Введение к работе
Актуальность работы. Около 10-12 % ежегодной мировой добычи металла безвозвратно утрачивается в виде коррозионных потерь, что равнозначно бесполезной работе крупного металлургического комбината или потере 1 % совокупного общественного продукта. Потери от коррозии начали оценивать в начале двадцатого столетия.
В свою очередь, распределение коррозионных потерь в производственных секторах следующее: нефте- и газоразведка и добыча - 8,5 %, горное производство - 0,6 %, нефтепереработка - 21 %, химия, нефтехимия и фармацевтика - 9,65 %, целлюлоза и бумага - 34 %, сельхозпроизводство - 6,25 %, пищевая промышленность - 12 %, бытовые приборы - 8,5 % (в общий баланс не включена электроника). Предполагаемая сумма потерь от коррозии превышает сумму потерь от пожаров и наводнений, а также выше суммарных потерь от землетрясений, ураганов и оползней.
Современное развитие химической промышленности и высокотемпературной техники, актуальность возникновение новых технологических процессов, протекающих в весьма жестких агрессивных условиях, интенсификация старых производств, предъявляют к конструкционным материалам весьма серьезные требования.
Для успешного решения задач по разработке конструкций новой техники большое значение имеет создание материалов с повышенной коррозионной стойкостью, хотя бы для увеличения межремонтного периода. Это влияет не только на экономику, но и на саму возможность технического осуществления процесса. Разнообразие химических сред и условий работы отливок вызывает необходимость разрабатывать и осваивать новые высоко легированные сплавы и технологию их литья. Применение отливок из легированных сплавов дает возможность совершенствовать промышленные аппараты и установки непрерывного действия, повышать сроки их службы и производительность. Имеющиеся разработки по данному виду производства разобщены и недостаточны, следовательно, эта проблема весьма актуальна.
Например, на агрегатах непрерывного травления процесс происходит при помощи кислоты, а для увеличения скорости реакции травления металла кислоту нагревают, что приводит к повышенному износу оборудования агрегата. Ударные нагрузки, требуют от литых деталей хороших прочностных характеристик. Применение отливок из высококремнистых чугунов, которые обладают хорошей коррозионной стойкостью, становится абсолютно невозможным, из-за их очень низкой прочности.
Поэтому вопрос создания эффективного состава коррозионно- стойкого чугуна является весьма актуальным.
Цель работы. Разработка коррозионно-стойкого сплава для отливок, работающих в среде соляной кислоты и имеющих повышенные прочностные характеристики.
Основное внимание было уделено решению следующих задач:
составление базы данных коррозионно-стойких чугунов;
установление взаимосвязей химического состава, структуры, механических и специальных свойств (коррозионной стойкости) коррозионно-стойких чугунов;
изучение закономерностей структурообразования и свойств чугунов легированных Cr, Ti, Mo, Cu в зависимости от условий охлаждения и выбор базовых легирующих комплексов для новых составов сплавов;
изучение влияния легирующих добавок на структуру и свойства коррозионно-стойкого чугуна с различным содержанием примесей с целью получения благоприятной структуры и свойств литых заготовок;
разработка нового состава коррозионно-стойкого чугуна.
Научная новизна работы:
-
-
Выявлены взаимосвязи химического состава и структуры коррозионно-стойкого чугуна. Получены весовые коэффициенты влияния основных легирующих элементов на их свойства, на основе которых был разработан новый коррозионно-стойкий чугун для отливок, работающих в соляной кислоте.
-
Выявлены закономерности изменения литой структуры и свойств чугунов, легированных Cr, Ti, Mo, Cu, Bi, в зависимости от скорости охлаждения в форме, которые подтвердили, что при её увеличении происходит измельчение карбидов и микро - и макроструктуры металлической основы, что позволило выбрать окончательный химический состав нового коррозионно-стойкого сплава.
-
Обоснована целесообразность использования добавок меди и висмута в количестве 0,5 - 1,0 % и 0,14 - 0,16 % соответственно, для достижения чугуном повышенной прочности и коррозионной стойкости. Установлено, что висмут, не растворяется в жидком железе, растекается по границам кристаллизующихся зерен и служит модификатором второго рода, способствуя измельчению структуры и увеличению коррозионной стойкости.
Практическая значимость работы. Практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты позволяют получать отливки с наибольшим сроком эксплуатации в агрессивных средах. Это увеличивает межремонтный цикл оборудования и снижает затраты на детали и ремонт. Рекомендовано соотношение содержания легирующих элементов, обеспечивающее формирование необходимой литой структуры, а также рациональное соотношение механических и специальных (коррозионной стойкости) свойств. Предложено использование микролегирования для обработки расплава чугуна с целью получения мелкокристаллической однородной структуры и равномерного распределения механических и специальных свойств по сечению литой заготовки. Получен новый состав коррозионно-стойкого чугуна, который испытан в промышленных условиях и показал высокую коррозионную стойкость.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на 67, 68, 69 научно - технических конференциях ГОУ ВПО «МГТУ им Г.И. Носова» в 2009, 2010, 2011 гг., на научно - технической конференции молодых специалистов ОАО «ММК - МЕТИЗ» в 2008 г., на научно - технической конференции молодых специалистов ЗАО «МРК» ОАО «ММК» в 2008 г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ, три из которых в рецензируемых изданиях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, библиографического списка из 99 наименований и приложений, изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков и 37 таблиц.
Похожие диссертации на Разработка нового коррозионно-стойкого чугуна для отливок, работающих в соляной кислоте
-
