Жаростійка сталь

Винахід стосується галузі металургії, зокрема складу жаростійкої сталі, яка може бути застосована у виробництві мінеральних волокон, наприклад, у фільєрних живильниках, працюючих у контакті з силікатним розплавом при температурах 1200-1400°С. Відомі сталі типу Х23Ю5Т, які містять, %: 20-27 хрому; 3-6 алюмінію; 0,1-1,0 титану; 0,01-0,1 вуглецю застосовуються у газових середовищах в діапазоні температур від 1100 до 1350°С. [Жуков Л.Л. та ін. «Сплавы для нагревателей», М., Металлургия, 1985]. Однак, їх використання у силікатних розплавах при таких температурах є неможливим із-за недостатньо високої їх жаро- та корозійної стійкості у контакті з силікатним розплавом при температурах 1200-1400°С. Найбільш близькою за технічною суттю і технічним результатом , якого можна досягти, є сталь, яка містить, %: 0,02-0,06 вуглецю; 20-27 хрому; 3-6 алюмінію; 0,2-1,0 титану; 0,3-0,6 кремнію; 0,2-0,4 марганцю; 0,1-0,5 церію; 0,05-0,15 азоту; решта залізо і застосовується у газових середовища х [Авт. св-во СССР №697594, С22С38/28, 1979]. Проте, такий склад сталі має низький строк експлуатації при використанні у розплаві базальту при температурах 1250-1300°С, із-за високого змочування, сталі розплавом базальту і недостатньої її жаро- та корозійної стійкості. В основу винаходу, що заявляється, поставлено задачу розробки складу жаростійкої сталі шляхом легування сталі, що містить хром, алюміній, титан, вуглець, азот, церій, ніобій, додатково ітрій та кисень, внаслідок чого підвищується корозійна стійкість жаростійкої сталі та зменшується змочування сталі розплавом базальту. Поставлена задача вирішується тим, що жаростійка сталь, що містить, мас.%: 18-25 хрому; 4-6 алюмінію; 0,31,1 титану; 0,1-0,2 ніобію; 0,1-0,2 церію; 0,01-0,06 вуглецю; 0,05-0,15 азоту, додатково містить, мас.%: 0,1-0,8 ітрію та 0,2-0,8 кисню, решта залізо, при цьому концентрація алюмінію, ітрію та кисню в мас.% відповідає формулі AL+1.5Y–4О 2=3,0-4,0. Введення до складу жаростійкої сталі додатково ітрію і кисню для забезпечення легування сталі з використанням технології промислової металургії та дрібнодисперсних рівномірно розподілених окисів на основі алюмінію та ітрію забезпечує утворення захисного шару її поверхні з низькою дифузійною проникністю і міцним його зчепленням з основою, внаслідок чого підвищується корозійна стійкість жаростійкої сталі та зменшується змочування сталі розплавом базальту. У таблиці приведені склади жаростійкої сталі і її властивості. Таблиця Вміст компонентів сталі, % № складу С N Cr Корозійна Коефіцієнт формули Кут змочування сталі стійкість виробів у співвідношення розплавом базальту, розплаві базальту, Ті Mb Се Аl Y О Аl+1.5Y–4О 2 град. час 1 0,05 0,1 24,10,870,20,2 3,70,1 0,2 2 0,05 0,1 23,20,960,20,2 5,90,1 0,6 3 0,05 0,1 23,20,960,20,2 5,90,1 0,8 4 0,05 0,1 22,60,980,20,2 5,40,6 0,4 5 0,05 0,1 22,60,980,20,2 5,40,6 0,6 6 0,05 0,1 22,20,920,20,2 6,00,8 0,8 7 0,040,0721,60,80 - 0,2 5,5 - 0,01 прототип 0,040,0721,60,80 - 0,2 5,5 - 3,0 3,6 2,9 4,7 3,9 4,0 5,4 18 14 13 12 13 10 9 9 340 420 270 305 550 510 220 210 Як видно з таблиці, при введенні додатково у склад жаростійкої сталі ітрію і кисню при концентрації алюмінію, ітрію і кисню AL+1,5Y–4О2=3,0-4,0 корозійна стійкість сталі підвищується і зменшується змочування її розплавом базальту. При більш низькій концентрації окисів на основі алюмінію та ітрію, як приведено в таблиці [склад №7] не забезпечується необхідний рівень корозійної стійкості сталі. А при більш високій їх концентрації [склад №6] знижується змочування сталі розплавом базальту і суттєво погіршуються технологічні характеристики сталі. Жаростійку сталь одержують способом порошкової металургії за наступною схемою: - розпилення розплаву сталі при температурі 1600-1700°С; - окислення порошку до концентрації кисню, відповідно до формули (при необхідності); - компактування порошку (гаряче гідростатичне видавлювання, гаряче ізостатичне пресування і так д. в залежності від потрібної форми заготовки і обсягу виготовлення сталі). Можливість здійснення винаходу підтверджують запропоновані згідно з винаходом склади жаростійкої сталі 1, 2, 3, 4, 5 одержані методом порошкової металургії за вищенаведеною схемою, які забезпечують високу корозійну стійкість сталі та зменшують змочування її силікатним розплавом і які є придатними для виготовлення устаткування, зокрема фільєрних живильників, при виробництві мінеральних базальтових волокон. На цей час, для одержання первинних ниток при виробництві базальтового супертонкого волокна застосовуються фільєрні живильники із платинородієвих сплавів. Робоча температура фільєрних живильників при одержанні первинних ниток знаходиться в інтервалі температур 1200-1450°С. Висока трудомісткість процесу виготовлення, необхідність суворого контролю за витратою платини та її дефіцит обумовлюють доцільність заміни платини на жаростійкі сталі.