Nghiên cứu thành phần mẻ liệu thuốc bọc để chế tạo que hàn thép cacbon tương đương mác que hàn e6013 theo tiêu chuẩn AWS a5 1 bằng vật liệu trong nước

Trần xuân dũng giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học Thiết bị công nghệ hàn ngành : thiết bị công nghệ hàn nghiên cứu thành phần mẻ liệu thuốc bọc để chế tạo que hàn thép cácbon tơng đơng mác que hàn e6013 theo tiêu chuẩn aws a5.1 vật liệu Trần xuân dũng 2007 - 2009 Hà Nội 2009 Hà Nội 2009 MC LC LI NểI U CHNG 1: GII THIU QUE HN THẫP CACBON 1.1 Cu to que hn 1.1.1 Lừi que hn 1.1.2 V bc que hn 1.1.2.1 Nhúm vt liu to khớ 10 1.1.2.2 Nhúm vt liu to x 10 1.1.2.3 Nhúm vt liu cht kh, hp kim hoỏ v bin tớnh kim loi 11 1.1.2.4 Nhúm vt liu n nh h quang 11 1.1.2.5 Nhúm cht dớnh kt 12 1.1.2.6 Nhúm cht to hỡnh 12 1.2 Yờu cu i vi que hn thộp cacbon 12 1.2.1 Yờu cu chung 12 1.2.2 Yờu cu v c tớnh cụng ngh i vi que hn thộp cacbon 13 1.2.3 Yờu cu k thut chung i vi ch to que hn 13 1.3 Phõn loi que hn 16 1.3.1 Theo tớnh cht ca thuc bc que hn 16 1.3.2 Theo cụng dng chung 17 1.3.3 Theo chiu dy lp v bc 17 1.3.4 Theo mc hp kim hoỏ v i tng hn 17 1.4 Kớ hiu que hn 17 1.4.1 Que hn thộp cacbon thp 17 1.4.2 Que hn thộp hp kim thp 19 1.4.3 Que hn thộp khụng g 19 1.5 Gii thiu v que hn thộp cacbon E6013. 19 1.5.1 Theo tiờu chun AWS A5.1-1981 19 1.5.2 Kớ hiu ca que hn thộp cacbon thp E6013 20 CHNG 2: KHO ST S LC DY CHUYN SN XUT QUE HN 2.1 S sn xut que hn. 22 2.2.Cỏc b phn v cụng on chớnh quỏ trỡnh sn xut que hn 23 2.2.1.B phn lm sch 23 2.2.2.B phn kộo rỳt 24 2.2.2.1 Phng phỏp v kt cu khuụn kộo rỳt 24 2.2.2.2 Tớnh toỏn kộo rỳt lừi thộp 30 2.2.3 B phn nn v ct que 32 2.2.3.1 S nn v ct 33 2.2.3.2 Cỏc phng phỏp ct 33 2.2.4 B phn cp lừi que 35 2.2.5 Nghin nguyờn liu 36 2.2.5.1 Mc ớch . 36 2.2.5.2 Kớch thc ht nguyờn liu 36 2.2.5.3 Thit b nghin. 36 2.2.6 X lý nguyờn liu 37 2.2.7 B phn ộp que hn 37 2.2.7.1 c im chung 37 2.2.7.2 S mỏy ộp que hn cú v bc 38 2.2.7.3 Cỏc loi mỏy ộp v c im . 39 2.2.8 B phn v phúng que 41 2.2.9 B phn vờ hai u 43 2.2.10 B phn in ký hiu que 44 2.2.11 B phn sy que 44 2.2.12 B phn úng gúi 46 2.2.13 Kim tra cht lng 46 2.2.13.1 o lng kim tra cht lng tng khõu. 46 2.2.13.2 Kim nghim thnh phm que hn 47 CHNG 3: TNH TON THNH PHN M LIU THUC BC QUE HN THẫP CACBON E6013 3.1 Gii thiu s lc v x hn v cỏc c im ca x hn 49 3.1.1 Khỏi nim x hn 49 3.1.2 c tớnh c bn x hn 49 3.1.2.1 Tớnh axit (baz) ca x hn 49 3.1.2.2 Hot tớnh hoỏ hc ca x hn 50 3.1.2.3 nht 51 3.1.3 Mt s c tớnh khỏc x hn 53 3.1.3.1 Sc cng b mt phõn pha kim loi - x hn 53 3.1.3.2 thm thu khớ ca x hn 54 3.1.4 Phõn loi x hn 54 3.1.4.1 Phõn theo tớnh axit hay baz 54 3.1.4.2 Phõn loi theo hot tớnh 54 3.1.4.3 Phõn loi theo s thay i nht 55 3.2 C s nn to x cho m liu thuc bc que hn. 55 3.2.1 Yờu cu c bn ca nn to x 55 3.2.2 Nn to x baz 55 3.2.3 Nn to x rutil 56 3.2.4 Chn nn to x phự hp que hn thộp cacbon E6013 56 3.3 La chn nguyờn liu cho m liu thuc bc que hn. 56 3.3.1 S lc v ngun nguyờn liu khoỏng cht nc 56 3.3.2 La chn s b thnh phn m liu thc bc que hn E6013 59 3.4 Tớnh toỏn thnh phn m liu thuc bc que hn E6013. 60 3.4.1 Gii thiu thnh phn v c tớnh ca vt liu lm lừi que H 08A 60 3.4.2 Tớnh toỏn lng O2 sinh 61 3.4.3 Tớnh toỏn lng cht kh cn dựng. 62 3.4.4 Tớnh toỏn hm lng cỏc cht hp kim hoỏ 63 3.4.5 Tớnh toỏn cỏc cht x hn 64 3.4.5.1 T Rutil 64 3.4.5.2 T ỏ vụi 65 3.4.5.3 T qung Bụxit 65 3.4.5.4 T Imenhit hon nguyờn 65 3.4.5.5 T Cao lanh 66 3.4.5.6 T Fero - Si . 66 3.4.5.7 T Fero - Mn . 67 3.4.5.8 T Trng thch 67 3.4.5.9 T Hunh thch . 67 3.4.5.10 T Nc thu tinh . 67 CHNG 4: XY DNG MI QUAN H GIA CC THNH PHN CA M LIU VI CC CH TIấU CễNG NGH CA QUE HN 4.1 S nghiờn cu que hn thộp cacbon 69 4.1.1 S tng quỏt 69 4.1.2 S nghiờn cu ti 70 4.2 Xõy dng hm mc tiờu 70 4.2.1 Hỡnh dng mụ hỡnh 70 4.2.2 Gii thiu phng phỏp xỏc nh h s ca mụ hỡnh 71 4.3 Xỏc nh hm mc tiờu 74 4.3.1 La chn cỏc bin s 75 4.3.2 Chn tn s v xỏc nh khong bin thiờn 77 4.3.3 Tin hnh thớ nghim xỏc nh cỏc ch tiờu v tớnh cụng ngh ca que hn 77 4.3.3.1 Thớ nghim o chiu di h quang ti hn 78 4.3.3.2 Thớ nghim o cụng bong x 78 4.3.3.3 Thớ nghim o hỡnh dng mi hn 79 4.3.4 S v phn mm lp trỡnh ca mụ hỡnh toỏn hc 80 4.3.4.1 S ca mụ hỡnh 80 4.3.4.2 Phn mm lp trỡnh 82 4.3.5 Kt qu 82 CHNG 5: TI U HO THNH PHN M LIU THUC BC QUE HN 5.1 Gii thiu phng ỏn ti u hoỏ v toỏn quy hoch 84 5.2 Hch toỏn kinh t 88 5.3 Xỏc nh hm giỏ thnh m liu theo n thuc 89 5.4 Thc hin quy hoch toỏn hc cho thnh phn m liu thuc bc que hn thộp cacbon E6013 91 5.4.1 H Rutil ỏ vụi Bụxit 91 5.4.2 Phng phỏp xỏc nh thnh phn m liu ti u 91 5.4.3 Kt qu 92 5.5 Giỏ thnh ca que hn thộp cacbon E6013 sau sn xut 94 5.6 S ph thuc ca cỏc yu t cụng ngh vo hm lng thnh phn cỏc cht Rutil, ỏ vụi, Bụxit 95 5.6.1 S ph thuc ca chiu di h quang vo hm lng thnh phn cỏc cht Rutil, ỏ vụi, Bụxit 95 5.6.2 S ph thuc ca h s bong x vo hm lng thnh phn cỏc cht Rutil, ỏ vụi, Bụxit 96 5.6.3 S ph thuc ca h s bong x vo hm lng thnh phn cỏc cht Rutil, ỏ vụi, Bụxit 97 5.7 S ph thuc ca giỏ thnh vo hm lng thnh phn cỏc cht Rutil, ỏ vụi, Bụxit 98 CHNG 6: QUY TRèNH CH TO QUE HN THẫP CACBON E6013 V CC PHNG N XUT 6.1 S ch to que hn thộp cacbon E6013 100 6.2 Chun b lừi que 101 6.2.1 Kộo rỳt lừi que 101 6.2.2 Nn ct lừi que 103 6.3 Chun b thnh phn nguyờn liu 103 6.3.1 Chun b sn cỏc loi qung ó chn 103 6.3.2 Nghin nguyờn liu 104 6.3.3 X lý nguyờn liu 106 6.3.4 Trn nguyờn liu 107 6.3.4.1 Trn khụ 107 6.3.4.2 Trn t 107 6.3.5 ẫp bỏnh 108 6.3.6 ẫp que 109 6.3.7 ún, que 109 6.3.8 Sy que hn 111 6.3.9 Thnh phm 111 TI LIU THAM KHO 115 PH LC 116 CHNG GII THIU QUE HN THẫP CACBON 1.1/ Cu to que hn Cu to ca que hn h quang tay cú v bc gm phn chớnh nh hỡnh 1.1 vi cỏc thnh phn c bn sau õy: + Phn 1: Lừi que hn; + Phn 2: V thuc bc Hỡnh 1.1 Hỡnh dng v kớch thc c bn ca que hn cú thuc bc - Lừi que; - Thuc bc; d - ng kớnh lừi que; D - ng kớnh ngoi que hn; L - Chiu di que hn; l - Chiu di uụi que hn; - Gúc phi u que hn 1.1.1/ Lừi que hn Phn lừi que l nhng on dõy kim loi cú cỏc kớch thc c bn sau õy: Chiu di que L = 250 500 mm; ng kớnh lừi que d = 1,6 mm v c ca que hn c gi theo ng kớnh ca lừi que; Mt u trn khụng bc thuc dựng kp que hn di t 20 30 mm, u cũn li c vờ vỏt sch thuc bc cú h mm; Chiu dy lp thuc bc khong = mm Các kích thớc que hàn theo TCVN 3223 : 2000 Đờng kính lõi que Chiều dài que hàn Chiều dài đuôi que (d) ( L) cho phép hàn ( l ) 2,0 250 - 300 2,5 300 - 350 3,0 3,20 4,0 5,0 6,0 15 - 20 350 - 400 400 - 450 450 - 500 20 - 30 1.1.2/ V bc que hn Trong quỏ trỡnh hn, thuc bc que hn úng vai trũ rt quan trng v nh hng nhiu ti cht lng ca mi hn Thuc bc que hn bao gm nhiu hp cht hoỏ hc khỏc ( cỏc cht khoỏng CaCO3, MgCO3, CaF2), cỏc qung (qung Mangan), Cỏc cht hu c: Xenlulụz, cỏc fero hp kim: Fe Cr, Fe Si, Fe- Ni,, úng vai trũ khỏc thnh phn m liu thuc bc que hn Mi thay i ca mt hp cht u nh hng ti cht lng ca mi hn n gin vic ỏnh giỏ vai trũ ca cỏc hp cht ta cú th phõn nhúm theo tỏc dng ca nú quỏ trỡnh hn 112 Que hn sau ó sy khụ, s c kim tra cht lng v tin hnh bao gúi, bo qun nh ó trỡnh by phn trờn 113 KT LUN CHUNG Vic nghiờn cu sn xut que hn loi E6013 bng vt liu nc ỏp ng nhu cu ca th trng Vit Nam l rt cp bỏch, cú ý ngha to ln v kinh t v xó hi Ni dung ca lun ó i sõu kho sỏt, phõn tớch cỏc cụng on quan trng ca dõy chuyn sn xut que hn, ó xut nhng gii phỏp cn thit mi khõu V phn nghiờn cu thnh phn m liu thuc bc ó t c nhng kt qu quan trng, lm tin cho vic nghiờn cu hon thin cụng ngh ch to que hn E6013 bng vt liu nc Kt qu ch yu ca ti gm nhng ni dung chớnh sau õy: - ti ó nờu bt c vai trũ ca cỏc cụng on quan trng dõy chuyn sn xut, cú nh hng n nng sut v cht lng que hn Qua ú ó c cỏc gii phỏp v nhng chỳ ý c th mi cụng on, ú c bit l cỏc b phn sau õy: + B phn kộo rỳt dõy: phõn tớch la chn kt cu, tớnh toỏn s ln kộo v mc h bc sau mi m kộo (khuụn kộo) mt cỏch hp lý m bo nng sut, cht lng b mt, hn ch bin cng dõy kộo + B phn ộp que: Phn tớch, la chn kt cu mỏy ộp phự hp vi mi loi thuc bc que hn (rutil, baz, ) nõng cao nng sut ộp que v m bo cht lng b mt v bc que hn + B phn ún que hn: ó kho sỏt, phõn tớch khỏ nhiu kt cu b phn ún v que hn t khuụn ộp, ó gii thiu c b phn ún que hn vi kt cu tng hp khỏ hon chnh - V phn phõn tớch tớnh toỏn thnh phn n thuc ó cp mt cỏch cú h thng t khõu phõn tớch la chn nn to x, s tớnh toỏn m liu thuc bc in hỡnh v ó xõy dng c mi quan h toỏn hc gia cỏc cht nguyờn liu 114 u vo v cỏc hm mc tiờu l cỏc ch tiờu cụng ngh hn Qua cỏc phng trỡnh hi qui phn ỏnh c tớnh nh hng ca cỏc cu t n cỏc ch tiờu cụng ngh hn ng thi ó chn c thnh phn ti u ca n thuc trờn c s hm giỏ thnh v tho cỏc iu kin cn thit ca cỏc ch tiờu v cụng ngh hn - Trong cụng on chun b vt liu v trn thuc: ó phõn tớch rt sõu phn trn t v vai trũ ca mt s cht m bo nhn c thuc bc cú do, tớnh n hi, trn ca thuc t phự hp vi tng loi thuc bc, cng nh gii thiu cỏch iu chnh b sung nc thu tinh v kim tra cht lng ca nú Nhng gii phỏp cho phộp khc phc nhng khuyt tt thng xy ộp que hn nh: hin tng tht uụi chut, t tre, trúc lt, nõng cao nng sut v m bo cht lng que hn ti nghiờn cu mi ch tin hnh gúc lý thuyt v thc nghim, hn ch v thi gian v iu kin c s vt cht, nờn mt s ch tiờu v thnh phn hoỏ hc, c tớnh, hm lng hirụ, ca kim loi mi hn cha c nghiờn cu y Do vy kt qu nghiờn cu cú th trin khai ng dng vo thc tin, cn c nghiờn cu b sung hon thin v tin hnh ch to th, rỳt kinh nghim 115 TI LIU THAM KHO ********* [1] - Bng thnh phn mt s nguyờn vt liu ti Vit Nam [2] - Cỏc phng phỏp tớnh toỏn ti u húa T1, T2 Bựi Minh Trớ, 1980 [3] - Cỏc ti liu v s liu TS V Huy Lõn cung cp [4] - Cụng ngh cỏc kim loi v hp kim thụng dng Hu Nhn, Phan Vn H [5] - Cụng ngh hn in núng chy (Tp 1&2) TS Ngụ Lờ Thụng [6] - Giỏo trỡnh vt liu hn TS V Huy Lõn, TS Bựi Vn Hnh [7] - Giỏo trỡnh pascal, Quỏch Tun Ngc, HBK H Ni, 1996 [8] - Hi ỏp v dp tm v cỏn kộo kim loi Hu Nhn [9] - Handbook TOBECO [10] - Quy hoch thc nghim TS Nguyn Doón í [11] - S tay tra cu thộp gang thụng dng Nghiờm Hựng, NXB HBK, 1997 [12] - Thit k ch to mỏy cỏn thộp & cỏc thit b nh mỏy cỏn thộp Hu Nhn 116 PH LC Phn mm xỏc ch h s ca h phng trỡnh bc nht PROGRAM Tuong-wan; uses crt; type matran = array[1 25,1 25] of real; var mt:matran; a:matran; b:matran; X: matran; Y: matran; cv1:matran; d:matran; d1:matran; d2:matran; yi:matran; ytb:matran; c,max:real; t:boolean; ck:char; m,n,i,j,k,q,l,a1,b1,k1: integer; f:file of matran; procedure matranX_Y;{ lap ma tran Y va X_ma tran thong tin } begin writeln(' Ma tran Y '); writeln; for i:=1 to m begin Y[i,1]:=mt[i,n]; write(Y[i,1]:8:2);writeln; end; writeln; Writeln(' Ma tran thong tin X'); writeln; 117 for i:=1 to m d[i,1]:=1; for i:=1 to m for j:=1 to n d[i,j+1]:=mt[i,j]; for i:=1 to m begin for j:=1 to n write(d[i,j]:8:2); writeln; end; end; (*******************************************************) Procedure matran_chuyenvi;{thanh lap ma tran chuyen vi X' } begin for i:=1 to n for j:=1 to m cv1[i,j]:=d[j,i]; writeln(' Ma tran chuyen vi '); writeln; for i:=1 to n begin for j:=1 to m write(cv1[i,j]:8:2); writeln; end; end; (*******************************************************) procedure tinh_tich_hai_ma_tran(a1,b1,b2:matran; var d1,d2:matran); { nhan ma tran A=X'.X va B=X'.Y } begin for i:=1 to n for k:=1 to begin d1[i,j]:=0; for j:=1 to m d1[i,k]:=d1[i,k]+a1[i,j]*b1[j,k]; end; writeln; Writeln(' Ma tran B '); writeln; 118 for i:=1 to n begin for k:=1 to write(d1[i,k]:8:4); writeln; end; writeln; for i:=1 to n for k:=1 to n begin d2[i,j]:=0; for j:=1 to m d2[i,k]:=d2[i,k]+a1[i,j]*b2[j,k]; end; writeln; writeln(' Ma tran A '); writeln; for i:=1 to n begin for k:=1 to n write(d2[i,k]:10:4); writeln; end; writeln; end; (******************************************************) procedure Gauss(a,b:matran;var x:matran);{ giai pt chinh tac =pp Gauss } begin t:=true; i:=1; while t begin if a[i,i]=0 then begin max:=0; m:=i ; for k:=i+1 to n if max< abs(a[k,i]) then begin m:=k; 119 max:=abs(a[k,i]); end; if mi then begin for j:=i to n for l:=1 to begin c:=a[i,j]; a[i,j]:=a[m,j]; a[m,j]:=c; end; c:=b[i,l]; b[i,l]:=b[m,l]; b[m,l]:=c; end; if m=i then begin t:=false; writeln(' Ma tran A suy bien '); exit; end; end; if a[i,i]0 then begin c:=1/a[i,i]; for j:=i+1 to n for l:=1 to a[i,j]:=a[i,j]*c; b[i,l]:=b[i,l]*c; for k:=i+1 to n begin for j:=i+1 to n for l:=1 to a[k,j]:=a[k,j]-a[i,j]*a[k,i]; 120 b[k,l]:=b[k,l]-b[i,l]*a[k,i]; end; writeln; i:=i+1; if i=n+1 then t:=false; end; if i=n+1 then begin for i:=n-1 downto for j:=i+1 to n for l:= to b[i,l]:=b[i,l]-a[i,j]*b[j,l]; writeln(' Ma tran nghiem X '); writeln; for i:=1 to n for l:=1 to begin x[i,l]:=b[i,l]; writeln(x[i,l]:8:4);writeln; end; end; end; end; (**********************************************************) procedure tinh_tich_ma_tran(ai,bi:matran; var yi:matran); {tinh gia tri cua ham so theo cong thuc thuc nghiem } begin for i:=1 to m for k:=1 to n begin yi[i,j]:=0; for j:=1 to n yi[i,k]:=yi[i,k]+ai[i,j]*bi[j,k]; end; writeln; Writeln(' Gia tri cua ham so theo cong thuc thuc nghiem '); 121 writeln; for i:=1 to m begin for k:=1 to writeln(yi[i,k]:8:4); writeln end; writeln; end; procedure he_so_tuong_quan_R; var R1,s1,s2,s3:real; begin s1:=0; for i:=1 to m for j:=1 to s1:=s1+Y[i,j]; ytb[i,j]:=s1/m; writeln( 'Ytb=',ytb[i,j]:8:4); writeln; s2:=0; s3:=0; for i:=1 to m for j:=1 to begin s2:= s2+ sqr(yi[i,j]- ytb[i,j]); s3:= s3+ sqr(Y[i,j]-ytb[i,j]); R1:=sqrt(s2/s3); end; Writeln('R=',R1:8:4); writeln; if (R1>=0) and(1>=R1) then Writeln('==> Thoa man ') else Writeln ( '==> Khong thoa man '); end; Begin {Chuong trinh chinh} clrscr; assign(f,'matran.dat'); rewrite(f); Write('Cho so hang cua bang so lieu:');readln(m); 122 t:=true; while t begin Write('Cho bac k cua da thuc:'); readln(k1); if k1=1 then begin n:=4 ; write(' So cot cua bang so lieu:',n); t:=false; end; if k1=2 then begin n:=10; write('So cot cua bang so lieu:',n); t:=false; end; if k1=3 then begin n:=20; write('So cot cua bang so lieu:',n); t:=false; end; if (k11) and(k12) and(k13) then begin t:=false; Write('So cot cua bang so lieu :');readln(n); end; end; writeln; for i:=1 to m for j:=1 to n begin write('a[',i,',',j,']='); readln(mt[i,j]); end; repeat begin 123 writeln('Ban co muon sua bang so lieu vua nhap ko?'); writeln; Writeln('Co thi nhan y or Y, Ko thi nhan phim bat ki'); readln(ck); if ((ck='y')or(ck='Y')) then begin write(' Can sua hang:');readln(a1); write(' Can sua cot:' );readln(b1); write('a[',a1,',',b1,']='); readln(mt[a1,b1]); end; end; until (ck'y')and(ck'Y'); write(f,mt); close(f); assign(f,'matran.dat'); reset (f); read(f,mt); writeln('*********** Bang so lieu ************'); writeln; for i:=1 to m begin for j:=1 to n write(mt[i,j]:8:2); writeln; end; writeln; matranX_Y;readln; writeln; matran_chuyenvi; readln; writeln; tinh_tich_hai_ma_tran(cv1,Y,d,d1,d2);readln; writeln; Gauss(d2,d1,x);readln; writeln; tinh_tich_ma_tran(d,x,yi);readln; writeln; he_so_tuong_quan_R; 124 close(f); readln; end Phn mm ti u hoỏ program toiuu1; var i,j,k:integer; minT,x1,x2,x3,hq,bx,mh,x1kq,x2kq,x3kq:real; tk,tkkq,hqkq,bxkq,mhkq:real; begin minT:=700000; for i:=1 to 100 for j:=1 to 100 for k:=1 to 100 begin x1:=20+0.1*i; if x1>=20 and x1=14 and x1=6 and mh