Сталь

Сталь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,742482 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (5! )М. Кл. (22) Заявлено 19.09.77 (2! ) 2527182/22-02 с присоединением заявки Ле

С 22 С 38/38

Гасударственный камнтет (23) Приоритет (53 ) Л K 669.15786

2674 28781 24— — 194 (088.8) ао данам нэабретеннй н открытнй

Опубликовано 25.06.80. Бюллетень Ле 23

Дата опубликования описания 25.06.80

Ф, Л. Левин, С. А. Голованенко, Е. А. Ульянин, А. Д. Горонкова, Л А. Сачина, Б. А. Кардонов, В. А. Шляпенков, Г. С. Быковский, С. Д. Маслянский, Н. В. Сидоров, В. А. Филиппов, А. С. Кофанов, А. А. Быков и 3. Т. Шаповалов (72) Авторы изобретения

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина (7!) Заявитель (54) СТАЛЬ

Изобретение относится к металлургии, в част. ности к сталям на хромо-марганцеиой основе.

Известна сталь (l l содержащая, вес.%:

Углерод Не более 0,2

Хром 14 — 25

Марганец 1 — 10

Азот Не более 0,3

Молибден

Никель — — 5

Кремний

Медь — — 5

Кобальт — — 10

Титан

Ниобий 13 1 !

Алюминий Не более 0,5

Бор — — 0 005

Железо Остапное

Область конкретных составов описывается пятиугольником в координатах: эквивалент хрома (ось абсцисс), эквивалент никеля (ось ординат), с вершинами АВСОЕ соответствующими координатам: А (15; 4,5); В(18,5;8);

С (24,8); 0 (24,6); Е (20,2). При этом

Сгэкв % Сг + % Si + % Мо + 4(T i+NB)% и кв =0,5%Мтт+20(С+И)% +М 1%+2Со%+0,5СО%., Никелевый эквивалент изменяется в пределах от 2 до 8, хромовый эквивалент — от 15 до 24.

Недостатком этой стали является нестабильность структуры, низкая устойчивость против корроэионно-эрозионного разрушения в условиях влажных газоочисток углеобогатительного производства и недостаточная технологичность.

Цель изобретения — обеспечение высокой корроэионно-эрозионной стойкости в условиях влажной газоочистки углеобогатительного производства, повышение структурной стабильности и технологичности стали.

Условия работы влажных газоочисток углебогатительных фабрик характеризуются следующими показателями.

Вид очнщаемого агента — дымовые газы, образующиеся при сжигании каменного угля в смеси с парами воды и флотоагентов после сушки угля . Запыленность газа 5-10 r/м угольной, пылью с размером частиц до 100 мкм. Темпео ратура газа на входе в пылеуловнтель 80-100 С, Не менее 0,23

14 — 18

7,5 — 9,5

1 — 3,5

0,001 — 0,004

3 74248 на выходе из пылеуловителя 55-70 С. Содержание агрессивных компонентов в rase,%:

$0з 0,1-0,5, $0з 0005-0,015, COs go 10, СО до 0,5. Объем очищаемого газа 75—

150 тыс. м /ч, влажность rasa более 95%. Расход воды на пылеулавливание 100-200 г/м газа.

К особым условиям эксплуатации относятся следующие: содержание $0з в очищаемых газах повышает температуру образования точки росы водяных паров на 20-25 С; серный ангидрид в присутствии влаги образует серную кислоту, концентрация которой на стенках аппарата зависит от температуры и может достигать . 10-10%; в процессе "мокрого" пылеулавливания образуется конденсат сернистой кислоты с концентрацией до 5%; твердые угольные частицы, движущиеся вместе с потоком газа со скоростъю 20-25 м/с, непрерывно очищают поверхность скруббера от образующихся окислов, разрушая защитную окисную пленку, и вызывают эрозию металла;

Стенки аппарата испытывают вибрацию, 25 внутренние и конструктивные напряжения, Среди факторов, вызывающих разрушение материала скруббера, наибольшую опасность представляют следующие: общая коррозия в,результате воздействия кислот и, главным образом, серной кислоты в пристеночных слоях потока; серная кислота достигает опасных концентраций вследствие центрифугирования потока; язвенная (питтиш овая) коррозия, обуслов° ленная хлор-ионами, вносимыми водой (в технической воде содержится до 7 г/л хлэрионов), частицами угольной пыли и сернистыми соединениями, содержащимися в отходящих газах;

Эрозия, вызванная активным абразивным воздействием движущихся угольных частиц.

Поставленная цель достигается ограничением пределов содержания в стали углерода, азота, хрома, марганца, бора; органичеиием суммарного содержания углерода и азота, обеспечением более высокого никелевого эквивалента в пределах 8,4-13,15 и ограничением хромового эквивалента пределами 16-21,5.

Предлагаемая сталь имеет следующий состав компонентов, вес.%:

Углерод 0,03 — 0,12

Азот 0,17 — 0,30

Суммарное содержание углерода и азота

Хром

55, Марганец

Молибден

Бор

2 4 (Nijэкв 0 SMn+

+20(C+N) 8,4 — 13,15

f Cr ) эквСГ+Мо 16, — 21,5

Железо и неизбежные примеси Остальное

Количественный состав, пределы содержания легирующих элементов в стали подобраны таким образом, чтобы получить преимущественно аустенитную структуру с содержанием 15-20 o ферритной фазы, Как в горячекатаном, так и в термообработанном состояниях сталь не содержит мартенситной составляющей в структуре. Такая структура стабильно обеспечивается заданным химическим составом и соотношением легирующих элементов.

Заданное количество ферритной фазы не затрудняет горячую пластическую деформацию стали, достаточную для сдерживания роста зерна при перегревах, вызванных сваркой, и предотвра. щения межкристаллитной коррозии сварных соединений и основного металла в реальных средах скрубберов газоочисток углеобогатительных фабрик, Наличие строго ограниченного количества ферритной фазы, которая, как известно, обладает повышенными релаксационными свойствами, способствует естественному рассасыванию пиков внутренних напряжений, вызванных сваркой.

Это дает возможность упростить технологический процесс изготовления скрубберов за счег исключения операции термообработки сварных швов нз зоны термического влияния сварки, что особенно важно, учитывая большие габариты скруббера (диаметр 3 м, высота 12 м). Указанное регламентированное количество феррита при отсутствии мартенсита предотвращает образование горячих трещин при сварке, улучшая технологичность стали.

Возможность использования стали, не подвергая ее термообработке, позволяет реализовать более высокие механические свойства, характерные для проката, без ущерба для коррозионной стойкости металла, Зто повышает эрозионную устойчивость предлагаемой стали.

Другой важной особенностью предлагаемой стали является ее способность к самоупрочнению при холодной пластической деформации, что происходит в результате наклепа аустенита и образования мартенсита деформации в месте нагружения (разрушения) . Это, в свою очередь, также повьнпает эроэионную устойчивость предлагаемой стали и вызывает упрочнение металла в месте разрыва до значений предела текучести

5Р кгс/мм . ПРисУтствие боРа в Указанных пРе делах существенно улучшает структуру границ зерен, что обуславливает повышение устойчивости против межкристзллитной коррозии, стойкость к образованию горячих трещин и связанное с этим улучшение технологичности.

5 742

На чертеже графически изображены области составов предлагаемой (заштриховано) и известной (ограннчено пунктирной линией) стали.

В табл. 1 приведен химический состав стали с указанием никелевого и хромового эквивалентов, стабильно гарантирующих заданное структурное состояние Р 1 а с 15% а-фазы. Эквиваленты рассчитаны, исходя иэ эффективности действия аустенито- и ферритообразующих элементов 10 согласно следующим соотношениям, atec %: (й11эк - 0,5 Mn + 20 (С +И); (Сг) = Cr + Мо, В табл. 2 приведены механические свойства предлагаемой стали в трех состояниях: горяче- 15 катаном, закаленном и состаренном.

В табл. 3 приведены данные пластичности при температурах горячей обработки давлением, свидетельствующие о повышенной пластичности предлагаемой стали по сравнению с известной. эо

Интервал температур горячей пластической деформации составляет 1180-800 С, при этом исследованные стали показывают высокую технологичность, прн ковке и прокатке.

Старению подвергают предварительно закаленный металл, температура старения 650 С, продолжительность 2 ч, охлаждение на воздухе.

Закалку осуществляют с температур в интервале 1050-1080 С при охлаждении в воде.

Испытания осуществляют на сортовом про- ЗО филе 16 мм при комнатной и минус жых температурах, коррозионные испытания — на листовом металле толщиной 3 мм. По механическим свойствам листовой прокат отличается более высокими характеристиками пластичности (на 10-15%).

По сравнению с известной предлагаемая сталь имеет в 1,5-2,5 раза более высокие характеристики пластичности и ударной вязкости при комнатной температуре и существенно луч- Ю шие показатели этих свойств при пониженных температурах (в климатических условиях скрубберы газоочисток могут подвергаться воздействию температуры до -40 С). Так, ударная вязкость известной стали при -40 С составляет 45

2,5 кгс м/см, в то время как в тех же условиях ударная вязкость предлагаемой стали равна 12-27 кгс.м/см .

Вследствие самоупрочнения металла при нагруженин предел текучести предлагаемой cram у> (предварительно аустенизированной при 10501080 С) находится на уровне 50 кгс/мм .

Структура стали аустенито-феррнтная. В месте

482 6 разрыва образуется мартенснтная составляющая, способствующая упрочнению стали. При

-40 С сталь 1 (табл. 1) обладает следующими механическими свойствами: 6g 130 кгс/мм, с а 60 кгс/мм, 5 25%, f 17%, а

27 «кгс м/см .

Оценочные корроэионные лабораторные испыта ния выполняют в 20% серной кислоте и 10% хлорном железе в течение 10 ч, При этом коррозионные потери всех исследованньпс составов не превосходят 100 г/м в серной кислоте и 10 г/м в хлорном железе. Известная сталь в тех же условиях имеет коррозионные потери соответственно 1700 г/м и 160 r/è, т. е. коррознонная устойчивость предлагаемой стали существенно выше, чем известной.

Предпочтительному содержанию легируюших элементов соответствуют стали, указанные в примерах 1-4 (табл. 1), в которых уровень суммарного содержания углерода и азота -0,3, а уровень никелевого и хромового эквивалентов составляет соответственно 12 и 19. Стали 1 и 3 испьпывают в промышленных условиях скруббера влажной газоочистки. Испытаниям подвергается металл в горячекатаном и закаленном состояниях в виде сварных пластин, соединенных ручной сваркой хромоникельмолибденовым электродом марки ЭА400/10У и хромоникелевым электродом марки ЭНТУ-Зб. Продолжительность испытаний составляет соответственно 3108 и 860 ч.

Сварные соединения после испытаний в натурных условиях показывааот себя совершению устойчивыми против корроэионно-эроэионного разрушения в среде влажных газоочисток углеобогатительного производства. В то же время известная сталь в этих условиях подвергается общей язвенной коррозии, а также ножевой (межкрнсгаллитной) коррозии в зоне термического влияния сварки. Скорость корроэионного разрушения известной стали составляет 4 г/м ч. Сталь предлагаемого состава не подвергается ни общей, tm язвенной, ни межкристаллитной кор-, розии как иа основном металле, так н на мемыше сварного шва.

Предлагаемая сталь предназначена для изготовления аширатов влажного пылеулавливанкя углеобогапиельного производства и может быть использована в качестве свариваемого коррозионно-стойкого материала для работы в слабоо1сислительных неорганических средах (доменного, горнодобывающего производства, химической промьппленности и др).

742482

Я с д ю о о о о к(Я еч о о

5 о ф 8 К В ф; д о в о

О о О о о о

О О с (ч о о о о О 8 8

8 о о оо щ о в

Щ ф р Ф ( о Я Я

О О" О О О О

Ch

« » ч 4

С ), CV о о

О

8 о

742482

+ о

Я» о

Ь с о о о

Ch 1 о в

Iо

1 0

С4

00 <ч

Vl

° «4

С )

8 о о

+ I+E0 1ф1 V а I!c81 1

5!

Я I ю!ж

1 03 (.> al

CV в

1 Д о 00

742482

Таблица 3

Температура испытания, С

Предлагаемая сталь д,% М, %

86 50

78

90 50

90 50

1100

50

90 42

1200

49

16 — 21,5!

2 о и !б

Ю 22 Кгмв

Формула изобретения

1. Сталь содержащая углерс ц, азот, хром, марганец, молибден, бор и железо, о т и ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения коррозионно-эрозионной стойкости в условиях влиивй газоочистки углеобсгаттггельного производства, структурной стабиль всти и технологичности. ока содержит компоненты при следующем соотношении, вес.%:

Углерод 0,03 — 0,12

Азот 0,17 — 0,30

Хром 14 — 18

Марганец . 7,5 — 9,5

Извест- (С 0,08%, Cr 14% ная Мп 8%, N 0,15%, сталь В 0,00!%) Молибден 1,0 — 3,5

Бор 0,001 — 0,005

Железо Остальное

2. Сталь по п. 1, отличающаяся тем, что суммарное содержание углерода и азота должно бить не менее 0,23

Н1 зкв 05 Mn + 20 (С + 1ч) 8,4 — 13,15

30 (Сг)зка Cr + Мо

Источники информации, принятые.во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Р 2045584, зз кл. С 22 С 39/00, 1971

ЦНИИПИ Заказ 3589/7

Тираж 694 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4