Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ методов повышения свойств поверхностного слоя металлов и сплавов 7
1.1. Методы поверхностного упрочнения материалов 7
1.2. Технология газотермического напыления 13
1.2.1. Подготовка поверхности 17
1.2.2- Нанесение покрытия 21
1.3. Обработка газотермических покрытий 22
1.3.1. Нанесение защитного слоя 24
1.3 .2. Термическая обработка 25
1.3.3. Механическая обработка 27
1.3.3.1. Поверхностное пластическое деформирование 28
1.3.3.2. Совместное пластическое деформирование 29
1.3.4. Комбинированная обработка 30
1.4. Постановка цели и задач исследования 31
2. Исследование условий формирования и структуры диффузионных слоев на основе газотермических покрытий 33
2.1. Изготовление образцов с цинковым и алюминиевым покрытиями для исследований 33
2.1.1. Нанесение покрытий 33
2.1.2. Диффузионный отжиг 35
2.2. Исследование состава и структуры диффузионного слоя 36
2.2.1. Методика приготовления шлифов 36
2.2.2. Металлографические исследования 36
2.2.3. Метод электронной оже - спектроскопии (ЭОС) 37
2.2.4. Метод дискретного электронно-зондового микроанализа 39
2.3. Методика расчета толщины диффузионного слоя 42
2.4. Исследование материалов покрытий для повышения свойств поверхности медной основы 50
2.5. Математическая обработка результатов эксперимента с использованием регрессионного анализа 60
2.6. Выводы по главе 61
3. Исследование физико-механических и эксплуатационных свойств диффузионных слоев 63
3.1. Влияние термообработки на адгезию газотермических покрытий 63
3.2. Методика и результаты измерения микротвердости поверхностного слоя с диффузионными компонентами 66
3.3. Методика и результаты исследования износостойкости поверхностного диффузионного слоя 68
3.3.1. Влияние режимов термообработки на износостойкость диффузионных слоев на основе алюминиевого и цинкового покрытий 70
3.3.2. Влияние пластической деформации на износостойкость медно-алюминиевого диффузионного слоя 78
3.4. Методика и результаты исследования жаростойкости медно- алюминиевого диффузионного слоя 79
3.5. Выводы по главе 81
4. Применение диффузионных слоев для устранения поверхностных дефектов и повышения стойкости деталей металлургического оборудования, изготовленных из меди 84
4.1. Устранение дефектов поверхности медных изделий 84
4.2. Фурменный прибор и причины выхода доменных фурм из строя 86
4.3. Повышение стойкости доменных фурм 88
4.3.1. Технология изготовления доменных фурм с использованием алюминиевого ГТП 93
4.4. Проблемы эксплуатации наконечников конвертерных фурм и повышение их стойкости 94
4.4.1. Опытно — промышленная проверка работоспособности наконечников конвертерных фурм с газотермическими покрытиями 97
4.5. Выводы по главе 99
Выводы 101
Список литературы 103
Приложения 122
- Совместное пластическое деформирование
- Исследование материалов покрытий для повышения свойств поверхности медной основы
- Влияние режимов термообработки на износостойкость диффузионных слоев на основе алюминиевого и цинкового покрытий
- Проблемы эксплуатации наконечников конвертерных фурм и повышение их стойкости
Введение к работе
Большинство деталей металлургического оборудования (кристаллизаторы, доменные и конвертерные фурмы и т.д.), изготавливаемых из меди и сплавов на ее основе, эксплуатируются в экстремальных промышленных условиях. Ресурс их работы лимитируется, главным образом, поверхностным разрушением. Таким образом, использование износостойких, коррозионностойких, жаростойких покрытий позволяет резко сократить потери металлов, расход ресурсов на их возмещение и дает возможность повысить качество, надежность и долговечность оборудования металлургического производства.
Особый интерес представляют покрытия из металлов и сплавов (Al, Zn, NiCr, 12Х18Н10Т и т.д.), которые расширяют как ресурс работы изделий, так и область их применения. Алюминиевые и цинковые покрытия, являясь антикоррозионными, хорошо дополняют друг друга при работе в различных средах и при различных температурах.
Одним из перспективных способов нанесения покрытий является газотермическое напыление (ГТН), являющееся процессом с возможностью полной утилизации отходов, позволяющее, к тому же, наносить как однослойное покрытие, так и различные по составу и механическим свойствам металлические композиции - многослойные, псевдосплавы и др. Из способов ГТН использовали электродуговой^ отличающийся сравнительно высокой производительностью и низкой стоимостью нанесения покрытия.
Однако широкому применению ГТН препятствуют высокая пористость покрытий, их низкие прочность сцепления и пластичность. Поэтому получение деталей с газотермическими покрытиями (ГТП) с повышенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами и повышение срока эксплуатации таких деталей является актуальной научно-технической задачей, требующей новых материаловедческих и технологических решений.
В ходе работы получены результаты, научная новизна которых заключается в следующем:
Установлена связь между увеличением массы меди с алюминиевым газотермическим покрытием, характеризующим жаростойкость, и временем термообработки при фиксированной температуре, которая носит параболический характер, что объясняется образованием медно-алюминиевых жаростойких фаз.
Установлена связь между износостойкостью медно-алюминиевого и медно-цинкового диффузионных слоев с режимами термообработки, которая объясняется образованием медно-алюминиевых и медно-цинковых износостойких фаз.
Показано, что предварительное уплотнение цинкового газотермического покрытия без деформации медной основы обеспечивает в результате термообработки увеличение толщины диффузионного слоя, что объясняется увеличением скорости диффузии из-за уменьшения пористости покрытия.
Экспериментально установлено, что максимальная износостойкость поверхностного слоя на основе медно-алюминиевого диффузионного слоя достигается при общей степени деформации с основой 5 - 10%, что объясняется уплотнением диффузионного слоя с последующим растрескиванием и заполнением трещин медью.
Работа выполнена в научно-исследовательской лаборатории процессов пластической деформации и упрочнения Московского государственного института стали и сплавов (технологического университета).
Результаты работы были использованы при разработке технологий изготовления доменных и наконечников конвертерных фурм.
Автор выражает искреннюю признательность и благодарность всем сотрудникам МИСиС, специалистам заводов, принявшим участие в подготовке, проведении и обсуждении совместных исследований.
Совместное пластическое деформирование
Для увеличения сцепления слоя и основания и улучшения физико-механических свойств покрытия предлагается проводить химико-термическую обработку металлизированных деталей - спекание /61, 62/. В результате спекания получается достаточно высокая прочность сцепления слоя и основания при нагревании до температуры 980 — 1100"С и продолжительности отжига от 3 до 5 ч. Во время спекания в атмосфере оксида углерода или предельных и непредельных углеводородов происходит восстановление оксидов, содержащихся в покрытии. После полного восстановления оксидов происходит насыщение покрытия углеродом и увеличение твердости и износостойкости,
О необходимости проведения спекания покрытия с основой с целью увеличения прочности сцепления и уменьшения пористости отмечается в работах /31,63,64/.
Целью термической обработки изделия с газотермическим покрытием может являться не только повышение адгезии и когезии покрытия, а формирование поверхностного слоя со свойствами, отличными от свойств материалов и покрытия, и основы. Речь идет об относительно длительном диффузионном отжиге, когда металл покрытия полностью взаимодействует с металлом основы, иными словами, когда происходит диффузионное насыщение поверхностных слоев изделия (заготовки) элементами из состава покрытия. При диффузионном отжиге с применением в качестве насыщающей среды предварительно нанесенного покрытия упрощается насыщение локальных участков обрабатываемой заготовки, кроме того, при применении композиционных покрытий (многослойных, псевдосплавных, градиентных) появляется возможность формировать диффузионные слои сложного состава, в том числе с включениями металлов или соединений, диффузионно-нерастворимых в металле основы.
Воздействие температуры на напыленное покрытие может передаваться различными способами, например оплавление пламенем газовой горелки /65 — 70/, расплавлением С2Н2 - ( горелкой /71/ или оплавление высокотемпературной кислородной горелкой /72/- При оплавлении происходит взаимодействие в поверхностных слоях напыленного покрытия. В результате температурного воздействия происходит спекание покрытия и взаимодействие покрытия с основой с образованием диффузионного слоя /69, 71, 73 - 80А Оплавление может также происходить электротермическим способом /81/ или с помощью электрической дуги с электромагнитным управлением /82/. Для восстановления медных деталей сообщается о таком способе: смешивают порошок соответствующего сплава меди с порошком медно-фосфорного припоя в соотношении 50:50, напыляют полученный состав на восстанавливаемую поверхность детали и нагревают его до 700С, Припой расплавляется и получается прочное соединение /83/. Интересно подходят к проблеме оплавления в работе /84/. Дія повышения износостойкости покрытий из самофлюсующихся сплавов (ПГСР — 4) предложено покрытия подвергать частичному оплавлению (60 - 85% поверхности) при чередовании оплавленных и не оплавленных участков. Из экзотических способов термообработки можно отметить следующие: обработка тлеющим разрядом /85/ термообработка методом изодинамического сжатия /79/, термоциютирование в интервале ± 20С, охватывающем температуру проявляющегося термоэффекта /86/. Во всех вышеперечисленных работах термообработка проводилась на воздухе, кроме этого ее могут осуществлять в защитной атмосфере /87/, в вакууме /88, 89/ или в среде водорода /89/. При плазменном напылении покрытия из никель-хромистого алюминида на сплав ЦІ ПС -8НП применяют трехкратный вакуумный переплав и вакуумный отжиг /90/. Для нанесения высококачественных покрытий, прочносцепленных на основе металлической связи с подложкой, существует метод плазменного нанесения покрытия в вакууме ( 70 мм рт, ст.) с одновременным оплавлением покрытия с помощью переносной плазменной струи от основного или вспомогательного плазматрона /91/. Для удаления пор и включений, а также повышения коррозионной и износостойкости предложено после напыления пленок в вакууме (2 — 100 мм рт, ст.) переплавлять их индукционным нагревом /92/.
Среди способов термообработки можно выделить термообработку высокоинтенсивными источниками энергии. К ней можно отнести: оплавление токами высокой частоты (ТВЧ) /93 - 97/; электрон но-лучевое оплавление /98 -102/ или как его разновидность обработка осциллирующим электронным лучом /103/; ультразвуковая обработка /104 - 108/, которая может прикладываться к детали во время напыления /109/ или ультразвуковая обработка стальными шариками диаметром 1,7 - 5 мм /110/, которая приводит к уплотнению поверхностного слоя толщиной до 30 мкм /111/. В последнее время уделяется особо много внимания лазерной обработке покрытий /112 - 115/. В основном очень распространен переплав импульсно-периодическим твердотельным С02 лазером /116— 120/, но встречается и непрерывный СО; лазер /121/. Не нашли широкого распространения такие виды обработок как: облучение ионами Аг4" /122/, обработка в электрополе /123/ и электроимпульсная обработка /124/,
Таким образом, термическая обработка повышает адгезию и когезию покрытия и способствует при определенных условиях созданию диффузионного слоя.
Известно, что при обычно применяемых режимах напыления в покрытии имеется до 20 - 25% пор (по объему). Многие из этих пор являются сквозными, что обеспечивает проницаемость покрытия, но имеется также и значительное количество «тупиковых» пор, которые практически не влияют на проницаемосты Степень пористости, как и другие характеристики покрытия, зависит от вида напыляемого металла, режима напыления и состояния поверхности металлизируемой детали /35/. Из-за высокой пористости металлизационных покрытий требуется нанесение покрытий повышенной толщины или последующая их пропитка лакокрасочными и другими полимерными материалами /23, 31/. Для уменьшения пористости покрытие необходимо подвергать дальнейшей обработке, например, механической, пластической деформации, обкатке роликом и т.д. Уплотнение (обкатка) металл и зацио иного алюминиевого слоя уменьшает пористость и увеличивает прочность сцепления покрытия с основой, что улучшает защитные свойства покрытия в 2 — 3 раза /23/. Для более качественного устранения пористости следует осуществлять его пластическую деформацию.
Исследование материалов покрытий для повышения свойств поверхности медной основы
Технология нанесения покрытий слагается из подготовки поверхности, нанесения покрытий и их последующей обработки.
При проведении исследований использовали отожженную медь Ml (содержание меди не менее 99,9%, ГОСТ 859 — 2001). В качестве материалов покрытий использовали AI, Zn, NiCr, I2X18H10T, а также двухслойные Ni+AL Алюминиевые диффузионные покрытия обладают повышенными жаростойкостью и износостойкостью, а цинковые - адгезией и износостойкостью. Покрытия из NiCr и 12Х18Ш0Т обладают высокими эксплуатационными свойствами без их последующей обработки. Никель и алюминий при термообработке образуют жаростойкие алюминиды никеля. Значения параметров шероховатости поверхности изделия, требования к термическому напылению, к покрытию и методы контроля должны соответствовать ГОСТ 9.304 - 87 /156/. Подготовка поверхности имеет цель удалить с нее всякого рода загрязнения и оксидную пленку, а также придать ей необходимую шероховатость. Подготовленную поверхность следует металлизировать не позднее двух часов после окончания подготовки. Качество наносимого покрытия и эффективность процесса напыления во многом зависят от выбранного режима работы аппарата. Нанесение слоев исходных покрытий осуществляли методом электродуговой металлизации. Медные образцы перед металлизацией подвергали дробеструйной обработке. Это обеспечивало удаление с поверхности адсорбированных слоев и случайных загрязнений, а также повышало шероховатость поверхности. Дробеструйную обработку осуществляли в специальном шкафу с замкнутым оборотом абразивного материала при помощи струйно-абразивного пистолета конструкции ВНИИАВОГЕІІМАШ, подключенного к сети сжатого воздуха (давление воздуха в системе 0,5 — 0,6 МГТа). В качестве абразива применяли дробленую стальную крошку фракции 0,8 - 1,6 мм (в соответствии с ГОСТ 11964 - 89/157/)- Дистанция обработки составляла 60- 150 мм при угле обдува 70 — 80. Обработку вели до получения шероховатости поверхности (Rz) 70 — 110 мкм. Для нанесения покрытий применяли серийный электродуговой металли-затор производства ОАО «Барнаульский аппаратный завод» модели ЭМ - 14М /158/. Напыление алюминиевых и цинковых покрытий выполняли сразу после дробеструйной обработки по стандартным режимам (давление 0,5 — 0,6 МПа, сила тока ПО— 130 А, напряжение 17-23 В для распыления цинка и 23 - 30 В — для алюминия). Режим работы аппарата устанавливается в зависимости от источника электрического питания, применяемого металла, диаметра проволоки, давления сжатого воздуха. С увеличением давления сжатого воздуха на входе в аппарат плотность покрытия возрастает и повышается стабильность работы аппарата. Поэтому для получения оптимальных результатов необходимо работать на максимальном давлении сжатого воздуха (0,5 - 0,6 МПа). При резких колебаниях давления сжатого воздуха работы по металлизации проводить не следует. Напряжение на дуге устанавливается в зависимости от требований, предъявляемых к покрытию. Если антикоррозионное покрытие из алюминия работает в обычных условиях, то напыление следует проводить на возможно меньшем напряжении. В этом случае коэффициент использования металла при распылении будет наибольшим. Для алюминиевых покрытий, работающих в тяжелых условиях, для увеличения адгезии нанесение покрытий рекомендуется при повышенном напряжении. Расстояние от точки плавления проволоки до металлизируемой поверхности следует выдерживать в пределах 80 - 120 мм. При механизации процесса рекомендуется применять меньшую дистанцию напыления, так как повышается коэффициент использования металла при напылении. При нанесении покрытия следует избегать нагрева металлизируемой поверхности выше 70 - 80С- Толщина слоя при нанесении покрытий на плоских поверхностях не должна превышать 0,35 - 0,5 мм. Последующая механическая обработка покрытий из-за невысоких механических свойств должна вестись на пониженных режимах с обязательным применением эмульсии. Для осуществления отжига заготовок с покрытиями использовали электрическую печь сопротивления СНОЛ - 0,4 4/12 - М2 — У4.2 /159/. Отжиг осуществляли в атмосфере воздуха и в графитовой засыпке. Для тарировки регулятора печи применяли термопару (хромель-алюмель) и цифровой милливольтметр. При проведении эксперимента варьировали температуру (400 — 500С -для цинковых и 700 - 800С - для алюминиевых покрытий) и время отжига (2 -4 ч).
При отжиге образцов с покрытиями происходит взаимная диффузия атомов металлов покрытия и основы /160/. В общем виде структуру образующейся поверхностной композиции можно описать следующим образом. Между основным металлом (медью) и поверхностными слоями существует четкая граница. Непосредственно к меди примыкает медно-алюминиевый или медноцинковый диффузионный слой с изменяющимся по толщине составом и структурой. Далее лежит слой не прод и фундировавшего металла покрытия и, наконец, на поверхности — окисленный слой сложного состава. Толщина перечисленных компонентов зависит от материала и исходной толщины покрытия, а также режимов термообработки. При этом исчезают такие дефекты ГТП как пористость, повышается когезия и адгезия покрытия.
Влияние режимов термообработки на износостойкость диффузионных слоев на основе алюминиевого и цинкового покрытий
Дефекты поверхности медных изделий устраняются, как правило, путем снятия металла. Потери металла в стружку при механической обработке резцом или фрезой пропорциональны глубине поверхностных дефектов. Таким образом, актуальной является задача уменьшения глубины данных дефектов. С этой точки зрения нанесение ГТП с последующей термообработкой позволяет не только создать износостойкий слой, но и устранить, частично или полностью, дефекты поверхности.
В работе исследовали влияние цинкового ГТП на изменение формы и ф размера поверхностных дефектов при термообработке и последующей прокатке медных образцов /177, 180, 181/. Эксперимент осуществлялся следующим обра зом. На медных образцах, создавали дефекты с глубиной от 0,8 до 2,3 мм и с шириной от 1,5 до 3,1 мм. Медные образцы подвергали дробеструйной обра ботке. Затем на образцы методом электродуговой металлизации наносили цин 4 ковое газотермическое покрытие толщиной 0,88 - 1,16 мм. После напыления образцы подвергали термообработке по двум режимам: 700С 2 часа и 700С 4 часа. Термообработку проводили для повышения адгезии и когезии ГТП за счет спекания напыленного цинка и образования диффузионного слоя, который устраняет дефекты и повышает износостойкость поверхности. Исследования формы дефектов и диффузионного слоя проводили на шлифах (рис. 4.1). Видно, что в результате термообработки происходило устранение де фектов. Дефекты глубиной 0,8 - 1,57 мм устранялись полностью, а глубиной до 2,3 мм устранялись на 60 — 70 % при толщине напыления цинка 0,88 — 1,16 мм. Часть отожженных медных образцов с Zn ГТП после термообработки прокатывали со степенью деформации до 60% (рис. 4.2). Из рис. 4.2 видно, что для устранения дефектов образцов достаточно время термообработки 2 часа. В результате прокатки происходило уменьшение дефектов. При этом диффузионный слой не разрушался из-за небольшой площади напыления, а дефекты устраняли не менее чем на 90%. Фурменный прибор предназначен для подачи горячего дутья, а также газообразного, жидкого и пылеобразного топлива через воздушную фурму в горн доменной печи. Воздушные фурмы устанавливают в верхней зоне горна по окружности в один ряд в количестве от 12 до 42 шт. (для доменной печи объемом 1000 м применяют 16, для печи 2000 м - 20 и для печи 5000 м — 42 фурмы). Внутренний диаметр фурмы 150 — 200 мм. Фурменный прибор состоит из трех основных элементов: стационарной части, закрепленной на кожухе горна печи; воздухоподводящего (фурменного) рукава, соединяющего стационарную часть прибора с кольцевым воздухопроводом горячего дутья, и пружинного устройства, зажимающего сопло между фланцами подвижного колена и фурмы. Наиболее часто выходят из строя воздушная фурма и сопло фурменного прибора. Фурмы выполняют из меди сварно-штампованными или литыми. В первом случае конические обечайки фурмы получают вальцовкой из листа, а переднюю (рыльную) часть - штамповкой или ковкой (для повышенной плотности структуры металла). Литые фурмы изготовляют из медных сплавов с высоким содержанием меди (97 - 98%). По эксплуатационным качествам они уступают сварно-штампованным. Рабочий канал фурмы в основном выполняют конусообразным гладким, иногда - с изгибом вниз (для уменьшения прогара снизу). Фурмы, как правило, снабжают трубками для ввода топлива в рабочий канал и смешения его с пото ком дутья. На отечественных и зарубежных печах широко используется сварное футерованное огнеупорной массой или жароупорным бетоном сопло, которое по сравнению с ранее применявшимися литыми чугунными и стальными, а также сварными экранированными (двустенными) соплами более долговечно. Использование его позволяет снизить потери тепла, улучшить условия обслуживания прибора. Характерными недостатками фурменных приборов, выявленными при эксплуатации, являются: малая стойкость фурм (в среднем 2 — 7 мес.) из-за прогара передней (рыльной) части; недостаточно высокая стойкость сопел (в среднем 8-9 мес); продув фланцевых соединений раструба со штуцером кольцевого воздухопровода и с цилиндрическим патрубком сферического сочленения патрубка с коленом и других соединений; трудность замены вышедших из строя фурмы и сопла. В п. 3.4. было показано, что в результате взаимодействия алюминиевого ГТП с медью при термообработке образуется диффузионный слой, толщиной которого можно управлять путем выбора соответствующих режимов термообработки. Диффузионный слой обладает высокими жаростойкостью и износо-стойкостью, что исключает износ корпуса фурм. Основными причинами выхода доменных фурм (рис. 4.3) из строя явля ются прогар фурмы и износ наружного стакана из-за его коррозии. Это вызвано тем, что медь интенсивно окисляется в условиях высокой температуры.
Проблемы эксплуатации наконечников конвертерных фурм и повышение их стойкости
Фурма служит для подачи технически чистого кислорода, создания и рассредоточения его струй в ванне конвертера. Интенсивность подачи кислорода достигла 4,5 - 6,0 м3/минхт и имеет тенденцию к увеличению.
Фурмы конвертеров делают многосопловыми: для конвертеров вместимостью 100 — 160 т предусматривают 4-5 сопел с выходным диаметром 65 -95 мм, для конвертеров большей вместимости 6 — 7 сопел диаметром 75 - 85 мм- Оси сопел располагают под углом 15 - 20 к оси фурмы. Конусность расширяющейся части сопла составляет 8 — 10. Головку и тело фурмы охлаждают проточной водой, температура которой по условиям стойкости фурмы не должна превышать 40С. Скорость движения воды 6,0 м/с и выше, что предотвращает ее закипание и образование накипи.
В зависимости от способа подвода кислорода и воды к головке различают фурмы двух основных типов: с центральным подводом кислорода и с центральным подводом воды для охлаждения. Наиболее широкое применение получили фурмы первого типа, обладающие большей ремонтоспособностью и технологичностью изготовления. Однако фурмы второго типа полнее обеспечивают интенсивную продувку металла, имеют лучшую систему циркуляции воды в головке; их размеры и масса меньше, чем у фурм первого типа. На рис. 4.5 (а) показано принципиальное устройство фурмы с центральным подводом кислорода. Тело фурмы изготовлено из трех концентрично расположенных труб 1, 3 и 4, снабженных патрубками 6 для присоединения металлорукавов, по которым осуществляют подачу кислорода, подвод и отвод воды для охлаждения головки фурмы. Коаксиальное положение труб обеспечивают продольные ребра, расположенные между ними в средней части тела фурмы. Кислород подают по центральной трубе 4, а воду - по внутреннему кольцевому каналу между трубами 4 и 3. После охлаждения головки вода изменяет направление движения и идет на слив по внешнему кольцевому каналу между трубами 3 и 1. Для снижения термических напряжений, возникающих в результате различного теплового расширения наружных и внутренних труб, установлены компенсаторы 2 сильфонного типа. Сальниковые уплотнения 5 между трубами обеспечивают относительное смещение труб при неодинаковых температурах. Головки фурм могут быть сварными, коваными и литыми. Чаще всего применяют сварные головки, обеспечивающие более полный отвод тепла. Кроме того, такие головки дешевле и для их изготовления требуется меньше меди. На рис. 4.5 (б) показана конструкция сварной головки фурмы с центральным подводом кислорода. Основание 3 и сопла 1 сделаны из меди, штуцер 2, переходник 5 и сменная труба 4 -из стали. Сопла вваривают в основание головки и в штуцер, а к последнему приваривают переходник с наружной резьбой. При сборке фурмы переходник вворачивают на резьбе в центральную трубу, а основание приваривают к сменной трубе.
Серьезные недостатки сварных фурм - сложность и трудоемкость изготовления, нарушение плотности сварных швов из-за изменения структуры металлов при сварке. Пути повышения стойкости сварных фурм следует искать в изготовлении жидко-штампованных элементов головки и применении электронно-лучевого способа сварки.
Повышение интенсивности продувки металла кислородом выше 7 — 8 MVMHH не приводит к существенному сокращению периода плавки, но в то же время значительно ухудшается шлакообразование, увеличиваются дымообразо-вание и выбросы металла. Перспективной является интенсификация кислородно-конвертерного процесса путем рассредоточения дутья перемещением фурмы над расплавом. В результате проведения промышленных экспериментов на ОЛО «Северсталь» была показана перспективность применения ГТП, в т.ч. и двухслойных, с последующей термообработкой для повышения стойкости наконечников конвертерных фурм. Результаты исследований представлены в табл. 4.2. В результате сравнения средней стойкости конвертерных фурм с покрытием с соответствующей стойкостью фурм без покрытия в текущем месяце было установлено, что напыление покрытия из NiCr и последующая термообработка обеспечивают повышение стойкости фурм на 15 — 20%, а покрытия из 1. Установлено, что напыление цинкового ГТП толщиной около 1,0 мм, термообработка при температуре 700 - 800С в течение 2-4 часов, приводящая к образованию диффузионного слоя и пластическая деформация со степенью деформации до 60% устраняют поверхностные дефекты, возникающие на деталях металлургического оборудования. В результате термообработки дефекты глубиной до 1,5 мм устранялись полностью, а глубиной до 2,3 мм - на 60 — 70%. В результате последующей пластической деформации все дефекты устраняются не менее чем на 90%. 2. Диффузионный слой Си — AI, обладающий высокими жаростойкостью и износостойкостью, исключает износ корпуса фурм. В ремонтном цехе прокатного оборудования №1 (РЦПО - 1) ОАО «ЇІЛМК» создан участок по напылению по разработанной технологии воздушных фурм для доменных цехов №1 и №2. 3. Показана перспективность применения ГТП, в т.ч. и двухслойных, с последующей термообработкой для повышения стойкости наконечников конвертерных фурм, В конвертерном производстве ОАО «Северсталь» прошли опытно - промышленную проверку конвертерные фурмы с наконечниками, поверхностный слой которых обладает высокими жаростойкостью и адгезией к медной основе. 1. Разработан универсальный процесс получения диффузионного слоя на основе газотермического покрытия, обладающего высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Процесс, включающий напыление покрытия, его термообработку и при необходимости, пластическую деформацию позволяет изготавливать или восстанавливать детали металлургического оборудования. При этом в качестве материалов покрытия использовали AI, 2n, NiCr, 12X18111 ОТ, а также двухслойное Ni+AL 2. Разработана методика расчета толщины диффузионного слоя, образующегося в результате термообработки напыленных на медную основу газотермических покрытий- Методика включает использование аналитического решения уравнения диффузии с экспериментально определенным коэффициентом, пропорциональным коэффициенту диффузии, а также расчет температуры медной основы, влияющей на время образования диффузионного слоя. 3. Показана роль пластической деформации в создании и повышении свойств в медно-цинкового и медно-алюминиевого диффузионного слоев. Предварительная пластическая деформация цинкового Fill без деформации основы обеспечивает увеличение толщины медно-цинкового диффузионного слоя приблизительно в 2 раза. Повышения износостойкости медно-алюминиевого диффузионного слоя можно добиться путем его пластической деформации с обжатием 5 — 10%.
