Доценко Вадим Павлович. Підвищення жароміцності та зносостійкості литих ланцюгів і змичок, що працюють при високій температурі, для печей у цементній промисловості

brief description

Доценко Вадим Павлович. Підвищення жароміцності та зносостійкості литих ланцюгів і змичок, що працюють при високій температурі, для печей у цементній промисловості. : Дис... канд. наук: 05.16.04 2007

Доценко В.П. Підвищення жароміцності та зносостійкості литих ланцюгів та змичок, що працюють при високій температурі для печей у цементній промисловості. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.04 ливарне виробництво. Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2007.
Дисертація присвячена науковому обґрунтовуванню, розробці і впровадженню технологічних основ виробництва легованих чавунів підвищеної жаро- і зносостійкості; дослідженню впливу високих температур і агресивного середовища на їх структуру і властивості; розробці на цій основі промислової ресурсозберігаючої технології лиття ланцюгів і змичок з високими експлуатаційними характеристиками для печей цементної промисловості.
Отримані дані про особливості лиття ланцюгів та змичок з чавунів, що леговані хромом та алюмінієм і не містять нікель. Застосування розробленого процесу дозволило підвищити механічні та експлуатаційні властивості виливків на 18...22% у порівнянні з існуючими технологіями.

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове рішення науково-технічної задачі, що полягає у визначенні закономірностей впливу роздільного та комплексного легування хромом, алюмінієм, а також сумісного впливу вуглецю і кремнію на механічні властивості, жароміцність, жаростійкість, зносостійкість литих ланцюнів та змичок, що працюють у агресивних середовищах і температурах до 11000С в умовах термоциклічних і механічних навантажень та розробці технології їх лиття з комплекснолегованих безнікелевих чавунів для цементної промисловості.
1. На основі аналізу даних про виробництво ланцюгів і змичок для цементних печей встановлено, що вони виготовляються зварними з прокату високолегованих сталей Х18Н10Т, Х18Н9Т, або литими з легованих чавунів.
Зварні ланцюгові завіси недостатньо протистоять дії абразивного зносу та термоциклічних навантажень, стоншуються, подовжуються в процесі їх експлуатації при підвищеній температурі під дією розтягуючих сил. Зварювання ланок не завжди забезпечує якість стику, і змички виходять з ладу через обрив. Відомі чавуни мають високий вміст дефіцитних та дорогих легуючих елементів (Ni, Mo, V та інш.) і засоби отримання з них виливків є нетехнологічними, що значно ускладнює виробництво. Вони не поєднують одночасно високі зносостійкість, жаростійкість та жароміцність, особливо за умов термоциклічних навантажень при високих температурах до 11000С. Підвищення експлуатаційних властивостей ланцюгів та змичок має бути забезпечено розробкою складу комплекснолегованого чавуну та удосконаленням технології їх виробництва.
2. Вивчення індивідуального та комплексного впливу основних легуючих елементів хрому (8,4...20,6 мас.%), алюмінію (0,38...9,3 мас.%) на зносостійкість при температурах 20-240С, 750-8000С; жаростійкість та жароміцність, дозволило встановити, що при збільшенні вмісту хрому з 8,4% до 20,6% зносостійкість експериментальних чавунів зростає. Зносостійкість досліджуваних сплавів залежить від вмісту в них алюмінію і має екстремум при вмісті алюмінію від 2,8 до 4,0%. При вмісті алюмінію понад 5,0% зносостійкість підвищується.
3. Вперше теоретично визначені та експериментально підтверджені кількісні залежності впливу основних компонентів сплаву вуглецю (1,65...2,35 мас.%), кремнію (0,3...1,97 мас.%), при наявності необхідного легуючого комплекса на експлуатаційні і механічні властивості ланцюгів та змичок, що працюють в агресивних середовищах і температурах до 11000С. Отримані закономірності дозволили керувати структурою та властивостями виливків.
Оптимальними визначені вміст вуглецю 2,04...2,06%, кремнію 1,0...1,5%.
4. На основі експериментальних досліджень встановлено, що алюміній зменшує міцність досліджуваних чавунів, але забезпечує достатній рівень жароміцності сплавів. Підвищення присадки алюмінію більше 4% і за наявності хрому в кількості 20,4-20,6% стабілізує структуру металевої матриці, що приводить до незначного подальшого пониження жароміцності.
Встановлено, що як найкращою жаростійкістю володіють дослідні чавуни при всіх випробовуваних температурах і витримках із вмістом (%, по масі): вуглецю 2,34; хрому 20,6; алюмінію 6,95%. Краща термостійкість отримана в сплавах, що містять в своєму складі вуглецю 2,04%, хрому 20,6%, алюмінію від 0,38 до 2,6%. Подальше збільшення вміст алюмінію викликає падіння значень термостійкості дослідного чавунів.
4. Отримані нові науково обґрунтовані теоретичні і експериментальні результати, сукупність яких дозволила розробити ресурсозберігаючу технологію отримання литих змичок ланцюгів з чавунів, що не містять нікель і працюють в умовах термоциклічних і механічних навантажень.
Експлуатаційні випробування підтвердили доцільність заміни сталевих зварних ланцюгів на литі чавунні, оскільки міцність на розрив чавунних на 37,5-42,0 % вище. Підтверджено також, що литі ланцюги з розробленого чавуну по своїх службових і механічних властивостях не поступаються ланкам, виготовленим з високолегованих сталей Х18Н9Т, Х18Н10Т.
5. Вдосконалена та освоєна технологія виготовлення засобом лиття ланцюгів та змичок з комплекснолегованого чавуну, яка забезпечує підвищення експлуатаційної стійкості на 18...20% у порівнянні з існуючими технологіями. Виробничі випробування ланок ланцюгів з експериментальних сплавів показали, що литі ланки ланцюгів пропрацювали в гарячій зоні печі понад 100 діб без істотного зносу, в той час, як зварні зі сталі Х18Н10Т втратили експлуатаційні характеристики через 26 діб. Ланцюги виготовлені з високолегованої сталі подовжилися і мали знос 2,6-3,8% в місцях контакту один з одним. При впровадженні цієї технології на ВАТ „Красна Гвардія” (акт використання від 31.01.2006 р.), Інженерному науково-практичному центрі „Литва під тиском” („Рекомендований технологічний регламент виробництва литих ланок ланцюгів для цементних пічей” від 31.01.2006 р.) очікуваний економічний ефект заміни зварних ланок ланцюгів із сталі Х18Н10Т на відлиті з розробленого чавуну має скласти близько 2,5 млн. гривень при річній потребі в ланках ланцюгів цементної промисловості 3,0 тис.т. Отримані результати були підтверджені при використанні розроблених сплавів на ВАТ „Науково-дослідний інститут спеціальних способів лиття” (акт використання № 123 від 09.02.2006 р.).