPP Cr 6 — žica T]min =1,51 fmin = 1,88 PR 18/8 — žica T)min = 0,995 fmin = 1,57 Pri izdelavi visokolegiranih elektrod (legiranje vara s kromom iz plašča) pride do omejitev le zato, ker imajo te elektrode vedno visok minimalen izkoristek varjenja in so zato neprimerne za posebne zahteve varjenja. Nizek izkoristek varjenja — varjenje v tankih slojih — je le pri visoko legiranih elektrodah, pri katerih je legiranje vara s kromom iz elektrodne žice. II. POTEK REAKCIJ MED VARJENJEM 1. Dezoksidacija vara Pri varjenju z oplaščeni-mi elektrodami se iz taline vara ne uspe izločiti celotna količina oksidnih vključkov. Preostali oksidni vključki zvišujejo vsebnost kisika v varu. Ta je v varih, ki so zavar-jeni z elektrodami za varjenje nelegiranih in nizko legiranih jekel, redno nad 200 ppm (glej literaturo 6 in 30), v varih, ki so zavarjeni z elektrodami za varjenje visoko legiranih prokron jekel, pa nad 500 ppm (glej sliko 4). Razlike nastopijo zaradi razlik v koeficientih termodinamične aktivnosti, ki jih lahko izračunamo s pomočjo konstant medsebojnega vpliva »e;(j>«(4'5) po naslednji enačbi'6-7': log f0 = e0(C) (o/o C) + e0(Si) (% Si) + e0(Mn> (% Mn) + e0 (% Cr) + e0 (% Ni) log f0 = —10-2 (13 . % C + 14 . % Si + 4,1 , . % Cr — 0,6 . % Ni) (en. 4) a) Nizko legiran var (0,08 % C, 0,5 % Si, 0,9 % Mn); f0 = 0,83 b) Visoko legiran var (0,07 % C, 0,5 % Si, 1,0 % Mn, 18,5 % Cr, 8,5 % Ni); fo = 0-13 Ravnotežne vsebnosti kisika pri optimalno dezoksidiranih varih (optimalna žilavost vara), ki so zavarjeni z elektrodami za varjenje nelegiranih in nizko legiranih jekel, so okoli 50 ppm'6). Ravnotežna vsebnost kisika pri enako dezoksidiranih varih, zavarjenih z elektrodami za varjenje prokron jekel, bo torej naslednja: a/0/ — nizko hegiran var = a/0/ — visoko legiran var (pogoj, da sta vara enako dezoksidirana) /% O/ . f„ = konst.; (50 ppm 02 = 0,0050 % 02) , . 0,0050 . 0,83 /% O/ — visoko legiran var =-= 0,13 = 0,0320; 320 ppm 02 Če prištejemo izračunani ravnotežni vsebnosti kisika še kisik, ki je vezan v vključkih (ta je pri legiranih in nelegiranih varih približno enak — nad 150 ppm), dobimo, da je celotna vsebnost kisika v varu nad 470 ppm. To se povsem ujema tudi s praktičnimi ugotovitvami, da je vsebnost kisika v visokolegiranih varih (Pr 18/8), ki so optimalno dezoksidirani, običajno nad 500 ppm. Celotna vsebnost kisika v visoko legiranem varu (Pr 18/8) je v odvisnosti od dodatka dezoksidantov v elektrodni oblogi prikazana na sliki 4. Gv___ Slika 4 Vpliv dodatka dezoksidantov v elektrodni oblogi na celotno vsebnost kisika v varu Fig. 4 Influence of addition of deoxidizing agents in the electrode coating on the total oxygen content in the weld V diagramu sem dodatek dezoksidanta v elektrodni oblogi prikazoval kot »G0(dezokS)/Gv«, to je kot količino kisika, ki jo teoretično lahko vežejo dezoksidanti v elektrodni oblogi na enoto vara. Računal sem jo po naslednji enačbi'6': Gotdezoks.) _ 2 (dezoks_ 2 o/o Me v dezoks. . Gv x. MMe . 10-2). Gžl (en. 5) 21. Gv dezoks. — so % FeMn, % FeSi, % FeTi, % FeCr in % FeNbTa v elektrodni mešanici % Me v dezoks. — vsebnost kovin (Mn, Si, Ti, Al in C) v dezoksidantih MMc — atomska masa kovine »Me«, ki tvori oksid MexOy Iz slike 4 je razvidno, da pri visoko legiranih elektrodah tudi legirnd elementi vplivajo na dez-oksidacijo vara. Le pri močno bazično oplaščenih elektrodah (glej BL [žl.] na sliki 4) je po varjenju z visoko legiranimi elektrodami z nizko vsebnostjo dezoksidantov v plašču (prva elektroda vsake serije elektrod je bila pripravljena brez dodatka dezoksidanta — FeSi) celotna vsebnost kisika v varu zelo visoka. Previsok dodatek dezoksidantov v elektrodi ne vpliva bistveno na znižanje celotne vsebnosti kisika v varu, povzroči pa poslabšanje žilavosti vara zaradi legiranja vara s Si in Mn. Količina dezoksidantov, ki mora biti v elektrodi, da dobimo po varjenju optimalno žilavost vara, je odvisna predvsem od sestave in debeline opla-ščenja/6/. Med varjenjem poteka oksidacija elementov (poraba dezoksidantov) le s kisikom, ki pride iz plinske faze v talino žlindre in vara, ter kisikom, ki vstopa v reakcije vzpostavljanja navideznega ravnotežja zaradi redukcije varilne žlindre/6/. 2. Prenos kisika iz plinske faze v talino žlindre in vara Vzrok za prenos kisika iz plinske faze v talino žlindre in kovine je oksidacija površine kapljice/6, 12/> nastanek feritov/19/ in prenos vodika v var/«/. Prenos kisika iz plinske faze v talino žlindre in vara je odvisen od sestave elektrode na naslednji način: a) elektrodna obloga — fizikalne lastnosti in bazičnost teoretične taline elektrodne obloge, to je žlindre, ki nastaja ob nastanku kapljic, vplivajo na hitrost reakcij s plinsko fazo (zvišanje bazičnosti jih pospešuje) — sestava varilne žlindre in količina plinov, ki nastajajo med varjenjem, pa vplivata na odta-ljevanje (velikost kapljic) b) elektrodna žica — na odtaljevanje, to je velikost kapljic, vpliva tudi dezoksidiranost kapljic. Prenos kisika iz plinske faze v talino žlindre in vara za varjenje z visoko legiranimi elektrodami (Pr 18/8) je v odvisnosti od bazičnosti teoretične taline in odtaljevanja podan na sliki 5. Ugotovitve se ujemajo z ugotovitvami glede velikosti odtaljenih kapljic in »prenosa kisika« pri varjenju nelegiranih in nizkolegiranih jekel (glej literaturo 6 in 30). Dopolnjene pa so še glede vpliva uporabe različno dezoksidiranih in legiranih žic pri izdelavi elektrod ter glede vpliva nastajajočih plinov C02 na velikost odtaljenih kapljic in »prenos kisika«. Kapljice, ki se odtaljujejo pri varjenju z oplaščenimi elektrodami Oblikovanimi na žico EO, ki vsebuje bistveno manj dezoksidantov kot žica Pr 18/8 (glej tabelo 2), so ob nastajanju slabše dez-oksidirane kot kapljice, ki se odtaljujejo pri varje- Bi - Ibazičnost teoretične talne "elektrodne obloge: Bl^larHi/20/) Srednje vrednosti dO2(g/m J in d kapljic so označene na naslednji način: x - elektrode oblikovane na žico EO 4- -,- EPPCr 6 o _ —. ,--pr is/8 Op.:Številka ob to&i pomeni serijo ekktrodm obloge Slika 5 Odvisnost prenosa kisika iz plinske faze v talino kovine in žlindre od sestave elektrodne žice in elektrodne obloge (bazičnosti teoretične taline elektrodne obloge in odtaljevanja — poprečne velikosti kapljic) Fig. 5 Relationship betvveen the oxygen transfer from the gaseous phase into the molten metal and slag, and the composition of electrode wire and electrode coating (basicity of theore-tical melt of the electrode coating and melting rate — average size of drops) nju z ustreznimi elektrodami, oblikovanimi na žico Pr 18/8. Ker je kisik površinsko aktivna snov, ki zmanjšuje površinsko napetost ter s tem v zvezi velikost kapljic/27/, je razumljivo, da so slabše dezoksidirane kapljice, ki nastajajo pri varjenju z oplaščenimi elektrodami, oblikovanimi na EO — žico, manjše velikosti (črtkana krivulja v spodnjem diagramu na sliki 5). Odtaljevanje v drobnejših kapljicah pa je vzrok za višji »prenos kisika« pri varjenju z oplaščenimi elektrodami oblikovanimi na EO — žico (črtkana krivulja v zgornjem diagramu na sliki 5). Odstopanja od krivulj pojasnjuje vpliv, ki ga ima sestava elektrodne obloge, to je sestava varilne žlindre (fizikalne lastnosti; ternp. taljenja in viskoznost) in količina nastajajočih plinov C02 (glej tabelo 4 — zvišanje količine nastajajočih plinov C02 povzroči odtaljevanje v drobnejših kapljicah ter s tem povečanje »prenosa kisika«), na hitrost reakcij s plinsko fazo in odtaljevanje. Tabela 4: Vpliv sestave elektrodne obloge (bazičnosti teoretične taline in količine nastajajočih plinov Gc02 v g/g v) na prenos kisika »A02(g/gv) «in velikost kapljic v odvisnosti od sestave elektrodne žice El. žica Serija EO 100 110 120 130 140 150 Bl — teor. talina — 2,42 — 1,97 — 0,47 + 0,73 + 0,15 + 2,16 A02 (1(M g/gv) 173 91 144 268 117 232 d kapljic v mm 3,8 5,0 4,1 3,4 5,2 4,0 G CO: d0-2g/gv) 2,0 0 3,4 6,9 1,9 7,7 El. žica Serija EPP Cr 6 200 240 Bl — teor. talina — 2,20 + 0,19 A02 (l(H»g/g v) 158 74 d kapljic v mm 4,0 6,1 G coa (10-2 g/,g V) 2,0 1,6 El. žica Serija Pr 18/8 300 310 320 330 340 350 Bl — teor. talina — 2,12 — 1,59 + 0,02 + 1,27 + 0,41 + 2,84 A02 (10-* g/g v) 140 103 130 237 65 180 d kapljic v m 5,2 5,6 4,7 3,1 6,0 3,1 G COj (10-2 g/g v) 1,7 0 3,1 6,9 1,1 7,5 Opomba: A02 (10—4 g/g v) in d kapljic v mm sta srednji vrednosti prvih treh elektrod serije (pri vseh serijah vsebuje prva elektroda serije le legirne dodatke, draga toliko FeSi, da je var skoraj optimalno dezoksidiran, tretja pa prebitek FeSi) Tudi dodatek kromita v elektrodno oblogo ne vpliva bistveno na »prenos kisika« (tabela 5). Dezoksidacija s FeTi (namesto s FeSi) pa povzroči zvišanje »prenosa kisika« (tabela 5). Zadnja ugotovitev se ujema tudi z ugotovitvami glede vpliva dezoksidantov na »prenos kisika« v literaturi 6. Ta je najvišji pri dezoksidaciji s FeMn, najnižja pa pri dezoksidaciji s FeSi. Glede »prenosa kisika« si dezoksidanti slede v približno naslednjem vrstnem redu: FeMn, FeTi, ZrSi, Al, CaSi, in FeSi./6/ 3. Reakcije med raztaljeno žlindro in kovinsko talino Vzpostavljanje ravnotežja med raztaljeno žlindro in talino vara (redukcija varilne žlindre) poteka po naslednji ravnotežni enačbi: enačbe vzpostavljanja navideznega ravnotežja med žlindro in varom tudi za varjenje z visoko legira-nimi oplaščenimi elektrodami. Izpeljane enačbe veljajo v območju raziskav (od 0,05 do 0,15 ut % celotne vsebnosti kisika v vam) za visoko legirane oplaščene elektrode, ki so osušene pri temperaturi 450° C, za varjenje z enosmernim tokom na + pol. Praktično dobljeni rezultati se glede na razmere pri varjenju (pogoji dezoksidacije vara z opla- Tabela 5: Vpliv kromita in FeTi v elektrodni _ a (FeO) _ a i/o/ - ■ (MnO) _ K K Fe ■Mn . a /Mn/ J(SiOz) K Si ■ a/Si/ a(Cn03) _ Kcar-aV/ a(Nb20s) KNb ' &2/Nb/ (en. 6) oblogi prenos kisika » A°2 (g/gv)« Serija ao, aoj a02 (10-^ g/gv)* (10—4 -g/g v)** (10-4 g/gv)*** 100 173 198 211 110 91 97 133 140 117 103 122 150 232 252 223 200 158 168 208 240 74 85 78 300 140 153 185 310 103 133 143 340 65 85 110 350 180 176 219 V skladu z ravnotežno enačbo (en. 6) in ugotovitvami glede hitrosti poteka fizikalno-kemičnih procesov med varjenjem (glej lit. 6 in 30) smo z obdelavo rezultatov raziskav na računalniku IBM 360/30 po metodi najmanjših kvadratov izpeljali * Srednja vrednost prvih treh elektrod serije. ** Elektrode s ikromitom v plašču (10 % FeCr v elektrodni mešanici je zamenjano s kromitom. V elektrodno mešanico pa je dodana tudi -dodatna količina FeSi, ki je potrebna za redukcijo kromita). *** Elektrode s FeTi v plašču (Optimalna dezoksidacija vara s FeTi. Dodatek FeSi pri drugi elektrodi serije smo zamenjali z ustrezno količino FeTi). ščenimi elektrodami so veliko odvisni od varilca: drža in odmaknjenost elektrode ter hitrost varjenja močno vplivajo na temperaturo varjenja, obliko kopeli in debelino vara) zelo dobro ujemajo z izpeljanimi enačbami. Ujemanje je razvidno iz stopnje korelacije, prikazano pa je tudi na sliki 6. sliki 6. 02 V ut. % Slika 6 Vzpostavljanje navideznega ravnotežja med žlindro in varom pri varjenju z visokolegiranimi oplaščenimi elektrodami (elektrode za varjenje prokron jekel) Fig. 6 Achievement of quasi-equilibrium betvveen the slag and the vveld in welding vvith high-alloyed coated electrodes (electrode for welding Prokron steel) Premice, vrisane v diagramih na sliki 6, so bile izračunane po naslednjih enačbah vzpostavljanja navideznega ravnotežja med žlindro in varom pri varjenju z visokolegiranimi oplaščenimi elektrodami (Pr 18/8): (% FeO*) = 9,88 + 18,2 . [O] — 0,033 . % Si02 — — 0,61. Bl — 3,12. n; 71,2 % na korelacija (en. 7) (% MnO) -———= 0,98 + 14,4 . [O] — 0,128 . % SiO, — /% Mn/ — 0,78 . Bl + 2,18 . tj; 75,7 % na korelacija (en. 8) 1/(%S102) 0,061. % Si02 + 0,64 . BL + 0,11. tj; 91,9 % na korelacija (en. 9) I / (°/o Cr2Oj) V = 0,21 + u.to]- 0,002 % Si02 — 0,02 . Bl; 79,1 % na korelacija (en. 10) \f (% Nb205) 0,013 . % Si02 — 0,05 . Bl + 0,40 . ti; 92,7 % na korelacija (en. 11) Legenda oznak v podanih enačbah: (% FeO*) = (% FeO) + 1,35 (°/o Fe203) % FeO, % Fe203, % MnO, % Si02, % Cr203 in % Nb205 — sestavine varilne žlindre (ut. %) % Mn, % Si, % Cr in % Nb — sestavine vara (ut. %) [O] — celotna vsebnost kisika v varu (ut. %) Bl = ^a.N;/6.2°/; bazičnost varilne žlindre tj = izkoristek varjenja (računano na težo od-taljene elektrodne žice) Pogoji za izračun premic (slika 6) so bili naslednji: Oznaka premice % SiO* v žlindri Bl žlindre t)-varjenja Serija* F ca. 17 — ca. 1,7 ca. 2,05 100 G ca. 23 + ca. 1,1 ca. 1,95 150 H ca. 11 — ca. 1,2 ca. 1,29 300 I ca. 20 + ca. 1,9 ca. 1,30 350 * Serija je podana le informativno. Poleg dobrega ujemanja praktično dobljenih rezultatov (točke) z izpeljanimi enačbami (premice) je iz diagramov na sliki 6 razvidno še, da se tudi rezultati, ki smo jih dobili pri varjenju z elektrodami, pri katerih smo var dezoksidirali z FeTi, dobro ujemajo z izpeljanimi enačbami (odgovarjajočimi premicami). V vseh primerih so nekoliko višji le rezultati porazdelitve kroma med žlindro in varom pri elektrodah, ki smo jim dodali v oblogo kromit (vedno nad odgovarjajočo premico — glej sliko 6). ZAKLJUČEK 1. Za področje kemičnih sestav žlinder, ki nastajajo pri varjenju prokron jekel z visoko legira-nimi oplaščenimi elektrodami (Pr 18/8), izdelani trokomponentni diagrami temp. zmehčišč, taljenja in lahko tekočega stanja podajajo sestave varilnih žlinder, iki so primerne, da nastajajo med varjenjem. Zaradi zapekanja žlindre na var pa ni za-željeno, da med varjenjem nastajajo žlindre, podobne sestavama »I« in »J«, to je žlindre, ki vsebujejo nad 10 % CaO in okoli 20 % Ti02. 2. Vsebnosti kisika v čistih varih, ki so zavar-jeni z visoko legiranimi elektrodami, so redno nad 500 ppm. Vzrok za višjo vsebnost kisika v teh varih, v primerjavi z nelegiranimi in nizkolegira-nimi vari (nad 200 ppm), je znatno nižji koeficient termodinamične aktivnosti kisika v talini visoko legiranega vara. 3. Pri visoko legiranih elektrodah (legiranje vara s kromom iz plašča) pride do omejitev uporabnosti teh elektrod tle zato, ker imajo te vrste elektrod vedno visok minimalen izkoristek varjenja in so zato neprimerne za posebne zahteve varjenja. Nizek izkoristek varjenja (varjenje v tankih slojih) je možen le pri visokolegiranih elektrodah, pri katerih je legiranje vara s kromom iz elektrodne žice. 4. Teoretično izračunavanje sestave in debeline oplaščenja temelji na poteku fizikalno kemičnih procesov med varjenjem, to je na zakonitostih prenosa kisika iz plinske faze v talino žlindre in kovine (slika 5) in zakonitostih vzpostavljanja navideznega ravnotežja med žlindro in varom (enačbe 7, 8, 9, 10 in 11). 5. Prenos kisika iz plinske faze v talino žlindre in vara je pri elektrodah, ki so oblikovane na legi-rano žico »EO«, nekoliko višji kot pri elektrodah, ki so oblikovane na legirani žici »EPP Cr 6 in Pr 18/8« (razlike v odtaljevanju). Razlike v porazdelitvi kroma med žlindro in varom pa so kljub razlikam v načinu legiranja vara s kromom neznatne (med premicama F in H na sliki 6 pri porazdelitvi Cr ni razlike, premici G in I pa se le malenkost razlikujeta — premici F in G predstavljata legiranje vara s kromom iz plašča, premici H in I pa iz žice). Le pri elektrodah, ki imajo v plašču kromit, se vzpostavi po varjenju nekoliko . ff (% CrA) visie razmerje / -- \ /% Cr/2 6. Z izbiro izkoristka varjenja, količine in sestave žlindre (diagrami stanja) ter sestave vara (Schaefflerjev diagram) lahko na osnovi ugotovljenih zakonitosti poteka reakcij med varjenjem izračunamo optimalno sestavo in debelino oplaščenja za elektrodo, da bo ustrezala predpisanim zahtevam. Literatura 1. J. H. Pakn: VVelding Journal 51 <1972), št. 7, str. 358HS/360IS. 2. I. N. Golikov/G. M. Ickovič: Stalj <1973), št. 7, str. 591/616. 3. W. Hummitasch L. Hense: Sohwetssen und Schnei-den 14 (1962), št. 5, str. 201/210. 4. J. F. Elliot, M. Gleiser: Thermochemistry for Steel-making — II, (Addison — Wesley Puhlishing Co INC, London 1960) 5. D. Ja. Povolockij: Razikislenie stali (Izdateljstvo »Me-tallurgija«, Moskva 1972). 6. R. Kejžar: Vpliv dezoksidamtov na prenos kisika pri varjenju z oplaščenimi elektrodami (Disertacija — Fakulteta za NT, Univerza v Ljubljani, Ljubljana 1974). 7. E. Plockinger, H. Strauibe, G. Kuhnelt: Radex — Rundschau (1965), št. 2, str. 447/460. 8. M. Beckert, A. Neumamn: Grundlagen der Schvveiss-teehniik (VEB Verlag Technik, Berlin 1969). 9. Koch: Handbuch der Schvveisstechnologie Lichtbogen-schvveissen (Deutscher Verlag fiir Schweisstechnik — DVS — GMBH, Diisseddorf 1961). 10. D. Seferijan: Metalurgija zaivarivanja (Gradževinska knjiga, Beograd 1969). 11. W. Hummitzsch: Schvveissen und Schmeiden 13 (1961), št. 5, str. 187/195. 12. A. N. Bjikov, A. A. Erohin: Svaročnoe proizvodstivo (1965), št. 7, str. 25/28. 13. A. A. Erohin: Fizika i hemija obrabotki materialov (1969), St. 5, str. 56/61. 14. P. Štular: Študij varjenja pod žlindro — I. (Poročilo Zavoda za varjenje SRS, Ljubljana 1968). 15. M. G. Frohberg, M. L. Kapoor: Sch\veissen und Schneiden 24 <1972), št. 8, str. 293/295. 16. B. E. Lopaev, A. A. Pliševskij, V. V. Stepanov: Avtoma-tičeskaja svarka (1966), št. 1, str. 27/29. 17. A. I. Bočorišvili, S. B. Jakobašvili: Svaročnoe proizivod-stvo (1968), št. 10, str. 13/15. 18. V. D. E.: Die physikalische Chemie der Eisen und Stahlerzeugung (Verlag Stahleisen M. B. H., Diisseldorf 1964) 19. H. Miška, M. Wahlster: Arhiv fiir das Eisanhiittemveseai 44 (1973), št. 1, str. 19/25. 20. Eiichi Tsunetomi, Haruo Fujita: Soud. Techn. conn 26 (1972), št. 3/4, str. 125/i39. 21. H. Samang: Die Keramik (Springer — Verlag, Berlin/ Go ttingen / Heidelberg 1958). 22. Spravočnik himika I. i(Gosudarstvennoe naučno-tehni-českoe izdateljstvo himičcskoj literaturji, Lenin,-grad/Moskva 1962). 23. A. Rosina F. Seme, B. Hofbauer: Nadaljevanje študije strukture staljenih metalurških žlinder in silikatnih talin — II. (Poročilo Metalurškega inštituta, Ljubljana 1973). 24. D. Sikošek: Nekatere fizikalne lastnosti varilnih žlinder pri varjenju prokron jekel (Diplomsko delo — Fakulteta za NT, Univerza v Ljubljani, Ljubljana 1974). 25. M. Kosec: Poročilo o preiskavi žlinder (Poročilo instituta »Jožef Štefan«, Ljubljana 1974). 26. R. Kejžar: Železarski zbornik 6 (1972), št. 1, str. 47/63. 27. I. K. Pohodnja, G. G. Korickij: Svaročnoe proizivodstvo (1970), št. 8, str. 32/33. 28. I. K. Pohodnja, I. R. Javdošin, V. I. Karmanov, V. G. Vojtkeivič: Av-tomatičeskaja svarka (1974), št. 5, str. 5/9. 29. I. Limpel: Zavarivanje (1974). št. 5, str. 159/167. 30. R. Kejžar: Železarski zbornik 8 (1974), št. 4, str. 193—201. ZUSAMMENFASSUNG Die Gesatzmassigkeiten, im Reaktionsverlauf wahrend des Schweissens, sind auf Grund der mathematischen Da-tenverarbeitung der Untersuchungsergebnisse bestimmt vvorden. Die Anvvendung des EO Drahtes bei der Erzeugung von Schweisselektroden verursacht, dass die Sauerstoffiiber-tragung wahrend des Schweissens etwas grosser ist. Die Verteilung von Chrom zwischen der Schlacke und dem Schweissgut ist von der Legierungsart fast unabhangig. Die Anwendung der hochlegierten Elektroden (legieren aus dem Mantel) ist mit einem hohen minimalen Ausbrin-gen beim Schweissen begrenzt). Die ausgearbeiteten Schlackenzustandsdiagramme und die festgestellten Gesetzmassigkeiten beim Reaktionsver-lauf wahrend des Schvveissens, sind die Grundlage fiir die theoretische Ausrechnung der optimalen Zusammensetzung und der Dicke der Elektrodenummantelung. SUMMARY Rules connected to the chemical reactions occuring during welding were determined by mathematical treat-ment of investigation results. Use of EO wire in electrode manufacturing causes a relatively higher »oxygen transfer« during welding. Distri-bution of chromium between the slag and the weld is nearly independent of the way of alloying the weld. Applicability of high-alloyed electrodes (alloying from the electrode coating) is limited by a high minimal yield of welding. Constructed phase diagrams for slags and the determined rules for the course of chemical reactions during the welding are basis for theoretical evaluation of the optimal composition and thickness of electrode coating. 3AKAK)qEHHE 3aK0H0MepH0c™ TeqeHHH peaKUHH bo BpeMa CBapKU onpeAe-Aeiiu Ha ocHoBaBHH o6pa6oTKH noKAeH-huc 3aKOHOMepHOCTH npouecca TeqeHH8 peaKUHii bo BpeMa CBapKH npeACTaBAaioT coSofl oCHOBaHHe AAa TeopeimecKoro pacneTa onra-MaALHoro cociaBa h toaihhhu oGoaomkh sacktpoa- Pod elektro prevodno žlindro pretaljena varilna žica za električna talilna varjenja DK: 669.187.6 669.046.582 ASM/SLA: D 8 p, k 1 d Pavel štular V članku je opisan razvoj varilne žice, ki je bila izdelana iz ingotov, pretaljenih pod elektro prevodno žlindro z dodatkom ferotitana kot inoku-latorja za varjenje nizkoogljičnih jekel po postopkih (pol)avtomatskega obločnega varjenja pod praškom (EPP) v zaščiti C02 in pod elektroprevod-no žlindro (EŽ). Navedeni varilni načini so izredno gospodarni, toda zaradi njihove relativno velike talilne zvarne kopeli je struktura zvara izrazito grobo zrnata in zato zarezna žilavost relativno nizka. Z ustreznim dodajanjem ferotitana je bila dosežena finozrnata kristalizacija relativno velikih zvarnih talin in s tem znatno višja zarezna žilavost zvarov pri neizpremenjenih ostalih mehanskih karakteristikah, kar je v članku razvidno iz primerjalnih podatkov z mehanskimi karakteristikami zvarov, varjenih z običajno varilno žico. 1. UVOD Pri študiju tehnoloških, fizikalnoikemičnih, metaloznanstvenih in elektriških problemov avtomatskega električnega varjenja pod žlindro (1), (2), (3), (5) smo uporabili variantni postopek varjenja pod žlindro, t. j. pretaljevanje pod žlindro za poizkus razvoja varilne žice (elektrode) za različna avtomatska električna varjenja pod praškom, pod žlindro, v zaščiti C02 itd. (4), (6), (7), (8). Vsako električno talilno varjenje je pravzaprav mikroelektro-metajlurški postopek pretaljevanja kovine, avtomatsko električno varjenje pod žlindro pa ima tudi za makroelektro-metalurgijo pretaljevanja kovin izreden pomen. Varjenje, ki ima v mnogočem svoje osnove v metalurgiji, s postopkom pretaljevanja pod žlindro oplaja kot mlajša tehniška panoga metalurgijo s tem, da ji nudi pomemben način pretaljevanja kovin, posebej jekla za posebne namene. »Makro« pretaljevanje pod žlindro v sodobni metalurgiji zadnjih 10 let v primerjavi z elektro pretaljevanjem določenih vrst jekel v vakuumski obločni peči ali elektro pretaljevanjem v plazem-ski peči, oziroma v peči na elektronski snop ni Dr. Pavel Štular, dipl. ing. Direktor Zaivoda za varjenje SRS, Ljubljana, Ptujska 19 samo enakovreden postopek, ampak celo kvalitetno prekaša omenjene ostale sodobne načine pretaljevanja (9), (10). Kot je znano, so izumili električno varjenje pod žlindro in iz njega še električno pretaljevanje pod žlindro (EPŽ) na Patonovem institutu za varjenje v Kijevu 1.1957 (11). V Jugoslaviji smo pričeli z uvajanjem tehnologije varjenja in pretaljevanja pod žlindro na Zavodu za varjenje v Ljubljani 1.1962, t. j. 5 let po izumu, z razvojem in raziskavami pa smo se pričeli ukvarjati 1.1964. Od tega časa pa do danes nismo osvojili samo tehnologije, prenesli smo jo v prakso, razvili praške, dodajni material, odkrili nove fenomene in izdelali prvo polindustrijsko napravo za tovrstno varjenje za Institut tovarne D. Dakovič v Slavonskem Brodu (12). Na metalurškem področju pretaljevanja pod žlindro v SFRJ zasledimo prve raziskovalne rezultate 1.1971 (13) na Metalurškem institutu v Ljubljani. V svetu pretaljujejo na ta način jeklene bloke, težke nekaj deset ton, pri nas pa je v zadnjih dveh letih z uspehom uvedla to tehnologijo v metalurško prakso prva Železarna Ravne s pomočjo Metalurškega instituta. 2. POMEN PRETALJEVANJA POD ŽLINDRO ZA METALURGIJO, VARJENJE IN VARJENE KONSTRUKCIJE Danes je splošno poznano, da je kvaliteta kovine za varjeno konstrukcijo odločilnega pomena. Količina nečistoč z nizkim tališčem, plinov in nekovinskih vključkov v jeklu, kakor tudi homogenost njegove strukture, v veliki meri vplivajo na odpornost jekla proti toplotnim deformacijam in strukturnim spremembam pri varjenju. V primeru varjenih konstrukcij in zelo debelih pločevin, kjer imamo opravka s trodimenzionalni-mi napetostmi, sta čistoča in homogenost v strukturi jekla posebno važni. V tem primeru mora biti jeklo izotropno, z minimalnimi plastičnimi lastnostmi, ne samo vzdolžno in prečno na smer valjanja, ampak tudi po debelini; poleg tega mora biti to jeklo odporno proti krhkosti v hladnem. Navesti bi mogli številna raziskovalna dela v svetu, kjer se ukvarjajo s problematiko čistosti in homogenosti kovin za varjene konstrukcije. Z navedenim pa ne trdimo, da je treba specialno čista jekla uporabljati za vsako varjeno konstrukcijo, ampak samo tam, kjer je ekonomsko in tehnično opravičljivo. Na primer: navadno Siemens-Martin jeklo ustreza pri izdelavi bager j ev in goseničarjev, toda če bi jih stalno uporabljali pri zelo nizkih temperaturah, bi moralo biti jeklo čistejše, da bi bilo bolj odporno proti krhkemu lomu; podobno je s posodami, ki imajo zelo debele stene in delajo pri zelo visokih temperaturah in visokih pritiskih, n. pr. nekateri parni kotli, ohišja nuklearnih reaktorjev itd. Gre pa tudi še za nejasne in neugodne strani »čiste kovine«. Bolj kot je kovina čista, manj fino je zrno, ker je zmanjšano število centrov strjevanja in rekristalizacije. Znano je npr., da je vari-vost nerjavnega jekla, pridobljenega pri električnem pretaljevanju v vakuumski peči, slabša. Prav tako ni še pojasnjen vpliv čistoče določenih jekel na trajnost varjenih spojev. Vsekakor pa je v splošnem bolje uporabljati čista jekla, predvsem pri uporabi postopkov talilnega varjenja. Eden od možnosti uporabe »specialne elektro metalurgije«, tj. pretaljevanja pod žlindro, je tudi izdelava elektrod in žic, tj. dodaj nega materiala za varjenje. Cim bolj je dodajni material čist, tem manj škodljivih elementov bo v zvaru, npr. žvepla in fosforja. Pri tem je izdelava elektrod in žic dražja, toda kvaliteta zvarjenih spojev boljša, kar je posebnega pomena za specialna in legirana jekla ali za bolj obremenjene varjene konstrukcije, pri katerih je važna predvsem tudi visoka žila-vost zvarjenih spojev. 3. NAMEN RAZISKAVE Ker je talina kovine pri postopku pretaljevanja prav tako kot pri postopku varjenja prekrita s talino žlindre, v kateri se dodajni material odtaljuje, so s tem dane možnosti za rafinacijo kovine in dodatno legiranje kot tudi za vnašanje inokulator-jev, tj. kalilotvorcev. Osnovni namen raziskave je bil v tem, da med pretaljevanjem v kokilo eksperimentalno določimo optimalne pogoje, s katerimi bomo dosegli maksimalni efekt vpliva inokulatorjev. V glavnem smo pričakovali: — vpliv na zrnatost pretalj enega ingota — vpliv na mehanske karakteristike vara; predvsem smo zasledovali spremembe žilavosti in deloma vpliv na statične mehanske karakteristike pretalj enega materiala. Menili smo, da bi iz ingotov, ki bi v teh pred-poskusih dali dobre rezultate, lahko izdelali žico, s katero bi dosegli boljše mehanske lastnosti zvarov pri varjenju v različnih tehnikah varjenja. Žica z inokulatorji je predvsem zanimiva za postopke varjenja, ki »delajo z veliko talino« in so zato zvari grobo kristalinični ter imajo sorazmerno nizke žilavosti: EPP, C02, ročno obločno varje- nje z elektrodami večjih premerov itn., torej za postopke, ki se v praksi zaradi ekonomske upravičenosti iz dneva v dan vedno bolj uveljavljajo. če bi uspelo z vnašanjem inokulatorjev razviti žico, ki bi pri ekonomsko zanimivih postopkih varjenja dala zares ugodnejše rezultate, bi s tem uspelo razviti sodobne in perspektivne dodaj ne materiale za varjenje, ki bi zadovoljili tako ekonomske kot tudi tehnološke zahteve. 4. OPIS PREIZKUSOV V kokilo z rahlo koničnimi zidovi višine 260 mm ali v kokilo kvadratnega presega smo talili žico z naslednjimi pogoji: žica 0 = 2,5 mm Ivar = 650 A s + polom na elektrodi Uvar = 32—44 (odvisno od elektroprevodno- nosti taline praška) vžice = 8,6—9,4 m/min količina hladilne vode = 5—6 l/min začetna količina praška = 5 g/cm2 osnovne ploskve ingota Ferolegure smo dodajali direktno na talino žlindre v enakomernih časovnih presledkih (30 s), v točno določenih količinah (1,2; 2,4; in 4,8 g FeTi v prahu, zavitega v filtrirni papir). Opravili smo tudi poskuse, da smo v jekleno cevko, ki je imela podobno kemično sestavo kot žica, ki jo pretaljujemo, dali ustrezno količino FeTi v prahu, nakar smo cevko montirali v kokilo in pustili, da se je med procesom varjenja odtalje-vala z naraščanjem nivoja taline žlindre. Slaba stran tega postopka je v tem, da se kaj rado zgodi, razlogi so različni, da v določenem trenutku zdrsi vsa količina legiranega dodatka v talino. Poskušali smo tudi z drugimi postopki dodajanja ferolegur; dodajanje z vpihavanjem s pomočjo argona direktno v kovinsko talino, dodajanje v mešanici s praškom za varjenje, vendar je iz praktičnih razlogov še najbolje uspevalo legiranje po prvem opisanem načinu. Zelo dobre rezultate, enakomerno legiran zvar, smo dobili z legiran jem preko aglomeriranega praška, katerega smo dodajali med pretaljevanjem. Tak način bi bil zelo zanimiv pri praktičnih industrijskih pretaljevanjih, medtem ko je za laboratorijske metode nekoliko neprikladen, ker je priprava ene šarže prašika (0,5 kg) precej zamudno delo. Tudi za primerjavo rezultatov je zadeva komplicirana, ker kot vezivo dodajamo še vedno steklo in s tem takoj nastanejo sicer dobro prevodni, vendar komplicirani kemični sistemi žlinder. Kot legirani dodatek smo izbrali ferotitan, ki na prehodu skozi talino žlindre že reagira, nastajajo titanovi nitridi, karbonitridi in oksidi, ki imajo že kalilotvoren karakter. Ko so bili rezultati poskusov večkrat potrjeni, je bila izdelana »receptura« za ožji izbor ingotov, katere smo preko vali v palice 0 10 in jih nato potegnili v žice 0 4 ali manj, da bi napravili s tako izdelano žico še varilno tehnične preizkuse. 5. RAZISKANI MATERIALI 5.1. Žica Za vse preizkuse v raziskavi smo uporabili žico EPP 2 0 2,5, izdelek Železarne Jesenice. Kemična sestava žice je naslednja: C °/o Si % Min % S °/o P % 0,09 0,04 1,10 0,022 0,018 Ker smo spremljali predvsem koncentracijo Ti v zvaru, smo namenoma izbrali žico z nekoliko višjo vsebnostjo Mn, razvili pa smo praške, ki so glede prigora ali odgora mangana skoraj nevtralni. 5.2. Praški Kot osnovne komponente za izdelavo naših praškov smo uporabljali kalcit, kremen, rutil ter jedavec v prahu. Vse surovine so tehnične iin zmlete v prah granulacije, ki se najpogosteje uporablja pri izdelavi elektrodnih plaščev. V glavnem smo uporabljali taljene praške, deloma sintrane praške in le redko aglomerirane, čeprav menimo, da bi pri polindustrijskem načinu izdelave take žioe ravno aglomerirani praški imeli velik pomen zaradi možnosti enakomernega legi-ranja ingota. Seveda bi morali ravnovesne pogoje še posebej določiti. Poskusi, da bi z dodajanjem praška med varjenjem, kateremu bi dodali določeno količino ferotitana, dosegli enakomernejšo koncentracijo tega elementa v ingotu, niso bili uspešni, ker je zaradi razlik v gostoti in zrnatosti prišlo do zbiranja ferotitana na dnu posode s praškom, še zlasti v primeru mešanja s taljenim praškom. Aglomeriran prašek ima v tem pogledu znatne prednosti, moramo pa pred mešanjem z vodnim steklom ferotitan pasivizirati. 5.3. Razviti sistemi praškov Ca0-Si02-Ti02-CaF2 Ker za praktično pretalj evanje mora talina praška imeti ustrezno električno prevodnost, se nismo mogli zadovoljiti samo s teoretično ugodnimi sestavinami, ampak smo morali zadovoljiti tudi praktično zahtevo prevodnosti taline. Praški so bili sestavljeni na dveh osnovnih sestavah, in sicer: — praški na osnovi monokalcijevega silika-ta in — praški na osnovi di-kalcijevega silikata. Del molekul silicijevega dioksida smo postopoma zamenjali z ekvivalentnim delom titan dioksida in smo na ta način dobili vrsto praškov. Za ugodnejše tališče in boljšo prevodnost smo stehio-metričnim mešanicam na 1 gram mol CaO dodajali vedno 1 mol jedavca. Količine so bile stehiometrično preračunane z ozirom na rezultate kemičnih analiz komponent. Delna zamenjava Si02 s Ti02 je imela osnovni namen preprečevati premočno oksidacijo titana pri prehodu fero-titana skozi plast žlindre v smislu zakona o delovanju mas, istočasno pa naj bi preprečila tudi premočno odstranjevanje oksidov titana iz taline kovine, ker nam fino dispergirani TiOz lahko služijo tudi kot inokulatorji. 6. RAZISKAVE NA PRETALJENIH INGOTIH Vsak ingot smo prežagali po vzdolžni osi, nakar smo ga obrusili in polirali ter ocenili videz makro strukture — rast dendritov — in makro kristali-ničnost. Odvzeli smo vzorec približno na sredini ingota, kjer smo menili, da se je proces že stabiliziral, in določili mikro velikost kristalnih zrn. Z večjimi povečavami smo mikroskopsko kvalitativno ocenjevali tudi Vključke. Nekatere med njimi smo skušali tudi indentificirati s pomočjo mikro fizikalno-kemičnih metod (mikrosonda, elektronska difrakcija). Glede mehanskih preiskav smo vedno merili žilavost vzorcev v pretaijenem stanju in žilavost normalizirainih vzorcev. Pri nekaterih kombinacijah pretaljevanja je normalizacija izredno dvignila žilavost (celo do 30 kpm/cm2 epruveta DVM). Žica iz takega materiala bi bila, recimo, zelo zanimiva za varjenje korenskega zvara v primerih, ko se nato vari še temenski varek z večjo količino vnesene toplote: tandem varjenje, koren v zaščiti C02 in teme varjeno EPP, kar v mnogih tovarnah redno uporabljajo pri serijski proizvodnji elementov nosilnih varjenih konstrukcij (krožni zvari na tlačnih cevovodih hidrocentral itd.) Vsebnost Mn v dodajnem mat.(ut. '£) Slika 1 Področja patentne zaščite za žico (elektrodo) pri obločnem varjenju v zaščiti C02 z ozirom na vsebnost dezoksidan-tov (Si, Mn) Fig. 1 Patented wire compositions (Si, Mn) for gas shielded are vvelding Zilavostne preizkušance smo izdelali po predpisih DVM — okrogla zareza (20° C) Rezultati meritev žilavosti so bili tudi v skladu z meritvami zrnatosti. Zarezne žilavosti vseh serij in kombinacij so bile med 0,5 in 15 kpm/cm2. Rezultati žilavosti pretaljenih vzorcev po normalizaciji v peči (920° C/20 min) pa so bili pri vseh serijah preizkusov in kombinacij med 14 in 28 kpm/cm2. 7. KONČNE RAZISKAVE Z IZBRANIMI ŽICAMI Vse raziskave izbranih žic smo izvedli primerjalno z žico, ki se v praksi redno uporablja. Varili smo enosilojno z obeh strani na pločevini 20 mm — I zvar po postopku EPP. Cisti zvar smo izvedli po JUS C.H3.011, tabela 5 (vrednosti, ki so določene za premer elektrode 0 10 mm). Mehanske lastnosti zvara, varjenega enoslojno, so bile določene v smislu norme SSSR ON — 163 (Metal šva i svarnogo soedinenija), medtem ko so bile mehanske karakteristike zvara določene po JUS C.H3.011, s to razliko, da smo izdelali žilavost-no epruveto v skladu s predposkusi z U-zarezo. 7.1. Uporabljeni materiali 7.1.1. Osnovni material pločevina — 20 mm kvaliteta — C 0445 V Mehanske lastnosti Meja plastičnosti Trdnost kp/mm2 kp/mm2 Raztezek 5 d % Kontrakoija % 36 47 28 61 Upogibni kot D — 2 a — 180° varivost določena po JUS in dobra C.T3.051 : preizkušena Kemična analiza: C % Si % Mn "A ) s% P % 0,17 0,18 0,53 0,019 0,017 T 20° C 0° C — 20° C — 40° C ak (DVM) no 79 kpm/cm2 6,2 5,1 7.1.2. žica (primerjalna) EPP 2, 0 4 mm, Železarna Jesenice, rahlo po-bakrena Kemična analiza: C % Si % Mn °/o s % P% 0,10 0,05 1,04 0,022 0,016 Žica je po svoji kemični sestavi zelo podobna analizi žice 0 2,5, s katero smo izdelali pretaljene ingote. Menimo, da bo zato efekt dolegiranja in inokulatorjev v primerjalni žici toliko bolj izražen (glej poglavje 5.1). 7.1.3. Prašek (primerjalni) EP — 10 izdelek Železarne Jesenice. Karakteristike praška: Zrnatost po Tylerju: 12 X 48 (0,3—1,4 mm) Oznaka po IIW-IIS: 11 ay 496 k = 0,07 za izračun globine uvara iz zveze a = k / , pri uporabi (+) pola na žici V U2v 7.2. Pogoji varjenja 7.2.1. Varjenje I-zvara z obeh strani na 20 mm pločevini Ivar = 800 A ± 30 A vvar = 40 cm/min Uvar = 32 V ± 1 V a = 13—14 mm 7.2.2. Varjenje čistega zvara; pogoji za posamezen varek: Varka na stiku z osnovnim materialom (2) I = 350 A U= 36 V v = 55 cm/min a = 3—4 mm Krovni varki: (4) I =500 A U = 35 V v = 35 cm/min a = 8 mm 7.3. Mehanske karakteristike zvara 7.3.1. Varjenje z enim varkom Žica Meja plastičnosti kp/mm2 Trdnost kp/mm2 Raztezek L=5d % Kontrak' cija % EPP —2 p 3 —II* p 3 IV* p 4 III* 43,6 39,9 42,1 41,6 56,8 48.2 54.3 55,8 28 31 27 28 58 63 54 50 * — razvite žice na osnovi rezultatov raziskave Zarezna žilavost (kpm/cm2 po DVM) pri varjenju z enim varkom žica 20° C 0°C — 20° C — 40°C EPP —2 p 3 —II* p 3 —IV* p 3 —III* 10,2 13,7 10,4 12,2 8.4 10,1 9.5 11,0 6,5 7.7 7,2 6.8 4,7 6,1 5,0 5,6 * — razvite žice na osnovi rezultatov raziskave 7.2.3 Varjenje čistega vara po JUS C.H3.011 Žica Meja plastičnosti kp/mrn2 Trdnost ikp/mrn2 Raztezek L=5d % Kontrak cija % EPP — 2 39,8 48,6 34 62 P3 — II* 36,7 46,2 33 65 P3 — IV* 40,6 51,2 29 60 P 3 — III* 39,2 51,5 30 58 * — razvite žice na osnovi rezultatov raziskave Zarezna žilavost (kpm/cm2 po DVM) pri varjenju čistega vara Žica 20° C 0°C — 20° C — 40° C EPP —2 14,5 12,0 9,4 8,2 p 3 —II* 17,8 15,6 12,1 9,4 p 3 —IV* 15,6 16,2 14,1 10,7 p 3 —III* 18,2 16,0 15,5 9,8 * — razvite žice na osnovi rezultatov raziskave 8. POSKUS IZDELAVE ŽICE ZA VARJENJE V ZAŠČITI C02 Enak postopek, ki smo ga doslej uporabili, je zanimiv tudi za razvoj žice za varjenje v zaščiti C02. Posebnost tega razvoja je v tem, da moramo osvojiti žico z zadostno količino dezoksidantov (Si in Mn). Slika 1 prikazuje področja, ki so jih kot uporabna zaščitili s patenti. Zato smo poskušali pri pretaljevanju zadovoljiti to zahtevo na dva načina. 8.1. Pretaljevanje žice EPP-2 ter istočasno dodajanje FeMn, FeSi in FeTi ter 8.2. Pretaljevanje žice VAC 60 z dodajanjem FeTi Docela o uspehu lahko govorimo samo za poskuse 8.2., kar si pa razlagamo tako, da je pri dodajanju FeMn in FeSi skozi žlindro prišlo do vrste dodatnih reakcij in smo zato imeli v varu preveč inokulatorjev in drugih nečistoč ter zato relativno slabe žilavosti. Pri pretaljevanju žice VAC 60 in z dodajanjem ferotitana pa smo dobili rezultate, ki so precej analogni opisanim poskusom varjenja po postopku EPP. Ta ugotovitev velja za primerjavo lastnosti žice VAC 60 z žico, ki smo jo dobili iz ingota po pretaljevanju žice VAC 60 z dodajanjem ferotitana. 9. ZAKLJUČKI Na osnovi dobljenih rezultatov lahko napravimo naslednje zaključke: — s pretaljevanjem pod elektro prevodno žlindro (EPŽ) ter s pravilno dodano količino ferotitana se lahko izdelajo ingoti, ki vsebuje inokulatorje — ugotovili smo, da so inokulatorji v ingotu titanove spojine in sicer titanovi nitridi dn karbo-nitridi — delovanje inokulatorjev se manifestira v fi-nozrnatosti kristalne strukture ingotov po strjevanju taline — mehanske lastnosti zvarov, ki jih zvarimo po postopkih, ki imajo veliko talino, dajejo zvare z relativno precej boljšimi mehanskimi karakteristikami kot pri uporabi žice sorodne sestave, vendar brez inokulatorjev — naknadna normalizacija zvarov, vodi v primeru uporabe žice z inokulatorji k še znatnejšemu izboljšanju mehanskih karakteristik (zlasti žilavosti) — dodatek inokulatorjev daje izrazito pozitivne rezultate v relativno ozkih mejah, ki se jih pri izdelavi žic moramo strogo držati — postopek dodajanja ferotitana skozi talino žlindre ni preprost proces legiranja taline, ker pri tem postopku ferotitan reagira s taline žlindre. Pri tem nastajajo tudi spojine z visokim tališčem, ki se v finodispergiranem stanju porazdele v talini kovine in delujejo kot ikalilotvorci. 10. ZAHVALA Delo sta omogočila znanstveno - raziskovalni sklad Slovenije »Boris Kidrič« in znanstveno-razi-skovalni sklad Zavoda za varjenje, za kar obema iskrena hvala. Prav tako gre prisrčna zahvala tudi vodji tehnološkega oddelka dipl. ing. Ivanu Limplu s sodelavci za pomoč pri izvedbi tega dela. Literatura 1. P. Štular: Einfluss des Titans beim Elektroschlacken-Schweissen von StaM, Schweissen und Schneiden, (Diis-seidorf) Nr. 6/1967. 2. P. Štular: Vpliv titana in sistema praškov Ca0-Si02-Ti0r CaF2 na metalurške in mehanske lastnosti zvarnih spojev pri elektro varjenju pod žlindro; disertacija na Fakulteti za strojništvo in ladjedelništvo Univerze v Zagrebu; junij 1969 3. P. Štular: The influence of titanum and flux compo-sition on the matoh itoughness of welds at the structural electroslag welded steels; IIS/IIW Doc. Comm. XII-498-69 in Varilna tehnika, št. 3/1969 (Vpliv titana in sestave praškov na žilavost zvarov na konstrukcijskih jeklih, varjenih pod žtfindro) 4. I. Limpel, P. Štular: Poizkus razvoja žice z vsebnostjo inokulatorjev; Zavod za varjenje, 1969; poročilo o raziskovalnem delu za znanstveno-raziskovalni sklad SRS »Boris Kidrič« 5. P. Štuilar: Vpliv toplotne obdelave na zarezno žilavost pri varjenju fino zrnatih jekel. Varilna tehnika št. 3/1970 6. P. Štular: The influence of titanium inoculators in weld-ing wire on notch toughnesis in C02 — UP-ES welding; IIS/IIW Doc. Comm. XII-B-103-72 in Varilna tehnika, št. 1/1972 (Vpliv titansikih inokulatorjev v varilni žici izdelani po postopku elektro pretaljevanja pod žlindro na zarezno žilavost pri varjenju ber einige Legieruingseffekte beim Schvveis-sen, Schweisstechnik (Wien) H. 8/1973 9. M. VVahlster, A. Choudhury, K. Forch: Einfluss des Umschmelzens nach Sonderverfahren auf Gefiige und einige Eigensohaften von Stahlen; »Stahl und Eissn« 88 H. 22/1968 10. W. Holzgruber, E. Plloakinger: Metalungischen und verfahren teohnische Grundlagen des Elektroschlaoke-Um-schmelzens von Stahl; »Stahl und Eisen«, H. 12/1968 11. B. E. Paton, E. J. Medavar, V. Lataš: Avtomatičeskaja svanka št. 11/1958 12. I. Vipaljac: Praktična primjesna postupka zavarivanja pod troskom u radionioi; Zavarivanje, Zagreb, št. 1 in 2/1973 13. B. Koroučic: Vpliv elektro pretaljevanja pod žlindro na kvaliteto jekla za krogijične ležaje (OCR 4 ex Sp); Zele-zarsiki zbornik, št. 4/1971. ZUSAMMENFASSUNG Auf Grund der Untersuchungen und der Entwicklung des Elektroschlackenschweissens, haben wir das Elektro-schlackeumschmelzverfahren fiir die Entwicklung der Schvveissdrahte angewandt. Aus den erschmolzenen Blocken haben wir Schvveissdrahte gefertigt, vvelche fiir bestimmte Schweissverfahren, bei denen die Schvveiss-schmelze relativ gross ist (zum Beispiel, fiir das Unterpul-verschweissen, fiir das Schutzgasschvveissen mit C02, fiir das Elektroschlackenschweissen u. s. w.), interessant sein konnten. Aus einer so grossen Schmelze entsteht ein Schweissgut mit relativ grobem Gussgefiige und niedriger Zahigkeit. Mit dem Zusatz eines Inokulators (Ferrotitan) in die Schlackenschmelze haben wir eine feinkornige Kristallisation der relativ grossen Schweissschmelzen verursacht und damit die Zahigkeit verbessert. Ferrotitan ist durch die Schlackenschmelze zugegeben worden. Titan reagierte im erheblichen Masse mit der Schlackenschmelze, und ist in die Stahlschmelze nur zum Teil im elementaren Zustand und zum Teil in Form der Verbindungen iibergegangen. Ein positiver Einfluss bestimmter Menge von Ferrotitan, als Inokulator, im Schvveissdraht, ist damit bewiesen vvorden. Im Artikel sind Vergleichsergebnisse der mecha-nischen Eigenschaften des Schweissgutes, nach den er-vvahnten Schweissverfahren, mit iiblichen und nach dem beschriebenen Verfahren erzeugten Schvveissdrahten an-gegeben. Es ist verstandlich, dass fiir eine okonomische Erzeu-gung der Schvveissdrahte im ESU Verfahren, Industriean-lagen zur Verfiigung sein miissen, um die laboratorischen Ergebnisse in die halbindustrielle und industrielle Praxis einfiihren zu konnen. SUMMARY Investigating and developing of the electroslag welding process enabled that a similar process of electroslag remelting for vvelding wire manufacturing vvas applied and developed at the Institute of Welding in Ljubljana. The remelted ingots were used in manufacturing the vvelding vvire vvhich can be applied in vvelding a relatively big molten pool, i.e. automatic submerged vvelding, gas shiel-ded are vvelding, electroslag vvelding, etc. Such a big molten pool, i. e. automatic submerged processes, vvhere occur vvelding, gas shielded are vvelding, electroslag vvelding, etc. Such a big molten pool causes a relatively coarse grain strueture (čast strueture) of the vveld vvhich has therefore a lovv noteh toughness. Additions of inoculator (ferrotitanium) in the slag melt causes a fine grained crystallization of relatively big molten pools, thus improv-ing the noteh toughness. The adding of inoculator vvas solved by adding the ferrotitanium through the layer of molten slag, thus ferrotitanium reacted vvith the molten slag and came into the molten metal partially in elementary form and partially in form of compounds. Doubtless, addition of ferotitanium as an inoculator has a positive influence. Comparative results of mechanical properties of vvelds vvelded by previously mentioned me-thods using once usual vvelding vvires and then the vvires manufactured by electroslag remelting are cited in the paper. To justify economically this manufacturing process for the vvelding vvire, the laboratory results must be trans-ferred into a semi- and industrial praxis. 3AKAIOTEHHE Ha OCHOBaHHH HCCAeAOBaHHH II pa3BHTHH 3AeKTpocBapKH noA 3AeKTpHMeCKO-npOBOAHMM UIAaKOM B HHCTHTyTe AAH CBapKH CAOBe-hhh b AioSAHHe ynoTpe6iiAH BapHauHOHHbiii cnoco6 nepenAaBKH noA 3ACKTpHqeCKH np0B0AH£>IM UIAaKOM C IieAblO AaAbHeftllierO VCOBCp-IIieHCIBOBaHHS CBapOak>com, AyroBaa CBapKa b 3amniHoiS aT.Moccjjepe C02, SAeKTpocBapica noA SAeKTpo-npoBOAHMM UIAaKOM h irp.) B TaKOM 6oAbiuoM pacnAaBe o6pa3yeTCH oTHoeHTeAbHo Kpyn-H03epHHCTCTB0e CBapO^HOe COeAHHeHHe, AHTOH CTpyKTypW, HH3KOH HaA,pe3HOH BH3K0CTH. IIpH AOSaBKe M0An4>HKai0pa (eppOTHTaHa) b pacnAaBAeHHLiS uiAaK noAyteHa MeAK03HepHHCTaa KpiiCTaAAii3aiiHa oiHocHieABHO 6oAtinHx CBapoeppoTH-TaHa Hcpc3 cAoit pacnAaBAeHHoro rnAaKa; TaKHM 06pa30M 6oAbmaa tacTB eppoTHTaHa bctynnaa b peaKiimo c iiLvanoM h toabko MeHb-maa *iacTb nepeuiAa b pacnAaBAeHHLiH MeTaAA hucth4ho b 3AeMeH-TapHOM COCTOSHHH, laCTHIHO b (JjOpMe COeAHHeHHH. HeocnopnMO AOKa3aHO n0A0>KHTeAbH0e BAHSHHe onpeAeAeHHOro KOAmecTBa AoSaBKH <}>eppoTHTaHa KaK HHOKyA»ra b CBaponiioft npo-BOAOKH. B CTaTbe npHBeAeHbi MexainraecKHe xapaKTepHCiHKH CBapoqHbix coeAHHeHidi cpaBHHBan 06biKH0BeHHBie cBapoMHbie npOBOAOKH c npo-BOAoKaMH yc0BepineHCTB0BaHHHe oroicaHHHM cnoco5oM. CaMO coGoh pa3yMeeTca, hto c 3K0H0MimecK0ft tomkh 3peHH* AAh npuroToBAeHHa CBapo I : I 0,173 0,186 0,199 21 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 31 : 4XXXXXXXX : 41 : 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 51 4XXXXXXXX 61 4XXXXXXXX 71 4 81 4XXXXXXXXXXXXXXXX 91 : 4xxxxxxxx : 101 : 4xxxxxxxxxxxxxxxx 111 : 4xxxxxxxx : 121 : 4xxxxxxxx : 131 : 4 : 141 : 4XXXXXXXX : 151 : 4 = 161 : 4 = 171 : 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 181 : 4XXXXXXXXXXXXXXXXXX*XXXXXXXXXXX> 191 : 4XXXXXXXXXXXXXXXX 2C1 : 4XXXXXXXX : 211 : + : 221 : 4 231 : 4xxxxxxxx : 241 : 4xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 251 : 4 : 26) : txxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 27| 4XXXXXXXX 281 4 291 4 301 4 311 I 07.02.7 3 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX»XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX I : 1 08.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX» I : I 12.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXJXXXXXXX I : I 10.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX I I : I 13.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX | I : I 15.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX» I : I 16.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX* I : I 17.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX»XXXXXXXXXXXXXXX I : I 22.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX»XXXXXXX I : I 24.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 1 I : I 24.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX» I : I 25.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX»XXXXXXX I : I 27.02.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX»XXXXXXX I : I 01.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXt I : I 01.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX» I = I 05.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX» I : I 05.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXX I I = I 06.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX»XXXXXXX I : I 06.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX l I .- I 09.C3.73 4XXXXXXXXXXXIXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXl I : 1 07.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX* I : I 08.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXJ 1 : I 08.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 1 09.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXJXXXXXXXXXXXXXXX I : 1 14.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX»XXXXXXXXXXXXXXX I : I 13.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX | 1 : 1 13.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX» I : I 16.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX» I = I 02.02.73 4XXXXXXXXXXX»XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX» I : I 02.03.73 4XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXJ I : I DATUM V SKM CL 0,125 0,0012 ENOTE ZMRf SKH IN ZK« SO PRIRODNE TOLERANCE. VSA ODSTOPANJA 00 TEH HEJ SC NESLUČAJNA. Slika 4 Na računalniku zrisana kontrolna karta X-Rp Fig. 4 Computer control graph X-Rp Pri analizi porazdelitve dobi tehnik poleg osnovnih statističnih podatkov (srednje vrednosti, standardnega odklona, histograma itd.) in rezultatov testa o obliki porazdelitve še odgovore na vprašanja: — ali obstaja realni razlog za mnenje, da je prišlo v procesu do nepredvidene spremembe, — ali je z namernimi spremembami proizvodnega postopka ali vložka dosežen želj eni cilj in — kakšne tolerance kakovosti lahko garantiramo pri obstoječem tehnološkem postopku. Na sliki 5 vidimo primer rezultata analize porazdelitve iz računalnika IBM 370. Rezultat analize porazdelitve vsebuje tudi podatke za risanje porazdelitve v verjetnostno mrežo. Uporaba verjetnostne mreže je pri statističnih analizah zelo praktična, ker nam omogoča hitro in neposredno grafično določanje srednje vrednosti, standardnega odklona in meje za katero koli območje statistične gotovosti. Za primer vzemimo litve na računalniku. Poleg zgoraj naštetih stati- prikaz mehanskih lastnosti jeklo litine Cl. 0545, ki stičnih parametrov lahko na sliki direktno odčita- jih kaže slika 6. Diagram je rezultat obdelave mo, kakšen riziko sprejemamo pri določenih podatkov določenega obdobja z analizo porazde- kakovostnih zahtevah kupca. 2ELEZARNA RAVNE — AOP OZNAKA: MSAP10 DATUM: 19.07.74 STRAN: 2 OBDELAVA: 1577 ANALIZA PORAZDELITVE OBDELAVA ZA: ANALIZO VREDNOSTI JEKLA C. 4732 (VCM01140) VRSTA MERITVE: % CR V KONČNI ANALIZI ŠTEVILO PODATKOV N = 224 SREDNJA VREDNOST X = 1,028 STANDARDNI ODKLON S = 0,0622 KOEFICIENT VARIACIJE V = 6,06 % SPODNJA MEJA X —3S = 0,8413 ZGORNJA MEJA X + 3S = 1,215 IZVEN SKRAJNIH MEJ (X + — 3 S) SO VREDNOSTI: PORAZDELITEV JE NORMALNA GAUSSOVA 0,779 0,810 0,841 0,872 0,904 0,935 0,966 0,997 1,028 1,059 1,090 1,122 1,153 1,184 1,215 1,246 10 20 —> F (%) 30 40 50 1,220 F (%) K (%) XX 1,8 1,8 XXX 3,1 4,9 XXXXXXXXXXXXX 12,5 17,4 xxxxxxxxxxxxx 13,4 30,8 xxxxxxxxxxxxxxxxxxx 18,8 49,6 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 21,4 71,0 xxxxxxxxxxxx 12,1 83,0 xxxxxxxxxxx 10,7 93,8 X X X X X 4,5 98,2 X 0,9 99,1 X 0,5 99,6 0,5 100,0 Fig. 5 Slika 5 MNOŽICE: 4 KODA: 8005 1,250 Computer results of the distribution analysis Iz računalnika dobljeni rezultat analize porazdelitve ZELEZARNA RAVNE ČI.0S45 Lg -52 Podatkov 1K MEHANSKE LASTNOSTI od jan.ŠS do avg. 71 LITE VZDOLZNE PROBE ZARJENE V OBRATU L ECENDA: -normalna porazdelitev s-—s nenormalna porazdelitev ---- premalo podatka/ 60 70 80 90 100 Itd /Ič TjČ KO 150 ISO 170 liSO 190 200 210 220 230 2(0 250 260 ^270 280 29cT~30} 310 320 330 3(0 -«- HB (t= 0,35) i 1b ife ~30 40 Ttd 60~ % % 90 loo -- 1 [kpm/cm1] t cf [V-] V[V.] Slika 6 Fig. 6 Mehanske lastnosti jeklene litine C1.0545 Mechanical properties of čl.0545 čast steel Omejitve: % C: 0,39—0,45 % Cr: 0,98—1,06 Število podatkov: 24 Pomembnost enačbe 99,9 % Koeficient determinacije se poveča za 0,78587 Koeficient determinacije 0,78587 Koeficient multikorelacije 0,88649 Standardna napaka odvisne spremenljivke 2,89708 Napaka za 95 °/o pomembno območje (± 1,96 S) 5,67827 aM = 285,6 — 77,5 °/o Cr/°/o C ± 5,7 kp/mm2 6. ISKANJE ZAKONITOSTI V TEHNOLOŠKEM POSTOPKU IN VZROKOV NEPRAVE KAKOVOSTI IZDELKOV Primerna uporaba matematične statistike pride močno do izraza pri iskanju vzrokov neprave kakovosti izdelkov in zakonitosti v tehnološkem postopku. Za to področje uporabljamo predvsem naslednje analize: — primerjavo vezanih množic, — primerjavo nevezanih množic, — analizo korelacije in — analizo regresije. Od naštetih vrst analiz dobimo največ informacij pri analizi regresije, in sicer: 2f. 2J5 2,6 -- VoCr/%C Slika 7 Primer rezultata analize regresije Fig. 7 Example of results of regression analysis — kateri parametri vplivajo na kakovost izdelka (ali kakšno drugo odvisno spremenljivko), — enačbo odvisnosti, — diagram ali nomogram odvisnosti, — v kakšni meri je determiniran vpliv neodvisnih spremenljivk na odvisno spremenljivko, — kako statistično pomembna je dobljena enačba, — kakšen je standardni odklon odvisne spremenljivke pri dobljeni enačbi, — kakšna je napaka enačbe in druge informacije. Na sliki 7 imamo prikazan rezultat analize regresije, pri kateri iščemo vpliv kemijske sestave na natezno trdnost določenega jekla. Poleg diagrama imamo še vse ostale informacije, ki nam jih nudi analiza regresije na računalniku. 7. POMEN IN UPORABA BANKE PODATKOV V SISTEMU AOP-TKR Uporaba metod matematične statistike je pri reševanju problemov v proizvodnji, kontroli in pri raziskavah izredno pomembna, praktično izvedljiva, učinkovita, pa samo z uporabo računalnikov. Razvoj uporabe statističnih metod lahko razdelimo v naslednje faze: I. Študij metodike, vzgoja kadrov in reševanje preprostejših nalog »peš« ali z običajnimi pisarniškimi računskimi pripomočki — kar kljub zelo omejenim možnostim zahteva posebno poznanje metod. NEUČINKOVITO DELO, MNOGO TRUDA ZA MALO REZULTATOV. II. Uvedba uporabe računalnikov za izvajanje analiz po ustrezno pripravljenih programih zelo poveča možnosti in približa metode matematične statistike širokemu krogu uporabnikov. Mogoče so obsežne analize na višji stopnji brez posebnega poglabljanja uporabnikov v metodiko izvajanja analiz. OZKO GRLO POSTANE PRIPRAVA PODATKOV. III. Organizirana AOP v sistemu integralne kontrole kakovosti s svojimi možnostmi neposrednega izkoriščanja bogatih zalog banke podatkov omogoča masovno uporabo matematično statističnih metod, ki postanejo osnovno orodje pri oblikovanju povratnih informacij. DOBRA ORGANIZACIJA — VELIKA UČINKOVITOST. Banka podatkov je torej logična posledica razvoja uporabe računalnika na področju uporabe matematično statističnih metod in hkrati uporabe računalnika na področju upravljanja kakovosti izdelkov. Formiranje banke podatkov na magnetnih trakovih zahteva uvedbo urejenega kontrolnega sistema, nove, za računalnik prirejene dokumentacije za zajemanje izvirnih podatkov in izdelavo potrebnih kontrolnih programov, s pomočjo katerih redno prenašamo vse podatke v banko podatkov. Izvirne podatke meritev v obratu, kemijskem laboratoriju in metalurških laboratorijih prenaša- (^Popravljanje ^ Lista napak RAČUNALNIK Slika 8 Polnjenje banke podatkov tehnične kontrole in raziskav Fig. 8 Filling of data bank for technical control and investi-gations Podatki o [DELOVNEM N. IN ŠARŽI MERITEV Slika 9 Struktura banke podatkov Fig. 9 Structure of data bank mo v enotno banko podatkov, tako kot to kaže slika 8. Zaradi racionalnejše zasedenosti eksternega spomina računalnika organiziramo banko podatkov strukturno. Na sliki 9 vidimo, kako na posamezno šaržo (ali delovni nalog) vežemo izvirne podatke meritev. Struktura se gradi na osnovi skupne številke delovnega naloga. Iz banke podatkov s pomočjo primernih programov zbiramo željene podatke. Podatke v računalniku v tabelarični obliki, tako da so pripravljeni za poljubno matematično statistično obdelavo. Pri zbiranju podatkov moramo na primernih obrazcih (parametričnih karticah) definirati: a) karakteristične podatke, kot: — vrsto jekla, — dimenzijo in dimenzijski razred, — stanje toplotne obdelave pri meritvi, — peč itd. b) obdobje (npr. zadnjih dveh let) in c) vrste meritev, ki jih želimo obravnavati (npr. kemijska sestava jekla, natezna trdnost in velikost zrna). Podatke lahko pred obdelavo prečiščujemo in dopolnjujemo s posebej pri raziskavi zbranimi podatki. Zbrane in prečiščene izvirne podatke v računalniku lahko: a) izpišemo v tabelarični izvirni obliki in (ali) b) obdelujemo z: — risanjem kontrolne karte, — analizo porazdelitve, — analizo primerjave vezanih množic, — analizo primerjave nevezanih množic, — analizo korelacije ali (in) — analizo multiregresije. Slika 10. kaže shemo uporabe banke podatkov. Pri matematično statističnih analizah z uporabo banke podatkov odpade zamudno zbiranje podatkov. To pomeni, da lahko dobi raziskovalec ali tehnolog v nekaj minutah ali urah (odvisno od zasedenosti računalnika) izpisane izvirne in (ali) z matematično statističnimi analizami obdelane podatke tistih meritev, ki so bile v preteklosti že KONTROLNE KARTE in tab. izpis podatkov ANALIZA PORAZDELITVE PRIMERJAVE VEZANIH IN NEVEZANIH MN ANAUZA KORELACIJE IN REGRESUE L ^ Slika 10 Uporaba banke podatkov za matematično statistične analize Fig.10 Use of data bank for mathematical statistic analyses opravljene. S tem prihranimo veliko časa, še posebej pa pospešimo tisto fazo raziskav, kjer analiziramo obstoječe podatke. Banko podatkov lahko hitro in učinkovito upo-izdelkov in polizdelkov ter pri raziskavah zakonitosti v tehnološkem procesu. 8. SKLEPI Uporaba računalnika pomeni nov napredek v razvoju upravljanja kakovosti. Mesto avtomatske obdelave podatkov v integralni kontroli kakovosti rabi jamo pri analizah nivoja in nihanj kakovosti je v sistemu povratnih informacij, pri čemer ima obdelava na računalniku nalogo, da vsebinsko bogati in širi obseg povratnih informacij. Sistem avtomatske obdelave podatkov za upravljanje kakovosti obsega področja obdelav informacij neuspele proizvodnje, analiz nivoja in nihanj kakovosti izdelkov, raziskave zakonitosti v tehnološkem procesu in vzrokov neprave kakovosti izdelkov z uporabo matematično statističnih analiz na računalniku. Obravnavani informacijski sistem predstavlja solidno osnovo za bolj množično uporabo računalnika in matematično statističnih analiz na področju reševanja tehnološke, kontrolne in kakovostne problematike. Sistem je zgrajen tako, da ga lahko razvijemo in dopolnjujemo z novim vrstami obdelav podatkov in novimi matematičnimi metodami. Literatura 1. J. Rose: Survey of Cybernetics, Books LTD, London (1969) 2. Savas: Computer Control Inidustrial Processes, Mc Graw — Hiil, London (1971) 3. E. Yourdon: Design of On-line Computer System, Pren-tice-Hall. INC, New Jersey <1972) 4. J. Rodič, J. Segel: Izvajanje metod matematične statistike z razpoložljivimi računalniškimi programi, Višja šola za organizacijo dela, Kranj (1974) 5. J. Segel: Uporaba računalnika pri obdelavi informacij za upravljanje kakovosti, Organizacija in kadri, Kranj (1974), 4, st. 327-335 ZUSAMMENFASSUNG Die Anwendung eines Computers stellt einen neuen Fortschritt in der Entwicklung der Oualitatskontroller dar. Die automatische Datenbearbeitung hat in der integralen Oualitatskontrolle ihren Platz im System der Riickinforma-tionen. Die Aufgabe der Datenbearbeitung am Computer ist, den Umfang der Riickinformationen, inhaltlich reicher und breiter zu machen. Das System der automatischen Datenbearbeitung in der Oualitatskontrolle umfasst das Gebiet der Informationen iiber die Fehlproduktion, die Analysen iiber das Niveau und die Oualitatsstreungen der Erzeugnisse, Untersuchun-gen der Gesetzmassigkeiten im technologischen Verfahren und der Ursachen der nichtgerechten Oualitat der Erzeugnisse, mit der Anvvendung der mathematisch-statistischen Analysen am Computer. Der behandelte Informationssystem stellt eine zuver-lassige Grundlage fiir eine massenhafte Anvvendung des Computers und der mathematisch-statistischen Analysen auf dem Gebiet der Losung der technologischen Kontroll-und Oualitatsproblematik. Das System ist so ausgebaut, dass es mit neuen Reihen der Datenbearbeitung, und neuen mathematischen Methoden, entwickelt und erganzt werden kann. SUMMARY Application of computer represents a new advance in controlling the quality of products. Basis of automatic treatment of data in an integral control is the system of back informations. The computer treatment enables richer and broader extent of back informations. The system of automatic data treatment in controlling the quality includes the data treatment of unsuccessful production, analyses of the quality level of products and its oscillations, investigations of rules in the technological process and of reasons for unadequate quality, using sta-tistical methods adjusted for the computer treatment of data. The presented information system is a good basis for a more intensive use of computer and of mathematical sta-tistics in solving problems of technological processes and quality control. The system is composed so that it can be further developed and supplemented with new ways of data treatment and new mathematical methods. 3AKAIOTEHHE IlpHMeHeHHe cieTOiKa b pa3BHTnn ynpaBAemia naA KaqecTBOM npeACTaBAHeT co6oit AaAbiicuuiHii nporpecc stojo pa3BHraa. B jjHTe-rpaABHOM KOHTpoAe Ka-ieCTBa uenipaALHoe mccto hmcct CHCTCMa B03BpaTHLix HHcJiopMauiiii, npime.u 3aAaya o6pa6oTKH Ha ™™ne COCTOHT B OOorameHHH H paCUIHpeHHH o6ieMa B03BpaTHMX hh4>op-MauHH. CHCTeMa aBTOMaTHqecKOii o6pa6orKH AaHHHx aah ynpaBAe-hhh HaA Ka>jecTBOM o6xBaxtiBaeT oSAacTb HH<}>opMamiii HeyAaopMamfft npeACTaBAaeT co6oft coahahoc ocnoBaHiie aaa Bce 6oAee mnpoKoro nphmehehhe ctjc-ranca h siate.matjmecko-ctathctinieckoro ahaah3a B oČAacTH BLiacHeiiHa TexH0A0n«eCKHX, KaiecTBeHHbix h KOHTpoAb-HWX npoSAeMOB. CucTeMa pa3pa6oTana TaK, ito n03B0AaeT AaAbHeiiiuee pa3BHTHe h aonoahehhe c hobumh bhabmh o6pa6oraHbix aahhbix h c hobumh MaTeMaTimecKiiMH MeroAaMH. Tehnične novice Dodajni material za varjenje konstrukcijskih jekel s povišano odpornostjo proti atmosferski koroziji, ki ga proizvaja železarna Jesenice Ivan Mesec Miha Stojan I. UVOD Navadna konstrukcijska jekla, ki so stalno izpostavljena delovanju atmosfere, so podvržena procesu oksidaoije, kar vodi do počasnega propadanja, oziroma okvare, če jekla niso na neki način zaščitena. Najenostavnejši način zaščite takih jekel proti atmosferski koroziji je nanos raznih zaščitnih premazov na površino. Da bi pri posameznih konstrukcijah povečali ekonomičnost, obstojnost ter s tem daljšo življenjsko dobo ob istočasnem zmanjšanju stroškov vzdrževanja, so mnogi jeklarski laboratoriji poskušali ta problem rešiti z dodatki različnih legirnih elementov. Raziskave v tej smeri so pripeljale do cele vrste novih nizkolegi-ranih jekel, legiranih s Cu, Ni, Cr, V, P, katerih obstojnost proti atmosferski koroziji je 4—6-krat večja od navadnih konstrukcijskih jekel z istimi fizikalnimi lastnostmi. S skupnim imenom imenujemo to jeklo »jeklo s povišano odpornostjo proti atmosferski koroziji«. Vzrok povečane korozijske odpornosti je pojav, da se na površini tvori, v nasprotju z navadnimi jekli, gosta in trdno oprijeta prevleka (patina), ki nima por in ščiti jeklo pred nadaljnjo korozijo. Lahko rečemo, da jeklo ščiti samo sebe. Hitrost tvorbe zaščitne prevleke je odvisna od letnega časa, vremena in same atmosfere. Najhitrejša je v krajih z višjim S02 v ozračju (industrijsko področje). Proces tvorbe površinske prevleke je končan po približno dveh letih. Po tem času se proces oksidacije toliko zmanjša, da je konstrukcija lahko izpostavljena normalnim atmosferskim vplivom brez zaščitnega sloja barve ali kakega drugega zaščitnega sredstva. Mehanizem tvorbe zaščitne prevleke do danes še ni popolnoma razjasnjen. Poznamo pa, da je zaščitni sloj bogatejši z dodanimi legirnimi elementi, kot sama osnova (jeklo) in da se po strukturi razlikuje od strukture rje navadnih jekel. Legirni elementi, ki povišajo odpornost proti atmosferski koroziji, istočasno povečajo tudi odpornost proti obrabi in obstojnost pri višjih temperaturah. Jekla s povišano odpornostjo proti atmosferski koroziji so žilava, se dajo dobro obdelovati in se dajo zelo dobro variti. Variti jih je možno plamen- sko in elektroobločno, kar je osnovni pogoj njihove ekonomske uporabe. Elektroobločno jih je mogoče variti po vseh znanih postopkih varjenja: ročno, avtomatsko pod praškom (EPP), v zaščitni atmosferi (TIG, MIG, MAG) in pod žlindro (EPŽ). Da bi bil zavarjeni spoj korozijsko enako odporen kot osnovno jeklo, mora biti tudi dodajni material za varjenje odgovarjajoče legiran. Normalno je dodajni material enake sestave kot osnovni, to je legirana s Cu, Ni (Cr). Pri tem mora vsota Cu + + Cr + Ni + V + P znašati minimalno 1 %. Uporablja pa se tudi dodajni material, legiran samo z Ni v območju 1—2,5 % Ni, odvisno od kvalitetnih zahtev vara. Danes so na razpolago in v uporabi legirani dodajni materiali že za vse postopke varjenja. Legirni dodajni material je nujno uporabljati predvsem pri večslojnem varjenju. Pri eno-slojnem varjenju (I zvari) pa ta zahteva ni tako nujna in je možno variti tudi z nelegiranim dodaj-nim materialom. Zaradi velikega mešanja z osnovo dobimo v var zadosti legirnih elementov in s tem zadovoljivo korozijsko obstojnost. Pri večslojnem varjenju večjih dimenzij je tudi ekonomično prve sloje variti z nelegiranim dodaj-nim materialom, zadnje površinske pa z legira-nim. Nelegiran dodajni material se lahko uporablja tudi v primerih, ko konstrukcija nd izpostavljena atmosferski koroziji. Zaradi povišane odpornosti proti atmosferski koroziji se ta jekla uporabljajo predvsem pri gradnji hal, mostov, cevovodov, oljnih tankov, oblog fasad ter v avtomobilski in vagonski industriji. Zaradi velike ekonomičnosti pa se uporabljajo vedno več tudi pri izgradnji industrijskih objektov. Danes poznamo že več vrst teh jekel, ki so na trgu z različnimi komercialnimi imeni, kot npr.: COR — TEN A, B, C Patinax 37 (HOAG) Resista (Hoesch) Korralpin (Alpina) Alcodur (Bohler) A cor 37 A cor 50 itd. Istočasno je za varjenje na razpolago odgovarjajoči dodajni material za naslednje namene: 1. Rutilne elektrode — za nižje kvalitetne zahteve in za varjenje kotnih varov 2. Bazične elektrode — za višje kvalitetne zahteve 3. Žice in praški za avtomatsko EPP varjenje 4. Žice za varjenje v zaščitni atmosferi po TIG, MIG in MAG postopku 5. Polnjena žica za varjenje po MIG in MAG postopku. II. JEKLA IN DODAJNI MATERIAL PROIZVODNJE ŽELEZARNE JESENICE V vrsti novih konstrukcijskih jekel, ki jih proizvaja Železarna Jesenice, se nahajajo tudi jekla s povišano odpornostjo proti atmosferski koroziji. Za te namene proizvajamo naslednje kvalitete jekel: Je-Kor, Nionicral 40, Nionicral 45 (Tabela št. 1). Navedena jekla so ca. 4-krat bolj odporna proti atmosferski koroziji kot fizikalno enakovredna navadna jekla. Jeklo kvalitete Je-Kor se uporablja za manj zahtevne konstrukcije, katerih debelina ne presega 10 mm. Jeklo kvalitete Nionicral 40 in Nionicral 45 se lahko uporabi tudi za bolj obremenjene konstrukcije, ki morajo imeti povečano odpornost proti atmosferski koroziji in istočasno visoko žilavost pri normalni in nizkih temperaturah. Za varjenje teh jekel je na razpolago lastni dodajni material, in to: 1. Elektrode za ročno obločno varjenje: EVB CuNi, EVB Ni 2. Žica in praški za avtomatsko EPP varjenje: žica: EPP 2 CuNi, EPP 2 Ni Praški: EP 40, EP 45, OP40TT 3. Varilne žice za varjenje v zaščitni atmosferi C02: VAC 60 CuNi VAC 60 Ni 4. Polnjena žica za varjenje v zaščitni atmosferi C02: Fluxofil 40 Fluxofi'l 48 Kemijske in fizikalne lastnosti posameznih do-dajnih materialov so podane v tabeli št. 2. III. VARILNO TEHNOLOŠKE RAZISKAVE Z ustreznim dodajnim materialom je raziskovalni oddelek Železarne Jesenice omenjena jekla že varilno tehnološke preiskal. Izvršeni so bili številni preizkusi vpliva vrste dodajnega materiala, pogojev varjenja, dovedene energije in priprave žlebov. Tabela št. 1: Lastnosti jekel 1. Kemijska sestava Kvaliteta C Si Mn Cr Ni Ou Je-Kor max. 0.14 0.50 0.40 0.50 0.50 0.40 % Nionicral 40 max. 0.18 0.40 0.70 0.50 0.50 0.35 % Nionicral 45 mi max. 0.19 0.40 0.70 0.50 0.60 0.35 2. Mehanske lastnosti (pločevine) meja raztez. trdnost raztezak 5 d upogib upogib (fcp/mim2) (kp/mm2) % vzdolž. prečno Je-Kor 35 50—65 min. 20 2 a 3 a Nionicral 40 40 50—65 min. 20 2 a 3 a Nionicral 45 45 55—70 min.20 3 a 4 a 3. Žilavost nestarano (V-Notch) starano 5 % (DVM) Kvaliteta smer kpm/cm2 kpm/cm2 20 0 —20 —40 20 0 Je-Kor vzdolžno 6 6 — — 3.5 — prečno 6 6 — — 3.5 — Nionicral 40 vzdolžno 6 6 6 5 6 5 prečno 6 6 5 4 5 — Nionicral 45 vzdolžno 6 6 5 3.5 5 4 prečno 6 6 5 4 6 — Tabela št. 2 — Lastnosti dodajnih materialov 1. Lastnosti varilnih žic (kemijska sestava) vrsta varilne žice C Si Mn Cu Ni EPP 2 CuNi 0.10 0.20 1.10 0.45 0.55 % EPP 2 Ni 0.09 0.20 1.0 — 1.10 % VAC 60 CuNi 0.10 0.85 1.5 0.5 0.5 % VAC 60 Ni 0.09 0.70 1.50 — 1.05 % 2. Lastnosti čistih varov kemijska analiza mehanske lastnosti Žilavost V ^Notch vrsta dodajnega ___ materiala meja raz. trdnost raztez. minimalno bl Mn Lu Nl kp/mm2 kp/mm2 L5d % 20 0 —20 —40 -60 EVB CuNi .07 .50 .90 .45 .60 47—55 55—63 22—26 14 10 8 7 5 EVB Ni .06 .50 .95 — 1.10 50—58 58—66 22—26 14 12 10 8 6 EPP 2 CuNi/EP 40 .08 .25 1.25 .45 .50 45—55 55—65 22—28 12 8 6 5 4 EPP 2 CuNi/EP 45 .07 .40 .70 .45 .50 42—52 52—62 22—28 12 8 6 4 — EPP 2 CuNi/OP 40 TT .06 .30 .80 .45 .50 42—50 52—60 22—26 14 12 10 8 6 EPP 2 Ni/EP 40 .08 .25 1.25 — 1.0 45—55 55—65 22—26 12 8 6 5 4 EPP 2 Ni/EP 45 .08 .40 .70 — 1.0 42—52 52—62 22—28 12 8 6 4 — EPP 2 Ni/OP 40 TT .06 .30 .80 — 1.0 42—50 52—60 22—26 14 12 10 8 6 VAC 60 CuNi/C02 .09 .55 1.0 .5 .5 44—54 55—65 22—30 10 8 6 4 — VAC 60 Ni/C02 .08 .45 1.0 — — 45—52 57—64 22—30 10 8 6 4 — Fluxofil 40/C02 .06 .30 1.40 — 1.2 48—54 56—62 24—28 18 16 12 8 4 Fluxofil 48/C02 .06 .30 1.20 .5 1.2 48—54 50—62 22—26 18 16 12 8 4 Rezultati preiskav so naslednji: Jekla Nionicral 40, Nionicral 45 in Je-kor 35 se dobro varijo. Pred varjenjem predgrevanje do debeline 15 mm ni potrebno, kar velja še posebno za jeklo Nionicral 45. Nad debelino pločevine 15 mm je priporočljivo predgrevanje na 100° C. Med varjenjem naj se pločevina ne pregreva, po vsakem varku se mora okolica vara ohladiti do 200° C. Zaželjeno je variti s čim več varkov, če hočemo dobiti dobro žilavost pri nizkih temperaturah. Preiskave so bile izvršene tudi na staranih vzorcih. Med varjenjem naj se oblok čim manj prekinja. Pogoji varjenja: a) Pri ročnem varjenju z elektrodo je potrebno koren variti z elektrodo 0 3,25 mm, nato z 0 4 mm in polnilne varke z elektrodo 0 5 mm. Za vertikalno in nadglavno lego se uporablja premer elektrode 4 mm. Ugodno je variti s sledečimi pogoji: 0 3,25 mm 100 A 10 cm/min. 0 4 mm 165 A lOcm/min. 0 5 mm 220 A 15—20 cm/min. Suhe elektrode naj bodo pred uporabo ogrete na temperaturo 100—150° C. b) Pri polavtomatskem varjenju v zaščitnem plinu C02 naj se vari z žico premera 0 1,2 mm s tokom 180—220 A, napetostjo 30 V ter hitrostjo varjenja 10—25 cm/min pri pretoku plina 16 l/min. Če hočemo doseči še boljše mehanske lastnosti, varimo v mešanicah plinov Ar/C02 80 : 20, kar velja še posebno za jeklo Nionicral 45. c) Pri avtomatskem varjenju pod praškom varimo korenski var s tokom 580 A, napetostjo 35 V in hitrostjo varjenja 40 cm/min. Vlažen prašek je potrebno pred uporabo sušiti na 200° C. S praškom EP 40 in EP 45 lahko varimo z izmeničnim ali isto-smernim tokom. Boljše rezultate dobimo z isto-smernim tokom. Tudi pri tej vrsti varjenja velja. Tabela št. 3 — Je-Kor 35, debelina 10 mm, V zvar vrsta dodajnega materiala meja razt. kp/mm2 trdnost kp/mm2 upogib D = 3 a minimalna žilavost mkp/cm2, 0" C, v zvaru varjeno V-Notch mkp/cm2 stanje starano 5 %, 250° C Trdota HV TVC var EVB 60 CuNi 40 55 180 12—16 5—10 230 210 EPP 2 CuNi - EP 40 42 57 180 7—9 4—6 250 200 VAC 60 CuNi/CCh 40 54 180 8—10 6—8 250 210 da z večjim številom varkov dobimo boljše mehanske lastnosti. Po varjenju je koristno počasno ohlajanje posebno v hladnejšem vremenu. Priprava robov za varjenje je lahko plamenska s sekatorjem, na škarjah ali skobelnem stroju. Za večje debeline je priporočljivo, pri plamenskem rezanju, predhodno predgrevanje. Običajno varimo pločevino različne debeline z naslednjim število varkov: 6 mm I var 2 varka 10—15 mm V var 4—6 varkov nad 15 mm 2/3 X var nad 6 varkov Površina pločevine na mestu varjenja mora biti čista. Spenjanje pred varjenjem naj bo z odgovarjajočo elektrodo. Pri večjih debelinah pločevine mora biti uvedeno predgrevanje, kar velja še posebno za jeklo Nionicral 45. V tabelah št. 3, 4, 5 so navedene minimalne mehanske vrednosti zvarnega spoja, ki jih dobimo na zvarjenih vzorcih z ustreznim dodajnim materialom. Na osnovi dobljenih rezultatov je razvidno, da je za varjenje pri temperaturah do 0° C možno uporabiti vse navedene kombinacije, ki so podane v tabelah. Pri nižjih temperaturah pa se za posamezne temperaturne zahteve priporoča uporaba naslednjega dodajnega materiala: VAC 60 CuNi/C02 VAC 60 Ni/C02 Fluxofil 48/C02 1. Za zahteve do —40° C: EVB CuNi EPP 2 CuNi (EP-40 EP 45) EPP 2 Ni (EP 40 EP 45) 2. Za zahteve do —60° C: EVB Ni EPP 2 Ni/OP 40 TT VAC 60 Ni/.meš. plini Fluxofil 40/meš. plini Opomba: a) Za potrebe, kjer ni potrebno, da so jekla antikorozijsko odporna, se lahko uporabi tudi dodajni material, ki ni legiran s Cu, Ni kot npr. EVB 50, EVB 60, EPP 3, VAC 60. b) Elektrode EVB CuNi, EVB Ni ter varilne žice EPP 2 CuNi, EPP 2 Ni, VAC 60 CuNi, VAC 60 Ni proizvajamo v lastni proizvodnji. c) Praški EP 40 in EP 45 so taljeni praški. Proizvajamo jih v lastni proizvodnji in so namenjeni za kvalitetne zahteve varov do —20°C, oziroma —40° C. Prašek OP 40 TT je aglomeriran in je namenjen za kvalitetne zahteve do —60° C. Trenutno še ni v lastni proizvodnji, temveč ga dobavljamo na osnovi kooperacije s firmo Oerlikon. Zato je za njegovo nabavo potrebno daljše predhodno naročilo po dogovoru. Isto velja tudi za polnjeno žico Fluxofil 48 in Fluxofil 40. Tabela št. 4 — Nionicral 40, debelina 10 mm, »V« zvar minimalna žilavost mkp/cm2, 0° C, v zvaru maximalna trd. HV vrsta dodajnega materiala meja razt. kp/mm2 trdnost kp/mm2 upogib D = 3 a varjeno starano 5 % 250» C žarj eno 580° C 3h peč žarj. + star. TVC var EVB 60 CuNi 42 58,5 180 12- -15 5- -8 10- -12 6—9 240 220 EVB 60 Ni 43 58,2 - 180 15- -20 9- -12 12- -14 8—10 240 220 EPP 2 Ni — EP 40 44,2 60,6 180 8- -10 4- -6 6- -8 3,5—5 230 210 EPP 2 CuNi — EP 40 42,0 58,0 180 7- -9 3,5- -5 4- -6 3,5—5 250 220 VAC 60 CuNi/COz 42,5 60,5 180 8- -10 6- -8 6- -8 8—10 250 210 VAC 60 Ni/C02 42,0 60,7 180 8- -14 8- -10 8- -10 4—6 250 230 Tabela št. 5 — Nionicral 45, 12 mm, V zvar vrsta dodajnega materiala meja razt. kp/mm2 EVB 60 CuNi 47 EVB 60 Ni 50 EPP 2 Ni — EP 40 48 EPP 2 CuNi — EP 40 46 VAC 60 CuNi/COz 45 VAC 60 Ni/C02 50 trdnost kp/mm2 62 63 64 62 60 62 upogib minimalna žilavost mkp/cm2, 0° C, v zvaru maximalna trdota = 3 a varjeno starano 5% 250° C žarj eno 580° C 3h žarj. + star. TVC var 180 12—14 10—12 8—10 6—9 300 250 180 18—18 10—12 8—10 8—10 320 240 180 8—10 6—8 4—6 4—6 280 220 180 7—9 4—6 3,5—5 3,5—5 260 220 180 7—9 6—8 4—6 4—6 300 250 180 8—12 8—10 4—6 4—6 320 260 \s Vsebina VIII. letnika »Železarskega zbornika« 1. Wahlster Manfred — Levbold Heraeus G. M. b. H. & Co. KG Možnost uporabe EPž postopka v jeklarski industriji str. 16. Zalar Bogdan — Metalurški inštitut Ljubljana Aplikacija zakonitosti odžveplanja v proccse utrjevanja pelet iz pirltnih ogorkov 1 2. Macur Vladimir — Železarna Ravne Praksa vakuumiranja jekla v železarni Ravne 13 3. Arh Jože — železarna Jesenice Odžveplanje jekla s trdno sintetično žlindro v ponvi 21 4. Stocca Bogdan — Železarna Jesenice Jekla za globoki vlek 27 5. Šipek Mitja — Železarna Ravne Merjenje časovne odvisnosti poteka delovne sile pri udarnem preizkusu 39 6. Brudar Božidar — Železarna Jesenice Odkrivanje površinskih napak na paličnem jeklu s pomočjo vrtinčastih tokov 47 7. Tehnične novice 65 Stojan Mihael — železarna Jescnice Preiskave zvarjenih spojev na pločevini nioval 47 65 17. Prešeren Vasilij — Metalurški inštitut Ljubljana Alenka Rodič — Železarna Ravne Preizkušanje nove sintetične žlindre za rafinacijo v električni obločni peči 155 18. Vodopivec F., B. Ralič — Metalurški inštitut Ljubljana Mikrostruktura dogajanja med žarjenjem jekla z 0,035 °/o C in 1,96 °o Si v temperaturnem intervalu 680' C do 915" C 19. Uranc Franc — Železarna Ravne Obraba rudarskih naprav in orodij za hladno oblikovanje jekla 171 20. Souvent Peter — Rudnik in topilnica svinca Mežica Topilnica svinca rudnika Mežica in zaščita okolja 179 21. Tehnične novice Rodič Jože — železarna Ravne 185 Novo orodno jeklo OA 2 v proizvodnem programu Železarne Ravne 185 8. Društvene vesti Paulin Andrej — FNT Ljubljana Razvoj učnih programov odseka za metalurgijo univerze v Ljubljani ter poročilo o razgovoru med industrijo in šolo o nadaljnjem razvoju teh programov 9. Rodič Jože — Železarna Ravne Proizvodnja EPŽ jekla — novost v žslezarni Ravne 73 22. Kejžar Rajko — Železarna Jesenice Vzpostavljanje navideznega ravnotežja med žlindro in kovino pri dezoksidaciji jekla in varjenju 23. Razinger Anton — Železarna Jesenice 193 Svinec kot avtomatni dodatek v jeklih za cementa-cijo in poboljšanje ter njegov vpliv na predelav-nost in fizikalne lastnosti jekel 203 10. Koroušič Blaženko — Metalurški inštitut Ljubljana Izboljšanje kvalitete visoko legiranih jekel s pretaljevanjem pod žlindro 89 11. Razinger Anton — Železarna Jesenice Značilnosti porazdelitve svinca v 5 tonskih blokih svinčevih jekel 99 12. Vodopivec Franc, B. Ralič — Metalurški inštitut Ljublj ana Evolucija sestave nekovinskih oksidnih vključkov med taljenjem jekla C 1730 v elektro peči 111 13. Kovač Janez — Železarna Ravne Primerjalno preizkušanje trdote pri povišanih temperaturah 119 14. Društvene vesti 125 Odlomki iz raziskovalnega dela v slovenskih železarnah 125 15. Smajič Nijaz — Metalurški inštitut Ljubljana Pomen in možnosti neposredne redukcije zelenih peletov 129 24. Vodopivec F., B. Ralič — Metalurški inštitut Ljubljana O spremembah v sestavi primarnih karbidnih zrn in izcej v jeklu za kroglične ležaje med homogenizacijskim žarejenjem 217 25. Brudar Božidar — Železarna Jesenice Izdelava matematičnega modela za ogrevanje jesla v industrijskih pečeh 223 26. Stocca Bogdan — Železarna Jesenice Vpliv titana na plastičnost ognjeodpornega feritnega jekla z 22—24 °'o Cr 235 27. Tehnične novice Cerne Franc — Železarna Ravne Primerjava meroobstojnosti orodnih jekel 243 28. Društvene vesti Paulin Andrej — FNT Ljubljana Poročilo IV. seje upravnega odbora ZRGMIT — SRS dne 12 . 6. 1974 v Ljubljani 249