G KFe-Me.[Me]Fe-Me } Với dây hàn là thép H 08A thì ta chọn:
5.2 Các bƣớc chế tạo thuốc hàn bazơtrung bình.
5.2.1 Tuyển chọn nguyên vật liệu..
Danh mục quặng, sa khoáng, fero hợp kim và các thành phần khác theo đơn thuốc đƣợc lựa chọn đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật cần thiết (hàm lƣợng thành phần chính, hàm lƣợng tạp chất chứa P, S nằm trong giới hạn cho phép). Bao gồm các chất sau đây:
Bảng 5.1 Danh mục quặng, sa khoáng, fero hợp kim được lựa chọn
Tên nguyên liệu Thành phần các chất
Rutil 90% TiO2, 2% SiO2
Imenhit hoàn nguyên 52% TiO2, 27% FeO, 4% SiO2
Đá vôi 98% CaCO3, 1% SiO2, 1% Al2O3
Bôxit 52% Al2O3, 5% SiO2
Cao lanh 52% SiO2, 35% Al2O3, 1,25% Fe2O3 Trƣờng thạch 51,1% SiO2, 31% Al2O3, 12% K2O, 2,3% Na2O
Ferô – Silic 75% Si
Ferô – Mangan 80% Mn
Nƣớc thuỷ tinh kali (potat) 25% SiO2 , 14,3% Na2O + K2O
5.2.2 Nghiền, sàng, chuẩn bị nguyên liệu.
Nguyên liệu sau khi đƣợc chọn, đƣợc đem nghiền nhỏ sao cho kích thƣớc đạt yêu cầu và đảm bảo hiệu quả kinh tế.
Mục đích: Để đảm bảo sự đồng đều về thành phần hóa học của vỏ thuốc bọc, đảm
bảo hồ quang hàn cháy ổn định và lõi dây nóng chảy đều trong suốt cả chiều dài dây hàn. Đồng thời đảm bảo chất lƣợng kim loại mối hàn đề ra.
Tuy nhiên, theo phân tích ở trên, mỗi chất có vai trò và cơ chế tham gia trong quá trình hàn riêng biệt nên kích thƣớc hạt của chúng có yêu cầu khác nhau, cụ thể khi nghiền ngƣời vận hành máy phải lƣu ý một số yêu cầu về kích thƣớc hạt nhƣ sau:
+ Chất tạo khí (các hợp chất cacbonat): Khi hàn cần phân hủy nhanh để tạo khí bảo vệ, chúng cần có diện tích bề mặt riêng lớn, tức là kích thƣớc hạt phải nhỏ.
+ Các fero hợp kim cần có kích thƣớc lớn hơn, nếu kích thƣớc hạt quá nhỏ, diện tích riêng của bề mặt hạt lớn, điều này có thể xảy ra các hiện tƣợng sau:
Bị ôxi hoá nhiều trong quá trình chế tạo, do tác dụng với nƣớc thuỷ tinh; Cƣờng độ ôxi hoá các nguyên tố hợp kim trong vùng hồ quang hàn và trong quá trình dịch chuyển từ điện cực đến vũng hàn xảy ra mãnh liệt hơn, điều này giúp tăng hiệu quả với vai trò chất khử, nhƣng hiệu quả hợp kim hoá sẽ giảm đi nhiều do nguyên tố hợp kim bị oxi hoá mạnh và có thể dẫn đến không đảm bảo hàm lƣợng nguyên tố hợp kim cần thiết theo dự tính.
+ Chất tạo xỉ có kích thƣớc hạt trung bình không cần quá mịn (Rutil, ilmenhit..)
Nhƣ vậy, để đảm bảo đƣợc các yêu cầu kinh tế, tránh lãng phí thời gian nghiền cũng nhƣ đáp ứng đƣợc các yêu cầu kỹ thuật đối với mỗi loại nhóm vật liệu, công đoạn nghiền vật liệu phải đƣợc kiểm tra và thƣờng dùng rây để sàng lọc với các kích thƣớc lỗ rây tƣơng ứng với mỗi loại nhóm vật liệu.
5.2.3 Xử lý nguyên liệu.
Cân các thành phần mẻ liệu thuốc hàn theo tỷ lệ đó đƣợc tính toán (sau khi đã tối ƣu) ở trên.
Nhƣ phần trƣớc ta đã xét trong thành phần thuốc hàn thƣờng gồm nhiều hợp chất, mỗi hợp chất có chức năng, tác dụng nhất định hoặc một số hợp chất cùng có tính năng chung, khi hàn sẽ hình thành nền tạo xỉ là:
CaO – TiO2 – CaF2 – Al2O3
với tỷ lệ các ôxyt nhƣ đã dự tính. Danh mục các nguyên liệu và hàm lƣợng các hợp chất trong chúng để chế tạo thuốc hàn (kể cả lƣợng nƣớc thuỷ tinh khô, quy về 100%) nhƣ sau:
Bảng 5.2 Tỷ lệ các chất trong mẻ liệu qui đổi
Tên nguyên liệu Tỷ lệ trong thành phần mẻ liệu qui đổi (kể cả trọng lƣợng khô của nƣớc thuỷ tinh), (%)
Đá vôi (CaCO3) 18,3 (20,47 - )
Rutil (TiO2) 22
Ilmenhit hoàn nguyên (TiO2) 14
Bôxit (Al2O3) 11,4
Fero - mangan (Fe – Mn) 7,1
Fero - silic (Fe – Si) 4,5
Trƣờng thạch 5,4
Cao lanh 5,8
Bột tan 0,9
Phần khô của nƣớc thuỷ tinh 10,6
Khi không kể đến phần nƣớc thuỷ tinh khô, sẽ có thành phần mẻ liệu khô nhƣ sau:
Bảng 5.3 Tỷ lệ các chất trong mẻ liệu khô
Tên nguyên liệu Tỷ lệ trong thành phần mẻ liệu qui đổi (kể cả trọng lƣợng khô của nƣớc thuỷ tinh), (%)
Đá vôi (CaCO3) 20,47
Rutil (TiO2) 22: 0,894
Imenhit hoàn nguyên (TiO2) 14
Bôxit (Al2O3) 11,4
Fero - mangan (Fe – Mn) 7,1
Fero - silic (Fe – Si) 4,5
Huỳnh thạch 2,0
Cao lanh 5,8
Bột tan 0,9
Nƣớc thuỷ tinh 25 - 30
5.2.4 Phối liệu thành phần mẻ liệu thuốc hàn.
Nhƣ đó trình bày ở chƣơng 2, để đảm bảo chất lƣợng tốt cho thuốc hàn và tránh những khuyết tật nhƣ đã nêu trên, thì cần phải xử lý nguyên liệu trƣớc khi đƣa vào sử dụng.
Để giảm bớt độ hoạt tính của fero hợp kim bằng cách thụ động hóa – tức là tạo nên một màng mỏng đó bị ôxi hóa (màng ôxit) trên bề mặt hạt fero hợp kim. Điều này cũng không ngoại trừ hoàn toàn khả năng xảy ra các phản ứng kể trên sau khi lớp màng ôxit bị hòa tan, nhƣng nó làm trì hoãn và không bắt đầu ngay các phản ứng đó, mà phải qua vài giờ đồng hồ (khi đƣợc thụ động hóa tốt). Với khoảng thời gian nhƣ vậy cũng đủ để thuốc hàn đƣợc khô sơ bộ.
Biện pháp: Thụ động hóa bột fero hợp kim trƣớc khi đƣa vào sử dụng bằng các phƣơng pháp phổ biến sau đây:
+ Ôxi hóa tự nhiên bằng cách giữ một thời gian đủ dài trong điều kiện không khí bình thƣờng.
+ Nung nóng nhanh trong môi trƣờng khí ôxi hóa hoặc ngâm trực tiếp trong dung dịch thuốc tím (KMnO4) hay nƣớc crôm (K2Cr2O7) (Đôi khi hợp chất crôm này với nồng độ khoảng 0,5% đƣợc đƣa vào trƣớc khi trộn nƣớc thủy tinh).
5.2.5 Trộn nguyên liệu.
5.2.5.1 Trộn khô.
Vật liệu khô đƣợc trộn đều trong máy trộn chuyên dụng để đảm bảo đồng đều về thành phần mẻ liệu. Thời gian trộn khô khoảng từ 15 đến 25 phút tuỳ thuộc vào loại thuốc hàn. Theo kinh nghiệm trƣờng hợp thuốc hàn hệ rutil thời gian trộn từ 15 đến 20 phút.
5.2.5.2 Trộn ướt.
Mẻ liệu sau khi trộn khô sẽ đƣợc bổ sung nƣớc thủy tinh và đƣợc trộn ƣớt bằng máy trục xoắn vít đơn hoặc kép, hoặc máy trộn kiểu hành tinh. Làm cho thuốc hàn đƣợc trộn nhuyễn, đồng đều và đảm bảo độ dẻo cần thiết. Thuốc nhuyễn, dẻo và có độ trơn cần thiết sẽ giúp cho quá trình ép đƣợc thuận lợi và giảm ma sát giữa thuốc bọc với thành xi lanh, cánh trục vít (trong trƣờng hợp ép bằng máy ép trục vít), bộ phận dẫn thuốc của đầu ép (đầu bò) và khuôn ép. Điều này ảnh hƣởng rất lớn đến năng suất, chất lƣợng thuốc hàn.
Công đoạn trộn ƣớt cần chú ý đảm bảo độ dẻo, nhuyễn của thuốc, nếu thuốc quá nhão hoặc quá khô đều không tốt, nó sẽ ảnh hƣởng tới năng suất cũng nhƣ chất lƣợng sản phẩm. Bởi vì:
- Thuốc quá nhão có thể xảy ra một trong số những hiện tƣợng sau đây: + Làm cho quá trình tạo hạt khó khăn, dẫn đến giảm năng suất;
+ Khi qua sàng tạo hạt, các hạt thuốc hàn sẽ bị dính chặt vào nhau tạo thành các hạt có kích thƣớc lớn.
+ Trƣờng hợp hạt thuốc hàn lớn khi rơi xuống sẽ bị bẹp vỡ không tạo thành hạt.
Biện pháp khắc phục:
+ Giảm lƣợng nƣớc thủy tinh, kiểm tra chất lƣợng (tỷ trọng) nƣớc thuỷ tinh (bằng bôme kế), thời hạn sử dụng trong giới hạn cho phép;
+ Kiểm tra hàm lƣợng cao lanh, đá vôi và kích thƣớc hạt phải đạt yêu cầu.
- Thuốc quá khô: Khi đó lực ép tạo các hạt kết dính đƣợc các thành phần sẽ khó khăn dẫn đến giảm năng suất ép tạo hạt.
Nhƣ vậy để khắc phục đƣợc hiện tƣợng này, sau khi trộn mẻ liệu theo tỉ lệ cần theo dõi và lƣu lại các thông tin khi ép tạo hạt thuốc hàn, từ đó có những điều chỉnh hợp lý cho việc trộn mẻ liệu của từng loại thuốc hàn.
5.2.6 Tạo hạt.
Sau khi nghiền các loại nguyên liệu chúng đƣợc trộn khô theo tỉ lệ nhất định, tiếp theo là trộn ƣớt và sau đó chúng đƣợc tạo hạt theo phƣơng pháp ép rồi cắt hoặc vê hạt.
Sấy thuốc hàn nhƣ chƣơng 2 đó trình bày gồm hai giai đoạn chính: sấy sơ bộ hoặc hong khô và sấy khô kiệt. Trong điều kiện khí hậu Việt Nam và diện tích mặt bằng cho phép có thể tiến hành sấy giai đoạn 1 bằng hong khô. Giai đoạn sấy khô kiệt nên chọn sấy trong tủ sấy điện: với nhiệt độ sấy thuốc hàn từ (450 – 550)oC. Nhiệt độ sấy khô không đƣợc quá cao và có thể làm tăng sự ôxi hoá các fero hợp kim. Nhiệt độ sấy tăng từ từ và đƣợc khống chế tự động, thời gian sấy thƣờng khoảng 3-4 giờ, sau đó nên để nguội trong lò khoảng vài giờ, rồi mới đƣa ra ngoài.
5.2.8 Sàng tuyển hạt, kiểm tra kích thích thƣớc hạt, độ ẩm.
Việc sàng tuyển hạt đƣợc thực hiện nhằm loại bỏ những hạt có kích thƣớc lớn, những hạt có kích thƣớc nhỏ nhằm tạo ra những hạt thuốc hàn tƣơng đối đồng đều nhau.
5.2.9 Bao gói, kiểm tra thành phẩm và nhập kho.
Thuốc hàn sau khi đó sấy khụ và kiểm tra kích thƣớc hạt đạt tiêu chuẩn, sẽ đƣợc kiểm tra chất lƣợng và tiến hành bao gói, bảo quản nhƣ đó trình bày ở phần trên.
CHƢƠNG 6