Жароміцна корозійностійка сталь

Жароміцна корозійностійка сталь, що містить залізо, вуглець, кремній, марганець, хром, нікель, молібден, алюміній, церій, цирконій, яка відрізняється тим, що вона додатково містить азот та кальцій за наступним співвідношенням компонентів (мас. %): вуглець 0,03-0,10 кремній 0,8-1,3 марганець 12,0-14,0 хром 11,0-13,0 нікель 3,8-4,3 молібден 0,4-0,6 алюміній 1,2-1,6 церій 0,01-0,08 цирконій 0,01-0,10 кальцій 0,001-0,05 азот 0,02-0,06 залізо решта. (19) (21) 97126276 (22) 25.12.1997 (24) 15.11.2000 (33) UA (46) 15.11.2000, Бюл. № 6, 2000 р. (72) Сергєєв Віктор Володимирович, Хаустов Георгій Йосипович, Правдін Юрій Михайлович, Фролов Віктор Пилипович, Сеніна Тетяна Володимирівна, Можаренко Інна Пантеліівна, Мошкевич Євген Іцкович, Кренделев Василь Миколайович, Кохін Валерій Георгійович, Кузнецов Олександр Борисович, Барков Генадій Павлович, Спектор Яків Ісакович, Ковальова Олександра Дмитрівна (73) ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ І КОНСТРУКТОРСЬКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ ТРУБНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ, ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО ЕЛЕКТРОМЕТАЛУРГІЙНИЙ ЗАВОД "ДНІПРОСПЕЦСТАЛЬ", АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "ДНІПРОЕНЕРГО" 30101 церій 0,01-0,08 цирконій 0,01-0,10 кальцій 0,001-0,05 азот 0,02-0,06 залізо решта. Відміна сталі, що пропонується, від прототипу полягає у зменшенні вмісту нікеля, збільшенні вмісту кремнію, а також додаванні кальція та азота за умови вищезгаданого співвідношення компонентів. Технічним результатом є підвищення жаростійкості сталі з одночасним поліпшенням її технологічної пластичності у гарячому стані (при температурах 1150-1220°С). Цього досягнуто завдяки збереженню балансу між компонентами феритизаторами та аустенітизаторами, а також зменшенню забрудненості сталі неметалевими включеннями. Підвищення стійкості проти сульфідної корозії порівняно з прототипом забезпечується зниженням вмісту нікеля та підвищенням вмісту кремнія, оскільки поряд із зменшенням обсягу легкоплавкої евтектики збільшується щільність захисної оксидної плівки Сr2О3×3SiO2, яка заважає проникненню сірки вглиб металу. Оскільки внаслідок зменшення частки нікеля та збільшення частки кремнія порушується аустенітно-феритна рівновага елементів та збільшується обсяг d-ферита, у сталь додається сильний аустенітизатор - азот. Це дозволяє зберегти баланс, одержати жароміцну аустенітну стр уктуру з кількістю d-фериту не більше 2 балів та тим забезпечити досить високий рівень технологічної пластичності сталі. Зменшення ж кількості неметалевих включень, зокрема оксидів алюмінію та кремнію, забезпечується введенням кальцію, який, маючи більшу, ніж кремній та алюміній, спорідненність до кисню та меншу питому вагу, зв'язує кисень у легкоспливаючі глобулярні окисли. Тому наслідком введення кальція в сталь, леговану алюмінієм та кремнієм, є зменшення забруднення її окислами та силікатами, глобуляризація неметалевих включень, що сприяє запобіганню пленоутворення та розшарування металу під час гарячої деформації, а також більш повному засвоєнню кремнія та алюмінія твердим розчином, що сприяє підвищенню корозійної стійкості сталі. Для виплавлення сталі були використані наступні речовини: 1. Ферохром ГОСТ 4757 2. Фероцерій ТУ 14-3-136-81 3. Феромолібден 4. Феросіліцій 5. Силікокальцій 6. Алюміній первинний 7. Феронікель 8. Силікохром 9. Марганець металевий 10. Алюмоцирконій Виплавлення сталі здійснювали у відкритій електродуговій печі із використанням хромонікелевих та хромомарганцевих відходів, ши хтової болванки марки 23А. Безпосередньо після продувки метала киснем вводили силікохром, шматковий алюміній, вапно. Після скочування окислювального шлаку та проплавлення нового додавали металевий марганець. За 20 хвилин до випускання плавки при 1540-1530°С скочували шлак та на "чисте" дзеркало давали шматковий алюміній, вапно, шпат. Після проплавлення шлакову суміш розкислювали порошком алюмінію з вапном. За 3 хвилини до випускання металу у піч присаджували алюмоцирконій. При температурі металу в печі 1550°С плавку зливали у ошлакований ківш. Під час випускання у струм вводили фероцерій у кількості 0,8 кг/т. Відливки нагрівали до температури 11901210°С та кували у пруток, з якого вирізали зразки для проведення досліджень. Глибину корозії визначали як різницю між середньою товщиною стінки контрольних кілець та товщиною стінки дослідного зразка після випробування при 650°С впродовж 5000 годин у атмосфері, що імітує продукти згоряння мазуту. Забрудненість неметалевими включеннями оцінювали за ГОСТ 1778. Кількість d-фериту визначали за ГОСТ 11878 металографічним засобом, а також з використанням феритометра. Технологічну пластичність оцінювали за кількістю обертів до зруйнування під час випробування на скручування при 1150°С за інструкцією, узгодженною металургійними та трубними заводами. У табл. 1 надані виплавлені сполучення сталі, у табл. 2 - результати випробування їх у лабораторних умовах. З наведених у таблицях результатів видно, що зниження вмісту нікеля та збільшення вмісту кремнія супроводжуэться підвищенням жаростійкості: у плавках 1, 2, 3, 5 із вмістом кремнія 0,8-1,4% кремнія глибина корозії впродовж 5 тис. годин при 650°С на 25-30% менше, ніж у плавках 4, 6 із кремнієм менше 0,08%. Однак при вмісті кремнію більше 1,3% (плавка 5) суттєво (до 20%) збільшується кількість феритної фази та зменшується технологічна пластичність: знижується число обертів до зруйнування під час випробування на скручування. Введення азота забезпечує одержання не більше 6,5% о-фази та досить високу здатність до деформації (кількість обертів до зруйнування). Низьку те хнологічну пластичність сталі під час гарячої деформації обумовлює також висока забрудненність її неметалевими включеннями, особливо їх скупченнями (плавки 4, 6). Плавки з домішками кальцію (1, 3, 5) значно чистіші та витримали більше обертів під час скручування. Таким чином, запропонованій сталі (плавки 13) порівняно з прототипом (плавка 6) властива підвищена у 1,5 рази жароміцність з одночасним поліпшенням її технологічної пластичності під час гарячої деформації. 2 30101 Таблиця 1 Плавка 1 2 3 4 5 6 C 0,03 0,06 0,10 0,02 0,12 0,08 Si 0,8 0,97 1,3 0,46 1,40 0,49 Mn 12,0 12,9 14,0 11,1 15,1 13,4 Cr 11,0 11,9 13,0 10,3 13,8 11,7 Масова частка елемента, % Ni Mo Al Ce Zr 3,8 0,40 1,2 0,01 0,01 4,1 0,43 1,5 0,07 0,09 4,3 0,60 1,6 0,08 0,10 3,6 0,38 0,9 0,005 0,005 4,4 0,62 1,8 0,10 0,11 4,5 0,50 1,37 0,08 0,10 Ca 0,001 0,03 0,05 0,0001 0,06 N 0,02 0,04 0,06 0,01 0,10 Fe ршт. ршт. ршт. ршт. ршт. ршт. Таблиця 2 Плавка 1 2 3 4 5 6 Глибина корозії за 5000 г, мм 0,129 0,125 0,117 0,168 0,135 0,178 Кількість неметалевих включень, бали ОР 2,0 2,5 2,0 5,0 2,5 5,0 ОТ 1,5 2,0 1,0 3,0 1,0 3,0 Кількість d-фкази, СК СП С сума бали %% 2,0 1,0 2,0 4,0 2,5 4,0 1,5 1,5 1,0 2,0 1,0 2,0 0,5 0,5 0,5 1,0 0,5 1,0 7,5 7,5 6,5 15,0 7,5 15,0 1,5 1,5 2,0 1,5 3,5 1,5 5,0 3,5 6,5 4,8 19,8 3,2 Число обертів до зруйнування при 1150°С 21,5 18,9 21,0 12,8 10,0 16,0 Примітка: ОР – оксиди рядкові, ОТ – оксиди точкові, СК – силікати крихкі, СП – силікати пластичні, С – сульфіди. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3