Жаростійкий чавун

УКРАЇНА UA (ID 35044 (із, А (51) 6 С22С37/06, С22С37/10 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ t НАУКИ УКРАЇНИ ОПИС ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД видасться під впэгникэ патенту (54) ЖАРОСТІЙКИЙ ЧАВУН (21)99084443 (22)03 06 1999 (24) 15 03?001 (46) 15 03 2001 Бюп № 2. 2001 р (72) Епюзішвілі Марлен Якович, Топореико Анатопіи Сс-рриопич, Ярмопінський Станіслав Леонідович Климович Ігор Олександрович, Черепов Олександр Олександрорич, Гулевськэ Галина Іванівна По'^таренко Олександр Георгійович (73) Епюэняеш) Марией Якович, Топореико Анатолій Сергійович, Ярмолінський Станіслав Леонідович, Кпимович Ігор Олександрович, Черепов Винахід стосуетьсй металургії, зокрема, виробництва чавунних випивок для ХІМІЧНОГО нафтопереробного та іншою устаткування яке експлуатується під дією ХІМІЧНО агресивних середовищ в умовах підвищених температур та динамічних навантажень В даний час у виробництві таких випивок застосовуються різноманітні комплексно легопамі чавуни, які містять в собі велику кількість компонентів шо ускладнює технологію та збільшує собівартість випивок До недоліків відомих чавунів, які обмежують область їх застосування можна віднести незабезпечення одночасного досягнення високих значень жаростійкості, корозійної стійкості та динамічної міцності Відомий чзнун (Авт свщ СРСР N* 172Э1В0, 1991, кл С22С37/06, 37/10). який містить а собі, мас % Вуглець 2,3-3,5 Кррмній 1,6-2 З Хром 15,0-?Ь,0 Марганець 2,5 -А.0 Молібден 1,0-5 0 Банадм t 0-3.0 Бор 0 05-0 36 АЛЮМІНІЙ 0 06-0,15 Телур 0.06-0 13 Вісмут 0 04-0,12 Залізо Решта Цей чавун має високу корозійну СТІЙКІСТЬ В кислотних середовищах (концентрована соляна кислота) при температурах до 500ПС Недопіком який обмежує застосування відомого чавуну, є низька динамічна МІЦНІСТЬ Окрім того використання великої кількості модифікуючих добавок усклад Олександр Олександрович. Гулевська Галина Іванівна Почтзронко Олександр Георгійович (57) Жаростійкий чавун, який містить в собі вуглець. кремній, марганець, цирконій та ээппо, що відрізняється тим що він додатково містить в собі ніобій, при такому співвідношенні компонентів мас % Вуглець ?,4~3,6 t Кремній 0,7-2,8 Марганець 0 4-0 Є Цирконій 0,15-3,0 Ніобій ,. 0,1?-2,6 Залізо Решта нює технологічний процес та здорожує виробництво виливок Відомий чавун (Авт свід СРСР № 1296621, кл С22С37/ОО) такого змісту, мас % Вуглець 2,4-2,9 Кремній є • 0 8-1,2 Марганець . " 0,3-0,6 Тантал '•' 0,06-0,35 Вольфрам " 0,05-0,25 Прачеодім ; 0,02-0,06 Неодим * " •• 0,02-0,06 Залізо Решта Цей чавун має підвищену твердість те статичну МІЦНІСТЬ при температурах до 800°С. До недоліків відомого чавуну слід віднести низьку корозійну СТІЙКІСТЬ в хімічно-агресивних середовищах та незадовільну динамічну МІЦНІСТЬ Найбільш близьким по технічній суп та досягагмому результату щодо заявляемого об'єкта є чавун (Авт сеїд СРСР № 590356, 1978, кл С22С37/10) «кий містить в собі, мас % Вуглець 3,2-4,5 Кремній , 1,6-2,2 Марганець 0,5-1,2 Цирконій 0.16-0.25 Титан 0,16-0,20 Залізо Решта Відомий чавун має гарну динамічну міцність та термостійкість До недоліків спід віднести низьку корозійну стійкість в агресивних кислотних середовищах при високих температурах В основу винаходу поставлена задача розробки складу чавуну, в якому поява нових компонентів дозволила б підвищити динамічну міц t О ю со 35044 ність жаростійкість та корозійну СТІЙКІСТЬ ВИПИВОК чавуну до діяння ХІМІЧНО агресивних середовищ Поставпена задача рішається тим що в склад чавуну, який містить в собі вуглець кремній маргз НРЦЬ цирконій та залізо додатково вводиться ніобій при такому співвідношенні компонентів, мас % Вуглець 24 36 Кремній 0,7-2,в Марганець 0,4-0,8 Цирконій 0 15 3,0 Ніобій 0.1?-2,6 Залізо Решта Легування ніобієм приводить до створення дрібнодисперсних та тугоплавких карбідів типу Nb;C (температура плавлення 310О-3480'С) які при затвердіванні розппиву стають центрами кристалізації та розмішуються у середині зерен Це за безпечус отримання випиваної структури чавуну з великою отупінню дисперсності та з тугоплавкими центрами зерен, що підвищує одночасно ще й динамічну МІЦНІСТЬ і жаростійкість Крім того, ніобій заюрможує процес дифузії в сплаві, та підвищує динамічну міцність при підвищених температурах Цирконій надає можливості карбідам ніобію більш рівномірно розподілятись в чавуні Синергізм взаємодії ніобію та цирконію сприяє досягненню високої корозійної стійкості ДО хімічноагресивних середовищ при високих температурах Границі вмісту компонентів установлені, виходячи з необхідності отримання найбільш сприятливого поєднання властивостей структури чавуну Вуглець та кремній входять до складу чавуну якграфітизуючі компоненти з оптимальним вмістом вуглецю 2 4-3 6 мас % і кремнію 0 7-2,8 мас % для отримання високої динамічної міцності При ВМІСТОВІ вуглецю та кремнію нижче нижньої границі підвищується схильність чавуну до вибілювання Збільшення вмісту вуглецю та кремнію вище вищих границь супроводжується зниженням дисперсності графіту, що веде до зменшення динамічної і корозійної СТІЙКОСТІ Марганець входи гь до складу чавуну як перлитизуючий елемент з оптимальним вмістом кількості 0,4-0 8 мас % При його ВМІСТОВІ менш Номер складу ніж 0 4 мас % не забезпечується необхідна дисперсність графпу при ВМІСТОВІ Марганця більш ніж 0 8 мас % підвищується схильність чавуну до вибілювання Оптимальні вмісти цирконію (0 15-3 0 мас %) та ніобію (0.12-2 6 мас %) вводяться в склад чавуну в необхідній та достатній КІЛЬКОСТІ З метою усунення транскристалітної структури та створення дрібнодисперсної тугоплавкої карбідної фракції яка забезпечує високу динамічну МІЦНІСТЬ жарокороз'ину стійкість чавуну При ВМІСТОВІ цирконію тч ніобію менш нижчих значень fx легуюче діяння на структуру чавуна не перевищується, а при прревищенні верхніх границь знижується рідкотекучість чавуну, що погіршує його технологічні властивості Чавун - згідно запропонованому ви находу - виплавляють в індукційній печі Як шихтові матеріали використовують переробний чавун, феросиліцій ФС-18 та феромарганець МН6, фероніобій та цирконій ХІМІЧНИЙ склад запропонованого чавуну зі складом компонентів на п'яти рівнях а також впастивості відомою чзвуну приведено в таблиці Корозійну СТІЙКІСТЬ визначили по втраті маси прискореним методом з витримкою зразків однакового розміру в концентрованій соляній кислоті на протязі 24 годин Зважування зразків до та після випробувань проводились на аналітичних терезах Жаростійкість визначали по [ ОСТ 6130*5-81 Динамічна МІЦНІСТЬ визначалась як сумарна робота руйнування падаючим грузом масою 120 кг з висоти 0 5 м Аналіз даних які приведені в таблиці показує що при ВМІСТОВІ компонентів в заявляємих границях корозійна СТІЙКІСТЬ чавуну порівняно з прототипом зростає в 2 рази жаростійкість - в 7 разів, а динамічна МІЦНІСТЬ - на 50% Мета винаходу не була досягнута в чавунах №№ 1 5 бо вмісг легуючих компонентів виходив за заявпяємі винаходом границі Таким чином, використання заявляемого чавуну дозволяє підвищити експлуатаційні характеристики чавунних виливок і збільшити установлений ресурс роботи в 2,0-2,5 рази в устаткуванні яке експлуатується в умовах дії хімічноагресивних середовищ та динамічних навантажень при високих температурах Вміст компонентів, мас % Корозійна Жаростійкість, міУм1 г Динамічна СТІЙКІСТЬ, 6,05 21,8 3,55 15,6 0,82 0,126 2,98 4,8 0.118 .-. 2 58 3,1 2,6 .-. 3,1 4,2 0,129 0,094 3 .и. 32 4,5 0,09 С Si Mn Zr No Fe 1.9 08 0,2 Решта 1 3,8 18 0,3 0,2 0,1 0,1 2 2,4 0.7 04 015 0,12 .-. 3 3 1,7 06 1,6 1.4 4 36 2,8 0,8 3 5 4,2 3,2 1 3.5 Відомий г мг/м г Тираж 50 екз Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03 МІЦНІСТЬ, МДж/мя