Возможность применения карбоната барий-стронциевого при выплавке высоколегированного коррозионностойкого сплава 06ХН28МДТ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.74

ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КАРБОНАТА БАРИЙ-СТРОНЦИЕВОГО ПРИ ВЫПЛАВКЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННОГО КОРРОЗИОННОСТОЙКОГО СПЛАВА

06ХН28МДТ

М.Н. Карпов, В.А. Аммер, А.А. Щетинин

Представлена потенциальная возможность применения карбоната барий - стронциевого БСК-2 в сочетании с алюминием как альтернативы алюмо-бариевой лигатуры АБа-45 при выплавке 06ХН28МДТ в индукционной печи

Ключевые слова: барий-стронциевая лигатура, плавка, индукционная печь

Изделия из железохромоникелевых сплавов предназначены для работы в агрессивных средах при температуре до 100°С. На нашем предприятии выплавляется сплав 06ХН28МДТ (таблица №1) для агрегатов работающих в условиях контакта с серной кислотой. Сплав обладает высокой

стойкостью против общей и

межкристаллитной коррозии. С точки зрения структурного состояния сплав имеет аустенитную матрицу, в которой растворены упрочняющие фазы в виде твердого раствора и упорядоченных выделений. Однако эти свойства он приобретает при выплавке в вакуумных индукционных печах, где возможно оперативно управлять процессами плавки, раскисления и собственно кристаллизации.

Таблица 1

Химический состав сплава 06ХН28МДТ ГОСТ 5632-72 (в процентах)

Эле мент С Si Mn Ni Cr Mo Ti Cu S P Fe

Содер жание 0,06 00 ,0 00 ,0 <N - 6 <N 22-25 0, ,3 і 5, ,2 ,0 і 5, ,0 5, ,3 1 5, ,2 0,02 0,035 « с Ос

Экономически более выгодной является выплавка сплава в открытой индукционной печи, однако она представляет значительные трудности по ряду причин:

- повышенная склонность компонентов сплава к взаимодействию с газовой атмосферой с образованием окисных плен;

- образование в отливках крупнозернистой структуры с сегрегацией по границам зерен первичных карбидов и соединений ослабляющих межкристаллитные связи;

- пониженная степень усвоения титана.

ЗАО

Карпов Михаил Николаевич -аспирант, e-mail: [email protected] Аммер Владимир Алексеевич - ВГТУ. наук, доцент, тел. (473) 278-38-87

Щетинин Анатолий Антонович - ВГТУ, д-р физ.-мат. наук, профессор, тел. (473) 278-38-87

«Гидрогаз», канд. физ.-мат.

Для понижения склонности к межкристаллитной коррозии рекомендуется уменьшать при выплавке количество углерода или вводить в состав карбидообразующие добавки (например ^ или №), которые способствуют повышению твердости, износостойкости и способствуют более раннему выделению карбидов.

Несколько лет назад на нашем предприятии проводились исследовательские работы [1], и разработана технология выплавки сплава 06ХН28МДТ в открытой индукционной печи. В сплав дополнительно введен ниобий при сохранении в составе титана, но в меньшем количестве. Раскисление сплава ведется алюмобариевой лигатурой АБа-45 (таблица 2).

Таблица 2

Химический состав АБа - 45 ТУ 14-5-35-84 (в

Элемент Ва Si Fe Al

Содержание 45 0,9 0,7 Ост.

Особый интерес представляет роль бария на повышение механических свойств сплава.

Благоприятное воздействие

щелочноземельных металлов на

металлургический процесс и свойства металлов общеизвестно. Кальций, стронций и барий, благодаря их химической активности, обладают большим сродством к кислороду и большинству его соединений. Их раскислительная способность по

литературным данным уменьшается в последовательности Ca > Sr > Mg > Ba.Так как размер атомов бария и стронция значительно превосходят размеры атомов железа, то твёрдые растворы бария с железом невозможны. Являясь активным

графитизатором, барий способствует образованию большого количества центров графитизации, уменьшает количество активного углерода в сплаве, выравнивает химическую неоднородность отливок, повышает изотропность их свойств и улучшает обрабатываемость.

Пониженная прочность и плохая свариваемость сплава 06ХН28МБТ обусловлены сегрегацией карбидов титана на границах зерен. При крупнокристаллическом строении сплава площадь контакта между зернами мала и ослабление

межкристаллических связей весьма

значительно.

При использовании алюмобариевой лигатуры возможно образование карбидов бария и раскисление стали алюминием:

(А1,Ва) + С + О = ВаС + А1203 (1)

Роль карбида бария в сплаве двояка: во первых весьма тугоплавкие частицы ВаС являются дополнительными центрами кристаллизации; во вторых снижается

потенциальная возможность образования карбида титана вследствие снижения

концентрации активного углерода.

Относительная дороговизна АБа-45, а также тот факт что лигатура производиться только на Ключевском заводе ферросплавов ставят задачу поиска более дешевого способа ввода бария в расплав.

Опыт работы в смежных областях металлургии [2] позволяет предложить в качестве альтернативы ввод бария в форме карбоната. Наиболее доступным является барий стронциевый карбонат. Карбонат барий

- стронциевый БСК-2 ТУ 1717-001-576936552001 состоит в основном из оксидов шелочно -земельных металлов и кремнезема (таблица 3). Фракционный состав БСК-4 - куски от 20 до 40 мм, что наиболее удобно для присадки в индукционную печь.

Таблица 3

Состав модификатора БСК - 2___________

Массовая доля основных химических элементов, %

SiÖ2 BaO CaO SrO C O 2 MgO, K2O, Na2O

28.4 16.0 21.5 5.5 18.0 ост

В случае присадки барий-стронциевого карбоната в расплавленный металл происходит диссоциация соединений бария и стронция:

(Ba, Sr)CÜ3 ^ BaO + SrO + CO2Î,(2) Оксиды бария реагируют с углеродом с образованием карбидов:

BaO + 2С = ВаС2 + СО

Которые в свою очередь препятствуют сегрегации карбидов титана по границам зерен

[3].

Для расчета количества добавки БСК-2 можно привести следующую формулу:

т = \0-|.76-С-0.01> <.4 + 0.6>г + г-КГ3 •(—) — 1 ^ ^ ЧДбОО ) а

где С - содержание углерода в сплаве, %;

Ti - содержание титана в сплаве, % п - продолжительность плавки, мин; t - температура металла в печи; а - коэффициент усвоения.

Расход барий-стронциевого карбоната составит:

m = 10-1.76-<,06-0.01> <.4+0.6 ;0,6 + 56-10“3 ■(—] — = 1,5% 1 v v -Ц600 J 80

Возможность применения барий-

стронциевого карбоната при выплавке сплава

06ХН28МДТ требует дальнейших

исследований и натурных экспериментов.

Однако в случае подтверждения теории

возможно значительное снижение

себестоимости выплавки сплава.

Литература

1. Маврин С. Ю. Особенности выплавки высоколегированного коррозионостойкого сплава 06ХН28МДТ в открытых индукционных печах / С.Ю. Маврин, В.А. Аммер, А.А. Щетинин, С.В. Жеглов // Вестник ВГТУ. Воронеж: ГОУВПО «ВГТУ» №1 т.5, 2009.- С.5-7.

2. Карпов М. Н. Улучшение механических свойств чугуна путем сфероидизирующего модифицирования / М.Н. Карпов, А.А. Щетинин, В. А. Аммер // Труды XI Всерос. Науч.-техн. Конф. И школы молодых ученых, аспирантов и студентов, - Воронеж: ГОУВПО «ВГТУ»; изд-во «Элист», 2010.-С.24-29.

3. Паньков В.А., Кожевников Г.Н. О совместном восстановлении бария, стронция и кремния из окислов, углеродом. - Свердловск: ВИНИТИ. - 1979 г. - № 1691. -17 с.

ЗАО «Гидрогаз», г. Воронеж

Воронежскийгосударственныйтехническийуниверситет

POSSIBILITY OF BARIUM-STRONTIUM CARBONATE APPLICATION BY SMELT OF HIGHALLOYED AND CORROSIONSTEADFAST MELTING 06XH28MDT

M.N. Karpov, W.A. Ammer, A.A. Shtshetinin

The potential possibility of Barium-Strontium Carbonate application as alternative of Aluminium-Barium alloy by smelting of 06XH28MDT in induction furnace is presented

Key words:Barium-Strontium alloy, melting, induction furnace