CC BY
107
УДК 621.744
ОСОБЕННОСТИ ВЫПЛАВКИ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННОГО КОРРОЗИОННОСТОЙКОГО СПЛАВА 06ХН28МДТ В ОТКРЫТЫХ ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ
С.Ю. Маврин, В.А. Аммер, А.А. Щетинин, С.В. Жеглов
Представлены результаты экспериментального исследования условий выплавки в открытой индукционной печи железохромникелевого сплава с хорошими литейными свойствами и изготовления из него в условиях ЛВМ отливок с высокой коррозионной стойкостью к кислотным средам
Ключевые слова: коррозионностойкий сплав, плавление, индукционная печь, отливка
Изделия из железохромникелевых сплавов предназначены для работы в агрессивных средах в интервале температур от комнатной до 100 оС и выше. Сплав 06ХН28МДТ (табл. 1) обладает
высокой стойкостью против общей и межкристаллитной коррозии. Однако эти свойства он приобретает в условиях выплавки в вакуумных индукционных печах, когда процессами плавки,
раскисления и кристаллизации удается оперативно управлять. Получение сплава химического состава, регламентированного ГОСТ 5632-72, и обеспечение эксплуатационной надежности изделий в условиях открытой индукционной плавки (экономически более выгодной по сравнению с вакуумной плавкой) представляет значительные трудности по следующим причинам:
Таблица 1 Химический состав сплава 06ХН28МДТ по ГОСТ 5632-72 в процентах
Элементы С БІ Мп № Сг Мо ТІ Си Б Р Ее
Содержание 0,06, 0,8, 0,8, 26-29 22 - 2,5 0,5 2,5 0,02, 0,035, основа
25 3,0 0,9 3,5
- повышенная склонность легирующих компонентов к взаимодействию с газовой атмосферой и образованию плен, состоящих из окислов и нитридов;
- пониженная степень усвоения титана в расплаве;
- образование в отливках крупнозернистой транскристаллитной структуры с выделением на границах зерен первичных карбидов и соединений, ослабляющих межкристаллитные связи;
- образование в тепловых узлах отливок горячих трещин и межкристаллитных границ с ликватами.
Целью данной работы являлось исследование возможности выплавки сплава 06ХН28МДТ в открытых индукционных печах, способных обеспечить в отливках общую и межкристаллитную устойчивость при работе в сернокислых средах.
С точки зрения структурного состояния сплав имеет аустенитную матрицу (со структурой ГЦК), в которой растворены упрочняющие фазы в виде твердого раствора и упорядоченных выделений.
Для понижения склонности к межкристаллитной коррозии рекомендуется уменьшить в сплаве содержание углерода или вводить в состав карбидообразующие добавки Т или №; последние способствуют повышению твердости,
Маврин Сергей Юрьевич - ВГТУ, аспирант, тел. (4732) 78-38-89 Аммер Владимир Алексеевич - ВГТУ, канд. физ.-мат.наук, доцент, тел. (4732) 78-38-89
Щетинин Анатолий Антонович - ВГТУ, д-р физ.-мат.наук, профессор, тел. (4732) 78-38-89
Жеглов Сергей Валерьевич - ВГТУ, канд. техн. наук, старший преподаватель, тел. (4732) 78-38-89
износостойкости, сопротивлению деформированию, понижению склонности к межкристаллитной коррозии. Особенностью присутствия в составе сплава карбида ТІС является понижение в отливках коррозионной стойкости в средах с кипящей азотной кислотой и склонность сплава (при содержании углерода больше 0,06 %) к поражению изделия коррозией по сварным швам.
Недостатком ТІ является его высокая химическая активность в расплавленном состоянии как по отношению к огнеупорным материалам, так и отношению к простым и сложным газам. Кроме того титан активно взаимодействует с углеродом.
Установлено, что при индукционной плавке в открытой атмосфере суммарные потери титана как легирующего элемента около 50 % обусловлены следующими процессами: окислением за счет
кислорода (25 %), образованием соединений с окислами марганца, железа и хрома (10 %), образованием нитридов (5 %). Ход реакций
окисления и потерь титана из расплава может быть представлен следующей схемой: окисление ТІ до ТІ2О3 на границе ТІ в расплаве - шлак и затем до ТІО2 на поверхности раздела шлак - кислород; диффузионный массоперенос образовавшегося ТІО2 в глубь шлакового слоя и поступление в этот слой титана из расплава с последующим его окислением до ТІ2О3; накопление окислов титана в шлаковой зоне и обеднение уровня титана в расплаве.
Учитывая трудности получения требуемого химического состава сплава 06ХН28МДТ при открытой плавке был в сплав дополнительно введен ниобий при сохранении в составе ТІ, но в меньшем количестве.
Такое решение явилось результатом анализа следующих положений:
1) добавка № к хромоникелевым сплавам не оказывает существенного влияния на коррозионную стойкость, но уменьшает склонность к межкристаллитной коррозии;
2) ниобий в меньшей степени, чем титан, способствует коррозии в местах сварных швов в изделиях;
3) ниобий образует стойкие карбиды, тем самым связывая углерод и уменьшая карбидообразование хрома: при этом уменьшается склонность к межкристаллитной коррозии; которое способствует дисперсионному твердению, особенно эффективного, если в составе сплава присутствует титан.
Были проведены опытные плавки сплава 06ХН28МДТ (табл. 2) в открытой индукционной печи ИСТ-016 и для сравнения - плавки в вакуумной печи (рабочий вакуум 10-4 мм.рт.ст.). Футеровка в обоих случаях магнезитовая (МяО -94,5 %, СаО - 1,8 %, БіО2 - 1,9 %). Плавку в открытой атмосфере производили под слоем глиноземистого шлака ШГ-55 следующего состава: А1203 - 55-
60 %, СаО - 25-45 % , БІ02 - 9 % , МяО -10 %, Сг203 - 2 %.
Использовали в качестве шихтовых материалов сплав 06ХН28МДТ в виде проката, никель, феррохром, феррониобий, медь.
Таблица 2 Химический состав сплава в опытных плавках
Номер плавки Содержание в %
C Si Mn Ni S P Cr Mo Nb Ti Cu
1 0,06 0,75 0,7 26,0 0,018 0,03 23,0 2,5 0,6 0,1 3,0
2 0,05 0,8 0,65 27,0 0,02 0,03 22,0 2,5 0,6 0,15 2,7
3 0,04 0,7 0,8 27,0 0,02 0,03 24,0 30 0,6 0,12 2,7
4 0,06 0,7 0,8 27,0 0,015 0,03 23,0 30 0,7 0,1 3,1
5 0,04 0,81 0,75 26,0 0,02 0,03 22,0 30 0,7 0,2 3,0
Металлографическими исследованиями
установлено, что металл опытных отливок имеет более дисперсную, чем стандартный сплав, зерновую структуру. Неметаллические включения типа оксидов и нитридов в структуре не обнаружены.
Коррозионная стойкость - общая и межкристаллитная - соответствует требованиям, предъявляемым к хромоникелевым сплавам, работающим в условиях агрессивной кислотной среды при повышенных температурах.
Методом термического анализа установлен интервал температур кристаллизации
оптимизированного состава, он составляет 30 - 32о (1425 - 1393 ОС). Основными условиями получения плотного без усадочных дефектов металла в отливках из сплава с добавкой № и при меньшем содержании (по отношению к стандартному составу) Т до значений 0,1 - 0,2 % являются обработка расплава в условиях плавки в открытых индукционных печах и создание после заливки оболочковой формы режима последовательного затвердевания.
В результате проведенного исследования доказана возможность получения
высоколегированного сплава 06ХН28МДТ в условиях открытой индукционной плавки.
Воронежский государственный технический университет
Определены условия выплавки сплава -введение в состав сплава ниобия в количестве 0,6 -0,7 %, способствующего образованию стойких карбидов и понижению склонности межкристаллитной коррозии; содержание титана при этом необходимо понизить до значений 0,1 -
0.15.% (против 0,5 - 0,9 % в стандартном составе сплава). Необходимость понижения уровня титана обусловлена его высокой химической активностью к газовой атмосфере и огнеупорам.
Проведены опытные испытания измененного состава сплава 06ХН28МДТ: плавка без применения вакуумных индукционных печей; изготовление отливок способом ЛВМ. Получены доказательства хороших литейно-технологических свойств сплава и высоких коррозионных свойств металла в отливках по отношению к кислотным средам.
Литература
1. Симс Ч. Жаропрочные сплавы/ Ч.Симс, В.Хагель. М.: Металлургия. 1976 - 568 с.
2.Ульянин Е.А. Высоколегированные коррозионностойкие сплавы/ Е.А.Ульянин, Т.В. Свистунова, Ф.Л.Левин. М.: Металлургия, 1987. - 88 с.
MELTING FEATURES OF A HIGH-ALLOYED CORROSION-RESISTANT ALLOY 06XH28M^T IN OPEN
INDUCTIVE FURNACES S. Ju. Mavrin, V.A.Ammer, A.A. Schetinin, S.V. Zheglov
The paper presents the results of experimental research into melting conditions in an open inductive furnace for a ferro-chromium-nickel alloy with good casting qualities and using the alloy for LVM technology in production of carts highly corrosion-resistant in acid conditions.
Key words: corrosion resistant alloy, melting, inductive furnace, casting
