Введение к работе
Актуальность работы. Повышение требований к качеству изделий, работающих в горно-металлургической отрасли промышленности требует улучшения служебных характеристик сплавов, их которых изготавливаются эти изделия. Основная масса такого оборудования работает в условиях абразивного и ударно-абразивного изнашивания. В связи с такими условиями службы надежность и долговечность деталей определяется характеристиками пластичности и вязкости литейной стали, сопротивлением материала хрупкому разрушению и абразивному износу.
Детали горно-металлургического оборудования в значительном количестве отливаются из стали І10Г13Л, но качество их не является стабильным, что в значительной мере определяется технологией ее выплавки и разливки. Совершенствование технологии выплавки связано с улучшением раскисления стали и модифицированием ее, что требует минимальных затрат на производство при высокой их эффективности. Целесообразно также совершенствовать составы выплазляе-мых сплавов с тем, чтобы снизить в них количество дорогостоящих и дефицитных легирующих элементов без потери служебных свойств. В связи с этим разработіса комплекса рациональных технологических мероприятий по повышения эксплуатационных свойстз литой стали является актуальной научно-технической задачей.
Дель работы. Повышение износостойкости сталей для деталей горно-металлургического оборудовали за счет совершенствования технологии их выплавки и. разработки новых составов сплавов. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Изучить влияние технологических факторов выплавки на износостойкость стали 110ГІЗЛ.
-
Исследовать влияние различных вариантов внепечного раскисления и модифицирования на структуру, износостойкость и основные свойства стали 110Г13Л, установить рациональные области концентраций раскислителей-модификаторов и порядок их ввода, обеспечивающие сочетание высотой износостойкости о необходимыми значениями механических свойстз.
-
Изучить влияние легирования на износостойкость ,
железистых сплавов и сталей и разработать их новые составы.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Установлено влияние конечных операций комплексного раскисления - модифицирования на износостойкость сталей и литых изделий; определены пределы концентраций раскислителей - модификаторов и порядок их ввода в расплав, позволяющие достичь высоких значений износостойкости и основных механических свойств.
-
Показана взаимосвязь износостойкости и металлургических факторов при выплавке высокомарганцевой стали.
-
Изучена износостойкость сплавов тройных систем на основе железа, установлено влияние основных легирующих элементов и углерода на износостойкость сплавов и получены математические модели износостойкости тройных келезистых сплавов, позволяющие определить рациональные области концентраций элементов для обеспечения необходимых механических свойств и износостойкости.
-
Изучено влияние комплексного легирования C,Cr,Mn,Sl,Y,Ti на механические свойства и износостойкость хромомарганцевых аус-тенитных сталей; Установлена взаимосвязь химического состава, структуры, механических свойств и износостойкости сталей. Определены пределы концентраций легирующих элементов для новой износостойкой стали.
-
Разработана новая износостойкая сталь 90Х2Г9АФТЛ с высоким сопротивлением абразивному изнашивания, литейными'и механическими свойствами. Показана связь относительной износостойкости стали с осноекыми механическими свойствами. Выбран рациональный режим термической обработки износостойкой стали.
Практическая ценность работы. На основании теоретических исследований и лабораторных экспериментов разработан метод вне-печного комплексного раскисления - модифицирования высокомарганцевой стали 110Г13Л на осноеє присадок в ковп ферротктана, феррованадия и силикокальция. По данной технологии в фасонкосталели-тейном цехе АО ММК производится выплавка стали 110Г13Л. Внедрение такой технологии позволило суцественно повысить служебные свойства отливок и увеличить в 1,6 раза срок их службы.
Отливки, изготовленные из разработанного сплава хорошо зарекомендовали себя б условиях горно-обогатительного произ-
водства. В настоящее время номенклатура отливок И8 нового сплава расширяется.
Реализация работы. Разработанный рациональный режим раскно-дения-модифицирования лег в основу серии плавок, проведенных в условиях фасонносталелитейного цеха АОЗТ "Мзрс" АО Ы?,<К. По предложенной технологии были изготовлены отливки - защитные плиты горловины доменной печи, щеки щековых дробилок, используемые для размола руды в условиях горно-обогатительного производства. Износостойкость отливок возросла в 1,5. ..1.6 раза по сравнению с от-ливками из стали 110Г13Л. Ввод в эксплуатация только одной отлив-га брони цеки щековой дробилки УЗТМ 2100*1500 в условиях горно-обогатительного производства дал экономический эффект в размере 32263 рубля в ценах 1990 года.
Разработанный способ внепечной обработки стали 110Г13Л защищен патентом Российской Федерации.
Оптимальные концентрации легирующих элементов, повышающие износостойкость сплава, вошли в состав разработанной стали, на которую получен патент. Износостойкость отливок, изготовленных из этой стали, в 1,5...1,7 раза выпе. чем отливок из стали 110Г13Л.
Апробация работы. Основные положения и материалы диссертации долокеиы и обсуждены на научно-технической іганфереіщии "Охрана труда и прогрессивные технологические процессы в литейном производстве, порошковой металлургии и машиностроении (Чебоксары, 1990), на шестой республикански научно-технической конференции-"Неметаллические включения и газы в литейных сплавах" (Запорожье, 1991), на конференции "Современные технологические процессы в литейном производстве" (Киев, 1991), на Российской научно-технической конференции "Металлические материалы, методы их обработки" (Москва, 1994), на межгосударственной научно-технической конфе- -ренции "Состояние и перспективы развития научно-техничесігаго потенциала Южно-Уральского региона" (Магнитогорск, 1994), на 9 международной конференции "Современные проблемы электрометаллургии стали" (Челябинск, 1995), на межгосударственных, научно-технических конференциях "Развитие сырьевой базы промышленных предприятий Урала", "Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века"
(Магнитогорск, 1995, 1996), научном семинаре кафедры Электрометаллургии и литейного производства и объединенном семинаре кафедр Магнитогорской горно-металлургической академии им.Г.И.Носова.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ в научно-технических сборниках и журналах, в том числе получено 2 патента Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, виводов, списка использованной литературы из 130 названии, приложений и содержит 166 страниц машинописного текста, 46 рисунков, 19 таблиц.