ZELEZARSKI ZBORNIK IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT LETO 8 LJUBLJANA DECEMBER 1974/4 Vzpostavljanje navideznega ravnotežja med žlindro in kovino pri dezoksidaciji jekla in varjenju' DK: 669.046.557 : 621.791 ASM/SLA: Dllr, Kla Rajko Kejžar Za dezoksidacijo jekla pri varjenju je karakterističen zelo kratek čas, ki je na razpolago za potek reakcij. Med žlindro in varom se vzpostavi navidezno ravnotežje, iz taline vara pa se uspe izločiti le del oksidnih vključkov, ki so dezoksida-cijskega in žlindrnega izvora. Potek fizikalno-kemičnih procesov med varjenjem z oplaščenimi elektrodami je v članku pojasnjen na osnovi matematične obdelave rezultatov raziskav. Ugotovljene so zakonitosti glede prenosa kisika iz plinske faze v talino žlindre in talino vara in zakonitosti redukcije varilne žlindre (vzpostavljanja navideznega ravnotežja). Opisane zakonitosti poteka reakcij med varjenjem omogočajo izračunavanje optimalne sestave oplaščenja za elektrode glede na postavljene zahteve. UVOD Pri dezoksidaciji jekla poteka med raztaljeno žlindro in kovinsko talino vrsta oksidacijsko redukcijskih reakcij, ki teže k vzpostavljanju ravnotežja. /Fe/ + /O/ * (FeO) ; KFe = JFc°L = (FeO) /Fe//O/ /O/ (MnO) /Si/ + 2 /O/ . /Mn/ + /O/ (MnO) ; KMn = (Si02) ; Ksi = /Mn/ /O/ JSi02)_ /Si/ /o/2 /C/ + /o/ { CO } ; Kc = - ^ /C/ /O/ /C/ /o/ Vzpostavljanje ravnotežja poteka v skladu z naslednjo ravnotežno enačbo: /O/ (FeO) (MnO) K, -v (Si02) >1 KMn/Mn/ V Ksi/Si/ Kc/C/ (en. 1) I. DEZOKSIDACIJA JEKLA IN VARJENJE Z OPLAŠČENIMI ELEKTRODAMI Za spremljanje količine kisika v jeklu — študij poteka dezoksidacije jekla v odvisnosti od časa — je bistvenega pomena, da ločimo celotno vsebnost kisika v jeklu na kisik, ki je raztopljen v jeklu, in na kisik, ki je v vključkih (glej sliko 1**) Po dodatku dezoksidantov v talino jekla se koncentracija raztopljenega kisika v jeklu hitro zniža, celotna vsebnost kisika v jeklu, ki je od- Dodatek /dezoksidantov O; = Oraztoptjen * Ov/ ca190A » ca185A Vrsta e/ - Serija [kpnvtm'] 30 IO!SOi[HJ IS,J do 19,0) 101 « 15,6 do 17,9) 201 » 22,Odo23,l) 301 'i 29,Odo 30,7) alFeMn je konst-(6g/Wg e/. mešj b) Bazično oplaščene elektrode 10~2 211T2 3V2 Go(dezoks) <3v Vrsta el- Serija En(*) ca/504 ca 175A ca165A 40(Bl [žil *0,46cb*0,B5) 40 f • *0i5rb*0,99) SOI • *l',iOdo*16B) 601 • '1,67 do >205). Slika 2 Vpliv dodatka dezoksidantov v elektrodni oblogi na celot, no vsebnost kisika v varu Previsoka vsebnost dezoksidantov v elektrodi pa je vzrok tudi za poslabšanje žilavosti vara (glej sliki 3 in 4). Na sliki 3 je prikazan vpliv dezoksidacije na žilavost vara pri varjenju z rutilno oplaščenimi elektrodami, na sliki 4 pa vpliv dezoksidacije na žilavost vara pri varjenju z bazično oplaščenimi elektrodami. Z zviševanjem vsebnosti dezoksidantov v elektrodni oblogi, ki povzroči znižanje kisika v varu, se najprej žilavost vara zvišuje ter doseže pri neki določeni vsebnosti kisika v varu optimalno vrednost. Nadaljnje zviševanje vsebnosti dezoksidantov pa povzroči poslabšanje žilavosti zaradi legiranja vara s Si in Mn. [fpm/crA] 30- 25- ■F, 20- § 15- i ■t. 10- 0 0 " b) FeSi je konst. (8g/100g el. meš) —* *20°C 0°C ^ 20°C A0°C N 60°C 80°C 02 v ppm 200 %Mn %Si 300 I I iOO 500 600 700 S00 3,50 J08 0,61 2,26 0,73 0,50 0,50 065 I 0,22 0,52 Slika 4 Vpliv dezoksidacije na žilavost vara pri varjenju z bazično oplaščenimi elektrodami II. POTREBE PO DEZOKSIDANTIH PRI VARJENJU Z OPLAŠČENIMI ELEKTRODAMI Količina dezoksidantov, ki mora biti v elektrodi, da dobimo po varjenju optimalno žilavost vara, je odvisna predvsem od sestave in debeline oplaščenja. O2V ppm 200 300 1,38 1,96 125 lpB 120 050 *20°C -A0°C 700 800 I 0,51 0,09 Med varjenjem poteka oksidacija elementov (dezoksidantov) le s kisikom, ki pride iz plinske faze v talino žlindre in talino vara, ter s kisikom, ki vstopa v reakcije vzpostavljanja navideznega ravnotežja zaradi redukcije varilne žlindre, to je redukcije Fe in Mn-oksidov ter Si02 in Ti02. 1.) Prenos kisika — reakcije s plinsko fazo Prenos kisika iz plinske faze v talino žlindre in talino vara ima najpomembnejši vpliv na porabo dezoksidantov. Ker je vezan na nastanek fe-ritov, na prenos vodika v var in na oksidacijo površine kapljice, je odvisen predvsem od sestave in debeline oplaščenja ter jakosti varilnega toka. Vzrok za velik vpliv sestave elektrodne obloge na »prenos kisika« je predvsem bazičnost nastajajoče varilne žlindre. Zvišanje bazičnosti, to je povečanje koncentracije prostih disociiranih O2— ionov v talini varilne žlindre, ima za posledico pospešitev reakcij s plinsko fazo. Bazičnost teoretične taline elektrodne obloge, to je žlindre, ki nastaja ob nastanku kapljic, je eden najpomembnejših pokazateljev za oceno prenosa kisika iz plinske faze v talino žlindre in talino vara (glej sliko 5). 25010 200-10 - 1S0I04 10010 alRutilno opl. elektr. X10 x30___ x *20 "13 90 X*i3 10°® S 4;o -4,0 b) Bazično opl. elektrode / 60*/ / / / / "40 __ *80 , »40 m _J°x95 40 . i . . 1 . . t . 1 . i , , 1 \ > 60 \ \ ■ '»!■-» i i i i 1 i i M 1 i i i i '1,0 ■2,0 +3,0 + 40 Bj Ibazičnost teoretične talim el. obloge po enačbi: BL =Zaj x označuje srednje vrednosti za i02tg/gvj in d kapljic v mm za: aj rutilno oplaščene elektrode, ki so sušene pri temp. 2S0°C in smo z njimi varili z izmeničnim tokom b.) bazično oplaščene elektrode,ki so sušene pri temp. 4S0°C in smo z njimi varili z enosmernim tokom na + pol o označuje srednje vrednosti pri znižani jakosti el. toka 4 označuje srednje vrednosti pri zmanjšanem f-oplaščanja (zmanjšano razmerje GŽ1./G v in znižana jakost toka) Op.-Številka ob točki pomeni serijo el. obloge Slika 5 Prenos kisika iz plinske faze v talino žlindre in kovine v odvisnosti od sestave elektrodne obloge (bazičnosti) in odtaljevanja Zelo pomembno vlogo pri »prenosu kisika«, ki je v veliki meri vezan na oksidacijo površine kapljice, pa ima tudi odtaljevanje. Povečanje velikosti kapljic, ki ima za posledico zmanjšanje površine na enoto teže kapljic, povzroči zmanj- šanje prenosa kisika iz plinske faze v talino žlindre in talino vara. Ta razlaga pojasnjuje vpliv debeline oplaščenja in jakosti varilnega toka na »prenos kisika«. V diagramu na sliki 5 je to prikazano s serijama elektrod 10 in 40. Vpliv odtaljevanja pa pojasnjuje tudi sorazmerno visok »prenos kisika« pri varjenju z rutilno oplaščenimi elektrodami. 2.) Vzpostavljanje navideznega ravnotežja med žlindro in varom Zaradi redukcije varilne žlindre je razmerje med količino žlindre in količino vara (Gžl/Gv) tudi zelo pomembno za porabo dezoksidantov. Potrebe po dezoksidantih se povečujejo z naraščanjem količine žlindre na enoto vara. Redukcija varilne žlindre — vzpostavljanje navideznega ravnotežja — poteka v skladu z naslednjo ravnotežno enačbo: a/0/ a(FeO) a(MnO) KaFc KaMn. a Mn • /Mn/ a(Si02) Kas: - a (en. 2) /Si/ Ker pa reakcije med raztaljeno žlindro in kovinsko talino vara ne potečejo do ravnotežja, moramo pri razlagi fizikalno-kemičnih procesov med varjenjem upoštevati tudi njihovo hitrost. Oksidacija Mn in Si pri varjenju z bazično oplaščenimi elektrodami je prikazana na diagra- b) Vpliv dod. Fe Si f serija 60) 17^ c) Vpliv jakosti var. toka in debeline opl. O—-------- —m p........^----- d) Vpliv temp. sušenja elektrod *—-- , -------T-& .... O e) Vpliv vrste varilnega toka —*a- V--- Serija Št.mttab.št.B) Op.: 1.40 57, 68 in 69 brez Fe Si 40 93,949S,96ln97 ^eMiccrst. 40 94,98,99 In 100 *iSi const. 60 139,HO in 141 -eMnconst. 60 140,142 in 143 reSiconst 40 8S,86in BI FeMn ccnst. 40 128,129 in 130 40 101,102 in 103 -ii - 40 109,110 in 111 - n. 40 117,118 in 119 - »- V2 1,5-V2 210'2 2?X)2 3KČ 3,5-ff2 4 V2 Go (dezoks.) Gy Slika 6 Oksidacija Mn pri varjenju z bazično oplaščenimi elektrodami a) Vpliv dod. FeSi (serija 40) -povezuje točke, ki predstavljajo celotno izhodno količino Mn, Co' ----povezuje točke, ki predstavljajo količino Mn v varu „Cv' ...........povezuje točke, ki predstavljajo ravnotežno količino Mn „Ce" mih na slikah 6 in 7, oksidacija Mn pri varjenju z rutilno oplaščenimi elektrodami pa na diagramih na sliki 8. Reakciji med Mn in kisikom ter Si in kisikom, ki so raztopljeni v kovinski kopeli, sta hitri ter potečeta skoraj do ravnotežja. Pri elektrodah, ki vsebujejo nizek dodatek dezoksidantov, je namreč razlika med dejansko (»Cv«) in ravnotežno (»Ce«) koncentracijo Mn in Si v varu majhna (glej slike 6, 7 in 8). Pri ostalih bazično oplaščenih elektrodah (sliki 6 in 7) je oksidacija Mn in Si med varjenjem vezana na raztapljanje kisika (FeO) v kovinski talini. Razlika med začetno (»C0«) in dejansko (»Cv«) koncentracijo Mn in Si v varu ostane zato kljub do- VČ 15-»* 2« Gp(dezcks) Gy Sliika 7 Oksidacija Si pri varjenju z bazično oplaščenimi elektrodami 0 D SerijAšt. varjtab.št. 13) 1,2,3, 24 in 25 40,41 in 42 43,44 In45 49,50 in 51 2 Kfi Ga f dezoks} Cv 1,5ia2 2U2 2?w2 Slika 8 Oksidacija Mn pri varjenju z rutilno oplaščenimi elektrodami dajanju dezoksidantov v elektrodno oblogo skoraj nespremenjena. Spremeni pa se s spremembo bazičnosti, ki povzroči spremembo v prenosu kisika iz plinske faze v talino žlindre in talino vara, in ob prisotnosti drugih dezoksidantov, ki tudi reagirajo z raztopljenim kisikom v varu (glej sliki 6 in 7). To je vzrok tudi za zmanjšanje navidezne hitrosti oksidacije Mn in Si pri varjenju z elektrodami, ki so sušene pri nižji temperaturi (glej sliki 6 in 7 diagrama »d« — Posledica sušenja pri nižji temperaturi je preostanek višje vsebnosti ogljika v elektrodni oblogi). Pri rutilno oplaščenih elektrodah (slika 8) pa je oksidacija Mn med varjenjem vezana na raztapljanje kisika (FeO) v kovinski talini in na redukcijo Si02 in Ti02 v varilni žlindri (Redukcija Si02 in Ti02 je pri žlindrah rutilno oplaščenih elektrod izrazitejša zato, ker je aktivnost Si02 in Ti02 v teh žlindrah bistveno višja kot v žlindrah bazično oplaščenih elektrod). Zaradi redukcije Si02 in Ti02 se pri varjenju z rutilno oplaščenimi elektrodami razlika med začetno (»C0«) in dejansko (»Cv«) koncentracijo Mn v varu povečuje z zviševanjem vsebnosti FeMn v elektrodni oblogi (glej sliko 8). V diagramih na slikah 2, 6, 7 in 8 sem dodatek dezoksidanta v elektrodni oblogi prikazoval kot »G o c dezoks) /Gv«, to je kot količino kisika, ki jo teoretično lahko vežejo dezoksidanti v elektrodni oblogi na enoto vara. Tako sem poenotil prikazovanje, to je izravnal razlike, ki nastopijo pri elektrodah zaradi razlik v izbiri in količini dezoksidantov ter sestavi in debelini oplaščenja. Pri računanju ravnotežnih koncentracij sem v vseh primerih upošteval aktivnosti prisotnih sestavin. Koeficiente termodinamične aktivnosti elementov v jeklu sem računal s pomočjo konstant medsebojnega vpliva, koeficiente termodinamične aktivnosti sestavin žlinder pa po enačbah, ki sem jih izpeljal za varilne žlindre na osnovi ionske teorije in termodinamike žlinder v skladu s teoretskimi izpeljavami Kožeurova. Izpeljava enačb temelji na enačbah notranje energije, entropije in proste energije večkompo-nentnega sistema. K F (prosta energija) = E — TS = X;. F; + i = i K K— 1 K Op.: -povezuje točke, ki predstavljajo cebtno izhodno količino Mn „Co" ---povezuje točke, ki predstavljajo količino Mn v vcru uCV" Nepovezane točke pa predstavljajo ravnotežno količino Mn „Ce" i = 1 i = 1 j = i + 1 X, = (en. 3) i=l X; —ionski ulomek komponente »i« n; — koncentracija komponente »i« v g-molih Vj — število kovinskih atomov v molekuli komponente »i« Iz enačbe za kemijski potencial izbrane komponente lahko izrazimo enačbo za izračunavanje koeficienta termodinamične aktivnosti te komponente v raztaljeni žlindri. HL=—= vL.(FL+RTlnXL + VXi-Q.L gnL ^ L — t + i=l L— 1 RT lnf, i = 1 K — 1 K K i = L + 1 2 2 Xi-XJ.Qij i = 1 j = i + 1 (en. 5) Enačbe 3, 4 in 5 veljajo le za bazične žlindre. Pri kislih žlindrah pa moramo zaradi polimeriza-cije upoštevati še povečanje notranje in proste energije s členom, ki ima nekoliko poenostavljen v primeru varilnih žlinder naslednjo obliko: 3 4 [2 (X5 + x6) - 2 X, - 0,5 X4p . ^X1.q1 i = 1 i=l Op.: X1( X2... Xj... do X9 so ionski ulomki komponent varilne žlindre. Označil sem jih s številkami od 1 do 9 v naslednjem vrstnem redu: FeO, MnO, CaO, (K20 + Na20), Si02, Ti02, A1203, Fe203 in CaF2. Enačba proste energije, prirejena za varilne žlindre, ki je bila izhodišče za izpeljavo enačb za izračunavanje koeficientov termodinamične aktivnosti, je imela torej naslednjo obliko: 9 9 9 F1 = F 2 vini = 2 v, . n,. F; + RT £ v,. n,. lnX, + = 1 i = l i = l 8 9 S 2 V;. Vj . nj. nj . Qij + i=ij=i+i 2 V;. n; i=l 3 T2 2 (v4n5 + v6n6) — 2 '•'.n; — 0,5 v4n4 i=l 2 vi ni i=l • 2 vi • ni • i = l (en. 6) (Z enačbami od 3 do 6 je na kratko prikazana izpeljava enačb za izračunavanje koeficientov termodinamične aktivnosti komponent v talinah varilnih žlinder). V skladu z ravnotežno enačbo (en. 2) in ugotovitvami glede hitrosti poteka fizikalno - kemičnih procesov med varjenjem smo z obdelavo rezultatov raziskav (kemičnih analiz) na računalniku IBM 360/30 ugotovili, da velja v območju raziskav (od 0,02 do 0,1 ut % celotne vsebnosti kisika v varu) linearna zveza med celotno vsebnostjo kisika v varu ([O]) ter naslednjimi členi: K K-1 K i = L + 1 i = l j = i + l + RT. ln XL + RT . ln fL) (en. 4) (°/o FeO*), /% MnO/ /% Mn/ in (% Si02) /% Si/ Op.: (% FeO*) = (% FeO) + 1,35 (% Fe203 ); M FeO M ,3 = 1,35 Fe,0, Pri izpeljavi enačb sem vpliv aktivnosti sestavin in vpliv navidezne hitrosti vzpostavljanja ravnotežja upošteval tako, da sem ločeno obdelal bazično in rutilno oplaščene elektrode ter da sem enačbe izpeljal s členoma % Si02 in BL (bazičnost varilne žlindre), ki sta v zvezi z redukcijo žlindre in prenosom kisika iz plinske faze v talino žlindre in talino vara ter zato odločilno vplivata na navidezno hitrost vzpostavljanja ravnotežja med žlindro in varom. Bazično oplaščene elektrode (°/o FeO*) = 4,72 + 78,7 . [O] —0,114 % . Si02 — — 0,32BL ; 93,1 %-na korelacija (en. 7) (% MnO) /% Mn/ — 1,55 BL = 1,76 + 176,0 . [0] — 0,144 . % Si02_ ; 94,7 %-na korelacija (en. 8) (% Si02) = 5,53 + 179,3 . [O] — /% Si/ — 0,264 . % Si02 ; 93,8 %-na korelacija (en. 9) Redukcija Ti02 je neznatna Op. Enačbe 7, 8 in 9 veljajo za elektrode, ki so osušene na temperaturi 450° C, za varjenja z enosmernim tokom na + pol Rutilno oplaščene elektrode (% FeO*) = 6,83 + 179,6 . [0] —0,33 . % Si02 ; 86,4 %-na korelacija (en. 10) (% MnO) /% Mn/ = 11,49 + 688,7 . [0] — 1,00 . % Si02 ; 84,9 %-na korelacija (en. 11) (%Si02) = 3,36 + 121,3. [O] /% Si/ ; 87,0 %-na korelacija (en. 12) Redukcija Ti02: A 02 (red. Ti02 v g/g v) = 10-». (51,7 — •440,3 . [O] + 163,2 Gv ■3,49—— 0,52 % Ti02) Gv 91,6 %-na korelacija (en. 13) Op.: Enačbe 10, 11, 12 in 13 veljajo za elektrode, ki vsebujejo do okoli 10 % kaolina v elektrodni oblogi in so osušene pri temperaturi 250° C, za varjenja z izmeničnim tokom. Legenda oznak v podanih enačbah: % FeO, % Fe203, % MnO, % Si02 in % Ti02 — sestava varilne žlindre (ut. %) % Mn in % Si — sestava vara (ut. %) [0] — celotna vsebnost kisika v varu (ut. %) GŽ1 in Gv — količina žlindre in vara v g (računano na eno elektrodo) Q = I. U . t — porabljena energija v KWs (računano na eno elektrodo) BL = X ajNj — bazičnost varilne žlindre A 02 (red. Ti02 v g/gv) — količina kisika, ki odgovarja redukciji Ti02 (računano na 1 gram vara) III. PRAKTIČNA UPORABNOST UGOTOVITEV PRI VARJENJU IN IZPOPOLNJEVANJU VARILNIH OPLAŠČENIH ELEKTROD Ugotovljene odvisnosti med oplaščenjem in »prenosom kisika«, izpeljane zakonitosti redukcije Ti02 in zakonitosti vzpostavljanja navideznega ravnotežja med žlindro in varom ter poznavanje poteka reakcij, ki se odvijajo že pri sušenju elektrod, nam omogočajo, da lahko že na osnovi izbranega izkoristka varjenja, količine žlindre ter sestave vara in sestave žlindre (glede na njene fizikalne lastnosti) izračunamo optimalno sestavo oplaščenja za elektrodo glede na postavljene zahteve. Izkoristek varjenja ter količino in sestavo varilne žlindre izberemo na osnovi zahtevanih varilno tehničnih lastnosti, ki jih mora imeti elektroda. Izbrana sestava vara je le orientacija za računanje. Z računom namreč ugotovimo tudi, kakšna bo optimalna sestava vara v izbranem primeru (izbran izkoristek varjenja ter količina in sestava varilne žlindre). Teoretično izračunavanje optimalne sestave in debeline oplaščenja glede na zahtevane lastnosti, ki jih mora imeti elektroda, omogoča hiter razvoj in izpopolnjevanje varilnih oplaščenih elektrod ter s tem hitro prilagajanje zahtevam tržišča. Literatura 1. Koch: »Handbuch ider Schweisstechnologie Lichtbogen-schvveissen« (Deutscher Verlag fur Schweisstechnik — DVS — GMBH, Dusseldorf 1961). 2. D. Seferijan: »Metalurgija zavarivanja« (Gradevinska Iknjiga, Beograd 1969). 3. M. Becikert, A. Neumann: »Grundlagen der Schweiss-technik« (VEB Verlag Technik, Berlin 1969). 4. V. D. E.: »Die physikailische Chemie der Eisen und Stahlerzeugung« (Verlag Stahleissen M. B. H., Diissel-idorf 1964). 5. J. F. Elliott, M. Gleiser: »Thermochemistry for Steel-making—II« (Addison-Wesley Publishing Co INC, London 1960). 6. Ernest M. Levin, Hovvard F. Mc Murdie, F. P. Hali: »Phase Diagrams for Ceramists« (The American Cera-mic Society, Ohio 1956). 7. Walter J. Moore: »Fizioka hemija« (Naučna knjiga, Beograd 1962). 8. I. Kuščer, A. Moljlk: »Fizilka — 3« (Državna založba Slovenije, Ljubljana 1963). 9. P. Štuilar: »Študij varjenja pod žlindro — I.« (Poročilo Zavoda za varjenje SRS — Ljubljana 1968). 10. M. G. Frohberg, M. L. Kaipoor: »Sehiveissen und Schnei-den 24 (1972), št. 8, str. 293/295. 11. J. H. Palm: »VVelding Journal 51 (1972), št. 7. str. 358-s— —360-s. 12. Sagawa, Tsunetomi, Nakamura, Katayama: »Transacti-ons Iron and Steel Inst. Japan 9 <1969), št. 2, str. 96— —99. 13. Eiichi Tsunetomi, Haruo Fujita: »Soud. Techn. conn 26 (1972), št. 3/4, str. 125/139. 14. H. Miška, M. Wahlster: »Arhiv fiir das Eisenhiitten-wesen 44 (1973), št. 1, str. 19/25. 15. E. Grethen, L. Philippe: »Revue de Metallurgie 68 (1971), št. 10, str. 647/654. 16. G. Pomey, B. Trentini: »Revue de Metallurgie 68 (1971), št. 10, str. 603/623. 17. A. A. Erohin, G. N. Kotov: Avtomatičeskaja svarica (1970), št. 2, str. 68/69. 18. A. A. Erohin: Fizika i hemija obrabotki materialov (1969), št. 5, str. 56/61. 19. V. A. Beshlebmjij, L. K. Lešinskij: Svaročnoe proizvodstvo (1972), št. 4, str. 11/13. 20. N. F. Rjižov, K. V. Bagrjansikij: Svaročnoe proizvod-stvo (1972), št. 3, str. 11/12. 21. V. M. Panovko, E. G. Bloškin: Svaročnoe proizvodstvo (1970), št. 8, str. 33/35. 22. A. N. Bjikov, A. A. Erohin: Svaročnoe proizvodstvo (1965), št. 7, str. 25/28. 23. A. N. Bjikov, A. A. Erohin: Svaročnoe proizvodstvo (1963), št. 7, str. 1/4. 24. A. N. Bjikov, A. A. Erohin: Avtomatičeskaja svarka (1961), št. 9, str. 10/19. 25. A. A. Erohin, A. N. Bjikov, O. M. Kuznecov: Avtomati-česikaja svarka (1961), št. 8, str. 13/19. 26. A. A. Erohin: Svaročnoe proizvodstvo (1957), št. 12, str. 5/9. 27. A. N. Bjikov: Svaročnoe proizvodstvo (1968), št. 12, str. 6/8. 28. A. A. Erohin, G. N. Kotov: Avtomatičeskaja svarka (1967), št. 10, str. 16/20. 29. I. K. Pohodnja, I. R. Javdošin, G. G. Koriokij, A. P. Paljeevič: Avtomatičeskaja svartka (1969), št. 1, str. 18/22. 30. I. V. Ljahovaja, D. M. Kušnerev, V. V. Podgaeokij: Avtomatičeskaja svarka (1972), št. 9, str. 31/35. 31. V. A. Beshlebnjij, K. V. Bagrjanskij, L. F. Lavrik, L. K. Lešinskij: Svaročnoe proizvodstvo (1968), št. 12, str. 9/10. 32. I. G. Nosikov: Avtomatičeskaja svarka (1970), št. 12, str. 36/39. 33. J. Heusehkel: Ekspress informacija — Svarka (1971), št. 10, str. 1/46; Weld. J. 48 (1969), št. 8, str. 328/347. 34. A. A. Erohin, O. M. Kuznecov: Avtomatičeskaja svarka (1972), št. 2, str. 72/73. 35. V. S. Bender, V. S. Tokarev, V. I. Galinič, V. V. Pod-gaeckij: Avtomatičeskaja svarka (1972), št. 7, str. 69. 36. KI. A. Olejoičemko, N. G. Zavarika, K. A. Olejničenko: Avtomatičeskaja svarka (1971), št. 1, str. 74/75. 37. I. K. Pohodnja, I. R. Javdošin: Avtomatičeskaja svar-ika (1971), št. 10, str. 21/23. 38. J. Ruge, V. Jurgens, R. Miiller: Technische Mitteilun-gen 64 (1971), št. 7, str. 301/304. 39. W. Hummitzsch: Schvveissen und Schneiden 13 (1961), št. 5, str. 187/195. 40. W. Hummitzsch, L. Hense: Schweissen und Schneiden 14 (1962), št. 5, str. 201/210. 41. F. Rapatz, W. Hummitzsch: Stahl und Eisen 65 (1945), št. 9,10, str. 109/118 in 141/148. 42. A. Prešeren: Metalurgija 11 (1972), št. 2. str. 3/12. 43. R. Killing: Draht-Welt 58 (1972), št. 5, str. 259/266. 44. W. Hummitzsch: Schweisstechni>k 4 (1950), št. 11, str. 1/10. 45. W. Roll: Der Praktiker (1971), št. 12, str. 254/256. 46. R. Kejžar: Železarski zbornik 6 (1972), št. 1, str. 47—63. 47. I. K. Pohodnja, I. R. Javdošin: Avtomatičeskaja svar-ika (1972), št 3, str. 9/12. 48. G. G. Koriakij, I. K. Pohodnja: Avtomatičeskaja svarka (1970), št. 7, str. 17/19. 49. I. K. Pohodnja, G. G. Koriokij: Svaročnoe proizvodstvo (1970), št. 8, str. 32/33. 50. I. K. Pohodnja, A. E. Marčeriko, B. A. Kostenko: Avtomatičeskaja svarka (1965), št. 5, str. 8/10. 51. V. V. Stepanov, B. E. Lopaev: Avtomatičeskaja svarka (1965), št. 11, str. 28/30. 52. B. E. Loipaev, A. A. Pliševskij, V. V. Stepanov: Avtomatičeskaja svanka (1966), št. 1, str. 27/29. 53. P. P. Evseev: Avtomatičeskaja svarka (1967), št. 11, str. 42/45. 54. A. I. Sergienko: Avtomatičeskaja svarka (1965), št. 6, str. 26/31. 55. A. I. Bočorišvili, S. B. Jakobašvili: Svaročnoe proizvodstvo (1968), št 10, str. 13/15. 56. S. B. Jakobašvili, T. G. Mudžiri, A. V. Skljarov: Avtomatičeskaja svarka (1965), št. 8, str. 44/45. 57. H. J. Klingelhofer, P. Mathis, A. Choudhury: Arhiv fiir das Eisenhuttemvesen 42 (1971), št. 5, str. 299, 306. 58. M. Beokert, U. Franz, N. Neschanjan: Schvveisstechnik 21 (1971), št. 6, str. 245/247. 59. V. Schmidt: Schvveissen und Schneiden 23 (1971), št. 1, str. 22/24. 60. W. Hummitzsch: Draht-Welt 51 (1965), št. 7, str. 362/365. 61. F. Erdmann-Jesnitzer, D. Rehfeldt, H. Kroker: Schweisstechnik 26 (1972), št. 8, str. 169/175. 62. F. Erdmann-Jesnitzer, D. Rehfeldt: Technisehe Mitt-eilungen 63 (1970), št. 11, str. 566/573. 63. O. Becken: Schvveissen und Schneiden 22 (1970), št. 11, str. 478/479. 64. G. Rabensteiner, H. Rettenbacher: Schvveisstechnik: 25 (1971), št. 1, str. 17/24. 65. H. E. Weinschen'k: Beitrag zur Veranderung des Ab-schmelzcharakters von ummantelten Elektroden durch den elektrischen Anschlusskreis (Akademie-Verlag, Berlin 1960). 66. Jevdjič Krsto: Diplomsko delo »Izdelava in umerjanje visikozimetra« (Ljubljana 1962). 67. L. Knez: Priručnik za upotrebu dodatnog materiala Ikod zavarivanija topljenjem (Železarna Jesenice 1964). 68. Spravoenik himika I. (Gosudarstvennoe naučno-tehni-českoe izdateljstvo himičeskoj literaturji, Leningrad-Mosikva 1962). 69. Spravočni.k himika II. (Gosudarstvennoe naučno-teh-ničeskoe izdateljstvo himičeskoj literaturji, Leningrad-Moskva 1963). 70. Metalurški priročnik (Tehniška založba Slovenije, Ljubljana 1972). 71. Laboratorijski priročnik (Slovensko 'kemijsiko društvo, Ljubljana 1967). 72. D. Ja. Povolockij: Razkislenie stali (Izdateljstvo »Metalurgija«, Moskva 1972). 73. W. Hinz: Siliikate (VEB Verlag fiir Bauvvesen, Berlin 1963). 74. H. Salmang: Die Keramik (Springer-Verlag, Berlin/Got-tingen/Haideilberg 1958). 75. K. Konapičky: Feuerfeste Baustoffe (Verlag Stahleisen M. B. H., Diisseldorf 1957). 76. V. A. Kožeurov: Termodinamika cmetallurgičeskih šla-:kov (Gosudarstvennoe naučno-tehničeskoe izdateljstvo literaturji po černoj i cvetnoj metallurgii — Svendlov-skoe otdelenie, Sverdlovsk 1955). 77. A. A. Kazaikov: Kislorod v židkoj stali (Izdateljstvo »Metallurgija«, Moskva 1972). ZUSAMMENFASSUNG Fiir die Desoxydation des Schweissgutes beim Schvveis-sen mit ummantelten Elektroden ist charakteristisch, dass eine sehr kurze Zeit fiir den Verlauf der Reaktionen zur Ferfiigung ist. Die Reaktionen zwischen der erschmolzenen Schweisschlacke und der Schmelze des Schvveissgutes ver-laufen nicht bis zu dem Gleichgewicht. Zwischen der Schmelze und Schlacke stalit sich ein scheinbares Gleich-gevvicht auf. Aus der Schweissgutschmelze scheidet sich nur ein Teil der oxydischen Einschliisse aus, vvelche als Desoxydationsprodukte entstanden sind, oder von der Schweischlacke her stammen. Diese verbliebenen oxydi-schen Einschliisse sind die Ursache, dass mit einer grosse-ren Menge der Desoxydationselemente der Gesamtsauer-stoffgehalt im Sclrvveissgut nur bis zu einer bestimmten Grenze erniedrigt werden kann. Eine zu grosse Menge der Desoxydationselemente in der Schweisselektrode verur-sacht das Verschlechtern der Zahigkeit vvegen des Legie-rens des Schweissgutes mit Si und Mn. Wahrend des Schweissens verlauft die Oxydation der Desoxydationselemente nur mit Sauerstoff, vvelcher aus der Gasphase in die Schlacken und Stahlschmelze und mit dem Sauerstoff, welchor in die Reaktionen bai der Einstellung des scheinbaren Gleichgewichtes aus der Re-duktion der Schweisschlaoke, das heisst, der Fe und Mn Oxyde des SiOa und TdCh. iibergaht. Den vvichtigsten Einfluss auf den Verbrauch der Desoxydationsmittel beim Schweissen mit umhiillten Elektroden hat der Obengang des Sauerstoffes aus der Gaspha- se in die Schlacken und Stahlschmelze, \velcher wieder von der Zusammensetzung und der Ummantelungsdicke, und der Stromstarke abhangig ist. Ein Richtwert fiir die Bewertung des Sauerstoffiiber-ganges ist die Basizitat der theoretischen Schmelze, der Elektrodenummantelung (Schlacke beim Entstehen der Trapfen). Eine wichtige Rolle bei dem Sauerstoffubergang hat auch das Abschmelzen (die Grosse der Trppfen welche beim Schweissen abschmelzen). Der Desoxydationsmittelverbrauch ist auch von dem Verhaltnis zwischen der Schlackenmenge und der Schweiss-gutmenge (Gi,/Gv) abhangig. Der Desoxydationsmittelver-brauch wird grosser beim wachsen dieses Verhaltniscs. Der Grund dafiir ist die Reduktion der Schweisschlacke — das Einstellen des scheinbaren Gleichgewichtes. Diese Reaktionen verlaufen in Obereinstimmung mit der folgenden Gleichgewichtsgleichung: a/0/ a (FeO) Kk a(MnO) K Mn /Mn/ a(Si02) K Si • /Si/ Da diese vor der Gleichgewichtseinstellung einfrieren, muss bei der Erlauterung der physikalisch-chemischen Prozesse vvahrend des Schweissens auch deren Geschwin-dig"keit beriicksichtigt werden. Fiir die Verstandigung des Einstellens des scheinbaren Gleichgewichtes zwischen der Schlacke und Schweissqut sind folgende Fe9tstellungen von besonderer Wichtigkeit: — Die Reaktionen zwischen Mangan und Sauerstoff, und Silizium und Sauerstoff, welche im Metallbad gelosst sind, verlaufen schnell und fast bis zum Gleichgewicht. — Die Oxydation des Mangans und Siliziums vvahrend des Sehweissens ist nur von der Losungsgeschvvindigkeit des Sauerstoffes in der Stahlschmelze abhangig (die lang-samste Reaktion). Diese ist von der Schvveiss temperatur, von der Reduktionsfahigkeit der entstehenden Schvveis-schlacke und vom Obergang des Sauerstoffes aus der Gasphase in die Schlacken und Stahlschmelze abhangig, das heisst, von der Basizitat der entstehenden Schvveis-schlacke und des Abschmelzens. Mit der Beriicksichtigung der Aktivitat der Bestand-teile und der Geschvvindigkeit der Gleichgevvichtseinstel-lung bei dem Reaktionsverlauf vvahrend des Schvveissens mit ummantelten Elektroden, wird in Ubereinstimmung mit der Gleichgewichtsgleiche im Bereich der Untersuchun-gen (von 0.02 bis 0.1 Gevvichtsprozent des Gesamtsauer-stoffes im Schvveissgut eine lineare Abhangigkeit zwischen dem Gesamtsauerstoffgehalt im Schvveissgut ([O]) und fol-genden Gliedern erreicht: (%MnO) und 1/ j**« /% Mn/ y /% si/ Mit der Ausvvahl des Schvveissausbringens, der Schlackenmenge, der Schvveissgutzusammensetzung und der Schlaokenzusammensetzung im Bezug auf deren physi-kalische Eigenschaften, kann auf Grund der beschriebenen Gesetzmassigkeiten (Diagramme und ausfiihrte Gleich-ungen) bei dem Reaktionsverlauf beim Schweissen, eine optimale Zusammensetzung der Elektrodenummantelung im Bezug auf die vorgeschriebenen Eigenschaften ausge-rechnet werden. SUMMARY Deoxidation of the vveld in vvelding coated elec-trodes is characterized by a very short time available for reactions. No equilibrium is achieved betvveen the vvelding slag and the molten metal. Only a part of oxide inclusions precipitates from the melt. Thev are originated either from the slag or due to deoxidation. The oxide inclusions vvhich do not precipitate cause that oxygen content can be reduced only to a certain degree though the amount of deoxidizing agents in the electrode is increased. Too high content of deoxidizing agents reduces toughness because the Si and Mn content in vveld increases. Oxidation of elements during vvedling is caused only by the oxygen vvhich comes from the gaseous phase into the molten slag or metal phase and by the oxygen from the reduction of iron and manganese oxides, and of Si02 and Ti02 vvhen quasi-equilibrium is reached. The consumption of deoxidizing agents in vvelding vvith coated electrodes is in greater part influenced by the oxygen transfer from the gaseous phase into the molten slag and metal vvhich depends mainly on the composition and thickness of the electrode coating and the intensitv of the vvelding current. Basicity of theoretical melt of the electrode coating (i. e. slag vvhich is formed at the formation of drops) can be an indicator for »the oxygen transfer«. Also the melting rate (size of drops in vvelding) cannot be neglected. Comsumption of deoxidizing agents depends further also on the ratio betvveen the amount of slag and the amount of vveld (Gžl/Gv) The comsumption increases vvith the increased amount of slag per vveld unit. It is caused by the reduction of vvelding slag — establishing of a quasi equilibrium. The reactions follovv the equilibrium equation: a/o/ = 3(Fe0) Kle a(MnO) K Mn /Mn/ a(Si02) KSi • a/Si/ Because the systam freezes before the equilibrium is established the rate of chemical processes must be taken in account vvhen the physico-chemical processes in vvelding are to be explained. To understand the establishing the quasi-equilibrium betvveen the slag and the metal the follovving findings are essential: — reactions betvveen manganese and oxygen, and silicon and oxygen vvhich are dissolved in metal bath are fast and they nearly reach the equilibrium, — oxydation of manganese and silicon during vvelding depends only on the dissolution rate of oxygen in molten steel (the slovvest step) vvhich further depends on the vvelding temperature, reducibility of the formed vvelding slag, and on the oxygen transfer betvveen the gaseous phase and the molten slag and metal, i. e. on the basicity of the formed vvelding slag and the melting rate. A Iinear relationship betvveen the total oxygen content (»/o MnO) in the vveld, ([O]), and the therms (% FeO*),- (/% Mn/ , and (% Si02) ——vvas obtained in the region of investigations V /o/o Si/ (total oxygen content in the vveld varied from 0.02 to 0.1 vvt. o/o) vvhen activities of components and the rate of establishing the equilibrium during vvelding vvith coated electrodes vvere taken in account. The relationship cor-responds to the equilibrium equation. When vvelding yield, amount of slag, vveld composition, and the composition of the vvelding slag according to its physical properties are knovvn the optimal composition of the electrode coatings can be calculated according to the previously described relationships. 3AKAIOTEHHE lip« pacKHCAeHHH CBaponHora niBa npn cBapKH c noKpbiTbiMH 3AeKTpOAaMH npilMeMaTeAbHO OHCHb KOpOTKOe BpCMH, KOTopoe B pac-nopa^ceHHH aah tchchhh peaKHHH. PeaKHHH mokay pacnAaBAenHbiM CBapoMHbiM uiAaKom h pacnAaBOM CBapo^nora insa He 3aKanqHBa-eTbCH c paBHOBecneM. me^KAY uiAaKOM h CBapoMHbiM iiibom BOCCTa-HaBAHBeTbca KaMKaHHe pacKHCAHTeAeH b 3AeKTpoAe YMeHbmaeT BH3KOCTB niBa BCAeACTBHH AerHpOBaHH« IIIBa c Si H Mn. Bo bpemh cbapkh npouecc okhcachhh sacmchtob (packhcahteaeh) npOHCXOAHT TOAbKO bacactbhh achctbhh KHCAOpOAa, KOTOpbIH nepe-xoaht b pacnAaB uiAaKa h pacnAaB uiBa h3 rasoBon a3bi, tak>Ke h c KHCAOPOAOM KOTOpbIH BCTynaeT b peaKHHIO BOCCTaHOBAeHHeM Ka^cvtUMMcero paBHOBecHH bcacactbhh peAVKHHH cBapo^Hora uiAaKa, t. e. peAYKUHH okchaob >keae3a h maprahha h SiCh h TiCh. CaMoe GoALiuoe 3Haa3bi b pacnAaB imaKa h MeTaAAa; sto xe 3a-BHCHT TAaBHbIM 06pa30M ot COCTaBa h OT TOAmHHil o6Ma3KH SAeKTpOAOB H OT HanpaJReHHOCTH CBaponnora TOKa. IloKa3aTeAb aas oueHKH »nepeAa«m KHCAopoAa« npeACTaBAaeT co6oh 0CH0BH0CTb TeopenraecKora pacnAaBa SAeKTpoAHoft o5Ma3KH (uiAaKa, KOTOpbiii noAYHaeTi.CH npH o6pa30BaHHH KaneAb). Ba»CHyio poAb npn »nepeAa™ KHCAopoAa« hmcct TaioKe pacriAaBAeHiie (bcah-KAY KOAH^ecTBa uiAaKa a KOAmecTBa cBapoKymHftcero paBHOBecHa. 3th peaKUHH npoTeKaioT b corAacHH c cAeAyiomHM ypabhehhem paBHOBecHH: a/0/ = a(FeO) a(MnO) K Mn /Mn/ a (SiP;) K!i ' a/Si/ TaK KaK 3aMep3aHHe HacTynaeT ao BOCTaHOBAeHHa paBHOBecna, HaAO npH o6b8CHeHHH <{>H3HK0-XHMHMeCKHX npOUCCCOB yHeCTb TaKJKC HXHHK> 6bICTpOTy. A^a nOHHMaHHH npOUeCCa BOCCTaHOBAeHHH Ka»Y-mHiicero paBHOBeciifl MejKAY mAaKOM h CBapHbiM iiibom Ba«Hbi CAeAyiomHe KOHCTaTaHHH: — PeaKUHH mcmcay MapraHUOM H khcaopoaom a TaKJKe KpeM-HHeM H KHCAOPOAOM, KOTOpble HaXOA3TbCa b pacnAaBAeHHOM co-ctoshhh b pacriAaBe MeTaAAa, npoHcxoA»Tb 6bicTpo, nomn ao paB-HOBeCHH. — OitiicAeHHe MapraHua h KpeMHHa bo bpema CBapKH 3aBiicHT toabko ot 6biCTpoTU pacnAaBAeHHa KHCAopoAa b pacnAase ctsah (caMaa MeAAeHHaa peaKi^Ha). EbiCTpoTa OKHCAeHHa 3thIi 3AeMeHTOB 3abhcht ot TeMn-pu CBapKH, BoccTaHaBAHBaeMocTH CBapHora uiAaKa h ot nepeAaa3bi b pacnAaB uiaaka h MeTaAAa, t. e. oa ochobhocth 06pa30BaH0ra cBapo'inora uiAaKa h ot pacnAaBAeHHa. B38B BO BHHMaHHe aKTHBHOCTb COCTaBHbIX KOMnOHeHT ii 6bl-ctpoty BoccTaHOBAeHHa paBHOBecHa npa nponecce peaKmiii bo BpeMH CBapKH C nOKpbITHMH SAeKTpOAaMH, MOAy«IM B COTAaCHH c ypaB-hehhem paBHOBecna b ofiaacth nccaeaobahhh (meacay 0.02 ao 0.1 Bec. % odmero coAep>KaHHa KHCAopoAa b CBapomiOM inBy) AHHeHHyio CBa3b MeJKAV o6hihm coAepacaHHeM KHCAopoAa B CBapOMHOM mBy /O/ H CAeAYIOmHMH MAeHaMH: ,%FeO«, (%Mn0> , /% Mn/ ^ /% Si/ Bbi6opoM: BbixoAa CBapKH, KOAHqecTBa uiAaKa, cocTaBa CBapoM-Hora urea, COCTaBa CBapoqnora uiAaKa hto KacaeTbca ero <})H3HiecKHX Ka