Способ изготовления футеровочного элемента

Способ изготовления футеровочного элемента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к упрочнению деталей, эксплуатируемых в условиях абразивного износа и повышенных температур, в частности дета лей футеровки доменных печей, представляхяцих сббой износостойкую составляющую , заключенную в металлическую оболочку. Цель изобретения - повышение износостойкости злементов и производительности их изготовления за счет выполнения зяементов не-. тодом двухстадийной обработки давлением в горячем состоянии. На первом этапе осуществляется нагрев до 300-350°С со, скоростью 10-30 град/мин и сдавливание с усилием (2-4). Режим выбирается из условия максимальной реакционной способности частиц наполнителя, прочности оболочки и равномерного распределения износостойких . частиц в сплаве-связке. На втором этапе осуществляется нагрев детали до расплавления сплавасвязки со скоростью 30-100 град/мин и сдавливание с усилием (1-5). Режим выбирают из условий исключения диффузии водорода в объем футеровочного элемента, исключения пористости и обеспечения равномерности распределения износостойких частиц. Способ позволяет получить футеровочные элементы стабильного качества с высокой относительной износостойкостью. 1 ил., 3 табл. с б (Л

союз советсНик

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЩ ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

r1o делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3967508/25-27, (22) 09. 10.85 (46) 23.01.88. Бюл. У 3 (71) Производственное объединение

"Уралмаш" (72) Е.А. Кириллов, Г.Г. Касимов и Ю.Н. Макурин (53) 621.791.92(088.8) (56) Сварочное. производство; 1977, 9 8, с. 21-23. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФУТЕРОВОЧНОГО ЭЛЕМЕНТА (57) Изобретение относи ся к упрочнению деталей, эксплуатируемых в условиях абразивного износа и повышенных температур, в .частности деталей футеровки доменных печей, пред-ставляющих собой износостойкую со-. ставляющую, заключенную в металлическую оболочку. Цель изобретения— повышение износостойкости элементов „ и производительности их изготовления за счет выполнения элементов ме-, ÄÄSUÄÄ 1368599 А 1 (511 4 E 27 0 1 16 В 23 К 35 40 тодом двухстадийной обработки давле- нием в горячем состоянии. На первом этапе осуществляется нагрев до

300-3500С со. скоростью 10-30 град/мин и сдавливание с усилием (2-4) .10"Па.

Режим выбирается иэ условия максимальной реакционной способности частиц наполнителя, прочности оболочки и равномерного распределения износостойких . частиц в сплаве-связке.

На втором этапе осуществляется нагрев детали до расплавления сплавасвяэки со скоростью 30-100 град/мин и сдавливание с усилием (1-5).IO Па.

Режим выбирают из условий исключения диффузии водорода в объем футеровоч- с ного элемента,. исключения пористости и обеспечения равномерности распределения износостойких частиц. Способ позволяет получить футеровочные эле- С менты стабильного качества с высокой относительной износостойкостью. 1 ил., 3 табл.

1368599 2

Изобретение относится к области рочнения деталей, эксплуатируемых условиях абразивного износа и поьппенных температур, в частности деалей облицовки рабочей части домен|х печей износостойкими футеровоч ми элементами.

Целью изобретения является повыение производительности при одновреенном повышении износостойкости элеентов, Суть способа заключается в том, то засыпанную износостойкой составяющей и сплавдм-связкой стальную . болочку нагревают до 300-350 С со коростью 10-30 град/мин, деформирут усилием (2-4).10 IIa после чего новь нагревают до температуры плавения сплава-связки со скоростью

0-100 град/мин и окончательно дефор-. руют усилием (1-5) 10 Па.

Предлагаемый способ позволяет изотавливать футеровочные элементы бой геометрической формы с высокой роизводительностью труда.

На чертеже изображен футеровочный лемент.

Футеровочный элемент состоит из тальной оболочки 1, в которую заючены износостойкая составляющая 2 сплав-связка 3.

При нагревании элемента до 30050 С происходит разложение защитных енок оксидо-гидроксидного характеа, образующихся на поверхности маериалов при атмосферных условиях. кспериментально установлено, что аиболее интенсивное разложение просходит при t = 280 С и сопровождатся резким повьппением реакционной пособности поверхности частиц порошообразного материала вследствие увеичения концентрации поверхностных . ефектов. При нагреве вьппе 350 С просходит переход гидроксида в оксид. бразование оксидной пленки ведет увеличению концентрации дефектов.

Скорость подъема температуры

)0-30 град/мин. При скоростях подъема температуры ниже 10 С происходит

:встречная диффузия газов к поверхНости порошкового материала, а выше 0 С вЂ” разрушение его оболочки.

После нагрева футеровочный элеМент подвергают предварительной де-, формации, при которой начинается интенсивная первичная стадия протекания диффузионных процессов, в ре5

55 зультате которой вступают в контакт частицы сплава-связки и износостойкой составляющей. Благодаря одновре" менному влиянию вытесняющего усилия и химического разложения в футеровочном элементе уменьшается концентрация нежелательных примесей.

Величина прилагаемого усилия находится в пределах (2-4) .10 Па. При усилии ниже 2 10 Па получается неудовлетворительная плотность, а вьппе

4 -10 Па возникает неравномерное рас" пределение,твердых и мягких частиц (износостойкая составляющая сплавсвязка).

Полная консолидация износостойкого сплава достигается при повьппении температуры футеровочного элемента до температуры плавления сплава-связки. Подъем температуры осуществляют со скоростью 30-100 град/мин

При скорости подъема ниже 30 град/мин возникают условия для диффузии кислорода воздуха B объем футеровочного элеменга, увеличение скорости подъема вьппе 100 град/мин является нежела" тельным в связи с возрастанием внутренних напряжений в объеме готового

Футеровочного элемента.

Окончательную деформацию футероночного элемента производят усилием (1-5) - 10 Па. При усилии ниже 1 ° 10 Па элемент имеет повышенную пористость, а усилие выше 5 .10 Па повьппает неравномерность распределения твердых (в центре) и мягких (по краям) частице

Предлагаемый способ позволяет в значительной степени расширить номенклатуру унифицированных футеровочных элементов в связи с отсутствием

I н нем технологических ограничений, связанных с формообразованием.

П р и и е р. Оболочку футеровочного элемента, имеющего один открытый торец, размеры в сечеййи

120х25х5 мм и длину 1000 мм наполни-. ли смесью порошков износостойкой составляющей и сплава-связки при разном материале износостойкой составляющей. Открытый конец заполненной оболочки закрыли бумажным пыжом и подвергли его сжатию до полного соприкосновения противоположных стенок, Нагрели элемент в печи и подвергли сжатию на прессе, после чего вновь нагрели до 1100 С и окончательно деформировали образец. После охлажпе3 136

I ния полученный футеровочный элемент, разрезали на электроэррозионном станке и подвергли комплексным сравнительным испытаниям.

В табл. 1 указан состав компонентов, использованных для изготовления образцов элементов.

8599 это позволяет изготавливать футеровочные элементы многофункционального и специального назначения с высокими эксплуатационными характеристиками.

Формула и з о б р е т е н и я

Таблица 1

Металлическая связка

Износостойкая составляющая

Отношение износостойкой составляющей и металличес кой связки, мас.X

Образец

Примечание

67-33

1.1-1.3

Мельхиор марки

МНМц 20-20, ТУ ЦМО 1105-56

Карбид вольфрама. ("Релит-3") получен прокаливанием в инертной атмосфере 2.1-2.3

36-64

Карбидоборид титана, полученный

СВС-способом

3.1-3.3 Карбидоборосилицид титана

40-60

Карбидоборосилицид титана получен СВСспособом

П р и м е ч а н и е: Конечная температура нагревания составляла 140ОК.

Ф4

Высокое содержание износостойкой составляющей обусловлено большим атомным весом вольфрама при одном и том же объемном отношении

В табл. 2 приведены использован- Способ изготовления футеровочного ные режимы. 10 элемента, при котором стальную обоВ табл. 3 приведены результаты лочку заполняют износостойкой состависпытаний образцов. ляющей и сплавом-связкой и осуществПредлагаемая технология изготовле. ляют их соединение путем нагрева до ния футеровочных элементов допускает температуры сплава-связки, о т л ииспользование порошков износостойкой 15 ч а ю шийся тем, что, с целью составляющей и металлической связки повышения производительности при одкомпозиционного сплава фракции менее новременном повышении износостойко0,5 мм, что позволяет экономить ост- сти, изготовление элементов осущестродефицитные металлы (вольфрам, ни- вляют путем двухстадийной обработки кель, титан и т,д.). 20 давлением в горячем состоянии, при

Возможно получение деталей любой этом нагрев на первой стадии ведут геометрической формы и износостойкого до температуры 300-350 С со скоростью композиционного слоя менее 5 мм. 1р-30 град/мин, деформацию осуществ1

Способ позволяет использовать в ляют с усилием (2-4) 10 Па, после качестве износостойкой составляющей 25 чего деталь нагревают со скоростью композиционного материала как смачи- 30-100 град/мин после расплавления вающиеся металлической связкой так

Э сплава-связки и деформируют с усили1 и не смачивающиеся материалы. Все ем (1-5) 10 Па.

1368599

Образец

Усилие

Скорость

Темпера" тура

) I стадия

l 10

100

1100

300

20

4.10

1.2

3 10

ll00

320

).3, 5 10

2 10

)100

350

5 10

2.10

)00

1100

300

20

1 l 00

4 )0

3 10

2.2

320

1 "10

2.3

)О

300

l l0

)0ò

1100

3.!

4 10

3.2

3 10"

1100

320

3.3

5 10

2 10

100

1100

350

Образец

Предел прочности при растяжении в центре зерна иа границе раздела мельхиоркомпоэиц сплав

2000

3,1

3300

9,1

2100

3,2

330Ð

2000

3,1

3300

9,1

2300

2,7

3500

9,4

9,4

2300

2,7

3500

9,4

2300 2,7

3500

2100

2,9

3300

2200

2,8

3400

9,3

2100

3300

Темпера- Скорость Усилие тура стадия

Иикротвердость, кгlмм

l . l 2400

l 2 2400

1.3 2400

2. I 2600

2. 2 2600

2.3 2600

3. l 2400

3.2 2500

3.3 2400

Т а б л и ц а 2

Таблица 3

Относительная износостойкость

1368599

Составитель Е. Сомова

Редактор А. Шандор Техред JI.Сердюкова . Корректор В. Бутяга

Заказ 270/37 Тираж 560 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раутская наб., д. 4/5

Производственно-полигра4щческое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4