Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 [ 36 ] 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

СО U

со я

со о

2 о с

So ч о

н о о

§1

о я

И ЭИ736 измельчались, а площадь, занимаемая а-фазой при ЭШП стали ЭИ961, уменьшалась с 3,1 до 1,87о. Для указанных сталей характерно уменьшение количества и увеличение дисперсности карбидов в металле ЭШП.

Одновременно необходимо отметить, что вследствие большей чистоты и гомогенности электрошлаковый металл склонен к росту зерна в большей степени, чем элект-

1000

1100

1200 t°C

Рис, 65. Влияние ЭШП на горячую пластичность нержавеющей стали:

/, 2 - открытая дуговая плавка; 3-ВДП; 4, 5-ЭШП

родуговой. Это следует учитывать при разработке режимов нагрева металла под деформацию, а также условий его охлаждения после деформации.

Для более полного представления о служебных характеристиках сплавов проверили влияние ЭШП на чувствительность к надрезу при испытаниях на длительную прочность при 700, 800, 900 и 950° С. Результаты исследования [159] показывают, что при этих температурах ЭШП повышает стойкость гладких образцов и значительно уменьшает чувствительность стали к концентрации напряжений при радиусе надреза 0,5 мм (в 2,5- 50 раз). Существенно увеличивается длительная прочность металла после ЭШП. Так, сталь ЭИ481Ш имела длительную прочность в продольных образцах 155 ч, в поперечных 136 ч, тогда как исходный электродуговой металл разрушался соответственно через 23 и 12 ч.

Важным служебным свойством является свариваемость. Как известно, при сварке сталей типа ЭИ943 (0Х24Н28МЗД), Х23Н18, 1Х14Н18В2БР и др. электродуговой выплавки возникают околошовные трещины. Переплав стали, обеспечивая повышение ее чистоты по включениям и газам, снижение серы, улучшает свариваемость. Институт электросварки им. Е. О. Патона на основании обширных исследований показал перспективность применения процесса ЭШП для улучшения свариваемости трубных нержавеющих сталей, используемых в тепло- и атомной энергетике. ЭШП также значительно улучшает полируемость нержавеющих сталей. Важным преимуществом ЭШП является сохранение физико-механических свойств для нержавеющих сталей переходного класса [163].

В последние годы большое распространение получают комплексные методы получения высококачественных сталей, в которых используются сразу два-три переплава. Например, сталь ЭИ844Б наиболее высокого качества получена при дуплексе ЭШП+ЭЛП. В ряде случаев сталь выплавляют методом ВИП с последующим ЭШП или ВДП. Новые методы плавки и их сочетания позволяют резко повысить металлургическое качество нержавеющих сталей, использовать новые композиции легирующих элементов и практически решить все задачи, которые ставят машиностроители перед металлургами.

4

Раздел третий РАЗЛИВКА НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Глава XI

ОСНОВЫ РАЗЛИВКИ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

1. ОБЩИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗЛИВКИ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Разливка нержавеющих сталей имеет ряд существенных отличий, связанных с физико-химическими свойствами металла, и во многом определяет качество проката, выход годного и другие технико-экономические показатели.

Лптейные свойства легированной стали определяются по существу влиянием отдельных элементов. При однозначном влиянии элементов оно усиливается, при противоположном итоговое влияние оказывает ведущий элемент. Хромистая сталь отличается высокой динамической вязкостью. Практическая жидкотекучесть сталей с содержанием 8-25% Сг, а также 5-18% N1 значительно возрастает по мере снижения хрома и одновременного повыщения никеля. Углерод оказывает еще большее влияние на жидкотекучесть, чем никель.

Жидкотекучесть улучшается с ростом содержания кремния. Например, разливка таких сталей, как Х18Н25С2 и т. п., значительно облегчена. Однако положительное влияние на жидкотекучесть кремния используется только при литье кислотоупорной и жаростойкой стали, где содержание кремния доводят до \% добавками ферросилиция и силикокальция. При разливке металла в изложницы содержание кремния обычно ограничивается в связи с ухудшением деформируемости металла и повышением хрупкости. Введение марганца благотворно влияет на жидкотекучесть хромистой и хромоникелевой стали.

Элементы, образующие карбиды, окислы и нитриды в нержавеющей стали, снижают ее жидкотекучесть.

Т а б л II ц а 27

Понижение температуры плавления при присадке 1% элемента к жидкой фазе

В связи с тем, что химический состав нержавеющих сталей имеет относительно узкие пределы и тенденция к сужению пределов будет продолжаться, использовать влияние отдельных элементов на жидкотекучесть не представляется возможным. Это влияние должно учитываться при разработке технологии разливки.

Одним из существенных факторов, влияющих на жидкотекучесть стали, является температура металла. Температура ликвидуса сплавов с различным содержанием хрома и никеля приведена в работе [164]. Влияние других элементов на температуру плавления стали приведено в табл. 27.

Перегрев металла над температурой плавления определяет не только качество поверхности слитка, но и внутреннюю структуру металла, загрязненность стали неметаллическими включениями и газами, ее плотность и другие физико-механические свойства.

Особенно велика роль температуры металла при производстве литых изделий. Снижение температуры металла увеличивает степень окисления хрома, титана и алюминия, а также продолжительность разливки, что отрицательно влияет на качество поверхности слитков.

Уменьшение склонности к образованию окисной пленки на поверхности металла при увеличении температуры перегрева и скорости разливки показывает, что, помимо физико-химических процессов (вторичное окисление), большое влияние оказывают теплофизические

процессы. Фактически при разливке протекают одновременно два процесса: окисление и затвердевание.

Чрезмерное увеличение температуры металла приводит к снижению и нестабильности усвоения титана, ухудшает стойкость ковшей и изложниц и снижает качество металла. Оптимальные температуры выпуска и разливки металла подбираются экспериментальным путем в зависимости от марки стали (ее химического состава), емкости электропечи, способа разливки (сифоном или сверху, в изложницы или на установках непрерывной разливки, под регулируемым давлением и т. п.), развеса слитков, скорости разливки, требований к качеству макроструктуры и загрязненности неметаллическими включениями.

Зачастую приходится для обеспечения меньшей загрязненности металла неметаллическими включениями и газами и ликвидации связанных с этим дефектов (волосовин, ликвационного квадрата, крупного зерна и т. п.) снижать температуру металла по ходу плавки и на разливке, а ухудшение качества поверхности слитков компенсировать применением специальных зачистных или обдирочных средств. Таким образом, температурой, как п химическим составом, нельзя варьировать в широких пределах.

Известно, что слитки стали, легированной хромом, и особенно алюминием и титаном, получаются с плохой поверхностью вследствие заворотов образующейся корки окислов. Образование корки на поверхности металла в изложнице связано с окислением стали атмосферным кислородом, а также с образованием и всплыванием нитридов титана и алюминия и продуктов раскисления стали, с окислением струи при выпуске стали в ковш и разливке металла, с инжектированием при этом воздуха в металл.

На процесс окисления металла, помимо его состава и температуры, влияет парциальное давление кислорода в изложнице, наличие, величина и длительность контакта поверхности металла с атмосферой изложницы, компактность струи металла.

В практике разливки нержавеющих сталей применялись различные способы снижения содержания кислорода в атмосфере изложницы (разливка в вакууме, в аргоне, с четыреххлористым углеродом, петролатумом, антраценом и другими углеводородными соединениями.