Файл: Металлургия Кировского завода сборник статей к 100-летию мартеновского производства на заводе (1874-1974)..pdf

Для решения задачи автором этой статьи был примят метод меди­ стого дисперсионного упрочнения низко- и малоуглеродистой стали, до­ полнительно легированной по разработанной системе (авторское сви­ детельство № 109367 от 31 октября 1957 г.) такими элементами, как медь (около 0,9%), никель (около 1,3%), хром (около 0,3%), титан (около 0,06%) и ванадий (около 0 ,1 %).

Этот состав легирования обеспечивает получение предела текуче­ сти более 40 и даже 45 кг/мм2, высокую пластичность материала в про­ катанном, литом и кованом состояниях с применением термической об-

Плавка N -95896 MS957B8. Слит ок 3,8т. Ковка c l осадкой.

Терми че ская обработка: Нормализация-920°+Закалка900°-вода*старение 520-530-12ч

М еханические свойства

Рис. 9. Механические свойства опытного вала из дисперсионно-упрочияемон стали марки 10ХНДТ в разных сечениях.

работки с закалкой в любых охладителях и последующего старенияТакая термическая обработка особенно необходима для крупных отли­ вок непростой формы и прокатанных заготовок.

В результате проведенных исследований на значительном числе опытных плавок стали, полученных из электродуговых и 60-тонных ос­ новных мартеновских печей, их производственного опробования в виде

72

I, 2%; ванадия— 1—1,3%; азота — до 0,2%; кремния — менее 1 %; мар­ ганца— менее 1,5%.

Эта сталь в отличие от существовавших в то время нержавеющих марок сталей обладает повышенным пределом текучести (до 40 кг/мм2) в термически обработанном состоянии и превосходит стандартную кислотоупорную сталь марки 1Х18Н9Т в 1,5—2 раза.

В основу разработки стали марки ХНТФ автором этой статьи была принята определенная система легирования стали хромом, никелем, ти­ таном и ванадием для получения устойчивой двухфазной аустенитно­ ферритной структуры с содержанием ферритной фазы до 10—15% и получения требуемых свойств, зависящих в основном от фазового со­ става стали.

Исследование было проведено на производственных плавках стали (отлитых из пятитонных электродуговых печей) одновременно в литом и деформированном состояниях. При плавочном контроле было уста­ новлено, что только комплексное влияние титана и ванадия (при содер­ жании каждого элемента около 1 %) обеспечивает повышение предела текучести до 35—40 кг/мм2, а также некоторое повышение прочностных свойств за счет дисперсионного твердения при температуре около 500° С. Наличие в стали только одного ванадия (около 1%) при небольшом содержании титана (менее 0,5%), так же как наличие повышенного со­ держания титана (около 1 %) при отсутствии ванадия, не создает усло­ вий для получения повышенных прочностных характеристик стали.

Наличие двухфазной структуры стали марки ХНТФ не снижает стойкости против интеркристаллитной коррозии и качества сварного соединения при применении аустенитных электродов.

Установлено эффективное влияние отжига при температуре 800— 850° С на снижение магнитной проницаемости стали без понижения стойкости против интеркристаллитной коррозии.

В дальнейшем в 1961—1969 гг. на базе результатов применения стали марки ХНТФ была разработана с участием автора статьи сталь несколько измененного состава (типа АБФ), в которой содержится ниобий вместо титана и небольшое количество азота. Эта сталь в отли­ чие от стали марки ХНТФ содержит небольшое количество ферритной фазы и обеспечивает в поковках значительно большую однородность повышенного предела текучести (более 40 кг/мм2) и более низкую маг­ нитную проницаемость (менее 1,5 гс/эрст) при высокой пластичности и хорошей свариваемости металла.

II. ДВУХФАЗНАЯ ВЫСОКОПРОЧНАЯ КИСЛОТОУПОРНАЯ СТАЛЬ МАРКИ ЛКЗ

В связи с требованиями завода в получении крупных отливок из кислотоупорной хорошо свариваемой стали с высоким пределом упру­ гости (более 40 кг/мм2) автором этой статьи в 1953—1954 гг. была раз­ работана и опробована в производстве двухфазная нержавеющая кис­

74

лотоупорная сталь со значительным содержанием высокохромового фер­ рита (около 30%) при наличии аустенитной фазы (около 70%). Эта сталь используется для отливок ответственного назначения, стойких против межкристаллитной коррозии, с высокими и однородными свой­ ствами в разных сечениях и применением сварки.

Химический состав кислотоупорной стали марки ЛКЗ (Х25Н5ТМФ)

0,08—0,15%; титана — 0,08—0,20%; азота-—до 0,20%.

После исследования нескольких плавок стали в литом и деформи­ рованном состояниях, прохождения их в производстве в виде крупных отливок, проведения их механической обработки и сварки были оформ­ лены руководящие материалы на сталь марки ЛКЗ, включающие тех­ нологические рабочие инструкции (на плавку, отливку, сварку, терми­ ческую обработку, проведение плавочного контроля), а также техни­ ческие условия на изготовление и сдачу отливок.

Значение выполненной работы по стали марки ЛКЗ (Х25Н5ТМФ) следующее:

1. Впервые установлена возможность получения в литой стали

мало зависят от размеров обрабатываемых изделий, а также от спосо­ бов термической обработки. Эта необычная особенность свойств стали объясняется достаточной устойчивостью фазового состава стали марки ЛКЗ и обеспечивает получение повышенных и однородных механиче­ ских свойств в разных частях отливок.

2. Термическая обработка стали марки ЛКЗ применяется главным образом для повышения ее пластических характеристик. Закалка или нормализация стали производится обычно притемпературе около 1000° С с достаточно длительной выдержкой в печи. Установлено отсутствие определенной зависимости ковкости стали от повышенного содержания ферритного твердого раствора. На повышение ковкости двухфазных нержавеющих сталей в большой мере влияют равномерное расположение сопряженных фаз и малая величина первичных кристал­ лов литой стали. Поэтому выплавка стали марки Л КЗ-, должна прово­ диться без значительного перегрева с обязательным соблюдением теп­ лового режима в печи и при разливке в формы.

3.Установлено весьма эффективное влияние небольших добавок молибдена, ванадия и азота (примерно 0 ,1 % каждого) как модифика­ торов и упрочнителей двухфазной нержавеющей стали.

4.Сталь марки ЛКЗ обладает весьма хорошей свариваемостью при применении электродов с качественной обмазкой близкого к стали ЛКЗ состава. В зоне термического влияния сварного соединения не на­ блюдается заметного снижения твердости и снижения пластичности. Такое поведение стали в значительной степени объясняется стабильно­ стью фазового состава шва и околошовной зоны. Сталь имеет неболь­

75

шой коэффициент теплового расширения (около 1 2 хЮ~6) в пределах температур до 100° С, что является положительным показателем каче­ ства материала.

Разработка и внедрение стали марок ЛКЗ и ХНТФ на Кировском заводе положили начало нового этапа в развитии и практическом при­ менении в Советском Союзе высокопрочных нержавеющих кислото­ упорных сталей с двухфазной структурой.

Работа проводилась при участии инженеров Л. Г. Веденова, С. К. Звягинцева, И. А. Закс, А. И. Канавиной, А. А. Маслова и тех­ ников Л. А. Моисеевой, А. Г. Доморацкой и др.

VI. Технологические исследования по ходу текущего производства и разработка

новых процессов

Большинство исследований центральной лаборатории завода воз­ никает в связи с выявленными недостатками действующей технологии, появлением тех или иных дефектов материала в заготовках или готовых

проведение необходимых изменений в процессах плавки, ковки, про­ катки, термической обработки или маршрутной технологии. Выполнение таких исследований и быстрейшее внедрение их результатов в произ­ водство всегда относились к главнейшим обязанностям центральной лаборатории и главного металлурга завода.

Работа центральной лаборатории как научного и технологиче­

и при непременном внедрении результатов исследований значительно отличается от работ, выполняемых в научно-исследовательских и учеб­ ных институтах.

Технологические исследования обычно сопровождаются проведе­ нием комплекса разных испытаний и металлографических исследова­ ний, а также наблюдением за исполнением технологии в цехах. Самое близкое участие цеховых технологов и мастеров в проведении техноло­ гических исследований всегда определяет успех дела.

Кроме технологических и лабораторных исследований по текущему производству центральная лаборатория проводит плановые исследова­ тельские и технологические работы с целью коренного повышения по­ казателей качества металлов в изделиях и заготовках, снижения трудо­ емкости и облегчения труда.

Ниже приводятся краткие сведения по отдельным исследованиям и технологическим разработкам завода.

76

1. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПЛАВКИ И ПОСЛЕДУЮЩЕЙ

ОБРАБОТКИ КИСЛОТОУПОРНЫХ СТАЛЕЙ

В 1936 г. Кировский завод получил задание по производству ли­ стов из кислотоупорной стали марки 1Х18Н9Т (9ХНТА) для нужд хи­ мической промышленности с повышенными требованиями по химиче­ ским свойствам, чистоте поверхности и стойкости против интеркристаллитной коррозии в сварных соединениях. Налаженного производства таких листов в Советском Союзе в то время не было, поэтому заводу пришлось самостоятельно решать все вопросы, связанные с разработ­ кой технологии изготовления листов, начиная от выплавки стали и кон­ чая светлым травлением и сдачей термически обработанных листов.

Разработка технологических процессов и организация всех иссле­ дований были поручены центральной лаборатории завода. В первую очередь было приступлено к разработке процесса выплавки кислото­ упорной стали в электродуговой печи, расположенной в то время в мар­ теновском цехе. После проведения ряда опытных плавок кислотоупор­ ной стали обычным методом (с полным окислением и рафинировкой под известковым шлаком) завод убедился в значительных трудностях и недостатках этого метода выплавки кислотоупорной стали. Сталь .ча­ сто выходила за пределы заданного анализа и была загрязнена более допустимых значений неметаллическими включениями.

Большая работа была проведена по исследованию и отработке бо­ лее качественного и рентабельного для производства процесса вы­ плавки нержавеющих сталей в основных электродуговых печах, назван­ ного в дальнейшем кировским методом. Основным принципиальным отличием кировского метода выплавки стали от общепринятого состояло в том, что рафинировка стали осуществлялась под полукислым шлаком.

Разработанный инженерами В. М. Заморуевым, А. А. Левитским и др. метод полностью себя оправдал в производстве по качеству выпу­ скаемого металла и, кроме того, обеспечил резкое повышение произво­ дительности печи и создал новую технику в электросталеварении. На многих заводах кировский метод выплавки нержавеющей стали получил общее признание и нашел широкое применение.

Освоение прокатки нержавеющих кислотоупорных сталей сопровож­ далось проведением предварительных опытов и исследований в связи с высокими требованиями по допускам, чистоте поверхности и механи­ ческим свойствам. При прокатке листов из кислотоупорной стали необ­ ходимо было преодолеть ряд технологических трудностей для получе­ ния гладкой и ровной поверхности без признаков побежалости после травления и с соответствующими допусками по толщине. Листы по техническим условиям поставлялись только в светлотравленом виде, термически обработанном состоянии и предназначались главным обра­ зом для сварных конструкций химических заводов. Испытаниям на интеркристаллитную коррозию уделялось главнейшее внимание как определяющим эксплуатационную стойкость кислотоупорной стали.

77