Файл: Шведов Л.И. Хромоникельалюминиевая жаростойкая сталь.pdf

стгиы максимальных изгибающих нагрузок, как это име­ ет место на данном поддоне, приводит к пластической деформации, выводящей его из строя. Чтобы избежать

Па рис. 25 показаны также вышедшие из строя поддоны

узлам. Масса металла в этих узлах значительно больше, и охлаждение при закалке, следовательно, идет медлен­ нее. В то время когда более тонкие участки уже имеют относительно низкую температуру и обладают достаточ­ ной прочностью, металл массивных участков еще нахо­ дится при повышенных температурах п в результате имеет пониженную прочность, вследствие чего и разру­ шается в первую очередь под действием термических напряжений. В этом случае значительное влияние на срок службы поддонов оказывает их конструкция п тех­ нология заливки. При уменьшении массы металла в тер­ мических узлах снижается также п трещннообразованне в них. Это хорошо видно на примере поддона 6-2077 безмуфельного агрегата. Когда его стали отливать с от­ верстиями в местах пересечения ребер (рис. 25, г), обра­ зование трещин в этих местах стало значительно мень­ шим.

Понижение термостойкости, образование трещин и коробление деталей термических печей во время рабо­ ты — процесс необратимый и объясняется структурными изменениями в металле, из которого они изготовлены, происходящими во время длительной эксплуатации при высоких температурах. Эти изменения рассмотрены ниже.

Вследствие низкой теплопроводности сталей аусте­ нитного класса, из которых изготавливаются поддоны и другие ответственные детали термических печей, при получении из них фасонного литья в последнем также могут образовываться трещины. Количество уходящего в брак литья из-за горячих и холодных трещин является

большим из пссх видов брака отливаемых деталей. Уменьшить его можно за счет снижения температуры заливки форм, выбора рациональной конструкции и рас­ чета литниковой системы с подводом питателей в наибо­ лее тонкие места отливок. Важную роль в продолжитель­ ности работы поддонов играет, конечно, и правильность их конструкции в отношении обеспечения равномерной, не слишком большой нагрузки.

Для проведения производственных испытаний стали ЗХ15Н13ЮЗЛ в качестве материала для поддонов 112671 было выплавлено три плавки этой стали (55, 100 и 106), отлита крупная партия поддонов н установлена

(плавки 64, 68, 78). Поддоны эксплуатировались по сле­ дующему режиму: нагрев до температуры закалки (880± 10 °С) п охлаждение на воздухе.

Результаты сравнительных испытаний показали, что срок службы поддонов 112671 из стали ЗХ15Н13ЮЗЛ составляет более 3,4 месяца, а из стали ЗХ25Н19С2Л — 3,1 месяца. Следует отметить, что, в то время как поддо­ ны из стали ЗХ25Н19С2Л испытывались до полного вы­ хода их из строя, испытания поддонов из новой стали были прерваны после 3,4 месяца из-за остановки печи для реконструкции. Находившиеся в эксплуатации под­ доны из стали ЗХ15Н13ЮЗЛ имели к этому времени еще

поддонах из стали ЗХ25Н19С2Л образуются значительно раньше и разрушение идет интенсивнее, чем на поддонах из новой стали.

Производственные испытания стали ЗХ15Н13ЮЗЛ в качестве материала для поддонов 6-756 проводились в кузнечно-термическом цехе на закалочно-отпускном аг­ регате. Для испытаний были поставлены параллельно две партии поддонов из стали ЗХ25Н19С2 и ЗХ15Н13ЮЗ по 20 шт. в одну и ту же печь.

Испытания показали следующие результаты.

98

Поддоны из стали ЗХ151ПЗЮЗЛ (плавка 96) в тече­ ние 4,5 месяца не имели дефектов. Затем в течение полутора месяцев начали появляться термические тре­ щины и поддоны вышли из строя. Поддоны из стали ЗХ25Н19С2Л (плавки 73, 78) не имели дефектов только в первые 2 месяца. В. течение третьего месяца эксплуа­

последующей закалкой проводились на приспособлениях

ки 252 и 254). После месяца работы начали появляться трещины по второму кольцу решеток из стали ЗХ25Н19С2Л; на решетках из стали ЗХ15Н13ЮЗЛ таких дефектов не было обнаружено в течение 2 месяцев испы­ таний. Через 3,5 месяца от начала испытаний детали из стали ЗХ15Н13ЮЗЛ находились в значительно лучшем состоянии, чем детали из стали ЗХ25Н19С2Л после 2,5 месяца испытания. Так, например, все решетки из новой стали имели по две-четыре трещины по первому кольцу и только одна решетка — две трещины по второму коль­

оправки из стали ЗХ15Н13ЮЗЛ и две решетки и три оп­ равки из стали ЗХ25Н19С2Л. В итоге сравнительные ис­ пытания показали, что партия приспособлений, изготов­ ленных из стали ЗХ15Н13ЮЗЛ, после 3,5 месяца экс­ плуатации в цементационной печи имеет в 2 раза меньше термических трещин, приводящих к выходу из строя, по сравнению с партией приспособлений, изготовленных из стали ЗХ25Н19С2Л, после 2,5 месяца эксплуатации.

В термическом отделении кузнечного корпуса на двухрядную механизированную нормализационную печь были установлены две партии поддонов П 161202А, изго­ товленных из экспериментальной стали ЗХ15Н13ЮЗЛ —

IG пгг. (плавка 334) п из стали 3X251119С2Л — 20 шт. (плавка 139). Испытания показали, что поддоны из ста­ ли ЗХ15ШЗЮЗЛ имеют среднюю стойкость 3,5 месяца, что на 0,5 месяца превышает нормативную, и не уступа­ ют по стойкости поддонам из стали 3X251II9С2Л.

Втермическом цехе на закалочно-отпускном агрегате

Т-140/85 были установлены на испытания поддоны 220-1а из стали ЗХ25Н19С2Л — 18 шт. и из стали

месяца, остальные семь простояли 3 месяца.

В термическом цехе на безмуфельпом агрегате нахо­ дились на испытании две партии поддонов 6-2077/63822: 23 из стали ЗХ15Н13ЮЗЛ (плавка 135) и 16 из стали

ЗХ25Н19С2Л.

Проверкой после 9 месяцев эксплуатации установле­ но следующее: 19 поддонов из экспериментальной стали ЗХ15Н13ЮЗЛ остались в эксплуатации, т. е. выход из строя составил 17,3%; из оставшихся поддонов 11 не

имеют трещин.

Поддонов из стали ЗХ25Н19С2Л осталось семь, т. е. выход из строя составляет 56,2%; из них два не имеют

трещин.

Сравнительные испытания стали ЗХ15Н13ЮЗЛ и ста­ ли ЗХ18Н11С проводились на поддоне 5215-150 нормализационной печи. Предварительные результаты испыта­ ний показали значительно более длительный срок служ­ бы поддонов из стали ЗХ15Н13ЮЗ. Однако из-за большой продолжительности этих испытаний (более 1 года) закончить их не удалось. Следует заметить при этом, что содержание никеля в стали ЗХ18Н11С было завышенное

100

эти детали были получены без литейных дефектов и пос­ ле соответствующей обработки устанавливались на дей­ ствующие агрегаты, где успешно работали. Часть из них устанавливалась на агрегаты после требуемой по ТУ механической обработки и сварки. Обработка этих дета­ лей показала, что сталь ЗХ15Н13ЮЗЛ вполне удовлетво­ рительно обрабатывается резанием и сваривается.

Все жароупорное литье из стали ЗХ15И13ЮЗЛ под­ вергалось тщательному осмотру для выявления трещин и спаев. При этом составлялись акты проверок качества жароупорного литья как из новой стали, так и из стали ЗХ25Н19С2Л. Анализ актов показывает, что жаростой­ кая сталь ЗХ15Н13ЮЗЛ более трещиноустойчива, чем сталь ЗХ25Н19С2Л, а также менее склонна к образова­ нию спаев. За контрольный период литье из жаростойкой стали ЗХ15Н13ЮЗЛ успешно прошло проверку, было отправлено в термический, кузнечный и другие цехи МТЗ и установлено на действующие термические агрега­ ты. Литье из жаростойкой стали ЗХ25Н19С2Л частично браковалось по горячим трещинам и спаям, а в некото­ рых плавках почти все отливки имели трещины или спаи.

Таким образом, длительные производственные испы­ тания стали ЗХ15Н13ЮЗЛ показали, что она имеет более высокие эксплуатационные и технологические свойства, чем сталь ЗХ25Н19С2Л. Поддоны и другие детали тер­ мических печей из стали ЗХ15Н13ЮЗЛ не уступают по стойкости поддонам, изготовленным из стали ЗХ25Н19С2Л, а в некоторых случаях срок их службы гораздо выше (на однорядном закалочно-отпускном и безмуфельном агрегатах — в 2 раза).

Сталь ЗХ15Н13ЮЗ как более стойкий и значительно более дешевый материал рекомендуется в качестве ма­ териала для изготовления тяжело нагруженных деталей термических печей, работающих при температуре 800— 1000 СС, взамен стали ЗХ25Н19С2Л.

2. Микроструктура отливок

Описанные и представленные в этом параграфе мик­ рофотографии структур стали сделаны на шлифах, выре­ занных из поддонов и других деталей, в литом состоянии после получения отливки и после длительного периода эксплуатации в различных термических агрегатах.

101