Разработка технологии выплавки жаропрочных марок стали в электропечах литейного класса для изготовления оснастки, применяемой в процессах термической и химико-термической обработки стальных изделий

Abstract

Объектом исследования являются технологические процессы выплавки жаропрочных марок сталей, используемых для изготовления оснастки печей термической и химико-термической обработки. Целью работы является совершенствование технологии плавки жаропрочных марок стали и повышение ресурса эксплуатации, изготавливаемой из них оснастки. В ходе выполнения работы проведен анализ составов жаропрочных и коррозионностойких марок сталей и технология их выплавки в индукционных тигельных печах с кислой футеровкой. Выполнена оценка физико-химических процессов, протекающих при плавке жаропрочных сталей и формировании отливок в разовых литейных формах. Даны рекомендации по уменьшению дефектов из-за пленообразования, включающие тщательное раскисление расплава перед заливкой и поддержание в стали содержания титана на нижнем, а марганца – на верхнем допустимом пределе. Установлено влияние состава шихты и модифицирования барий-стронциевыми карбонатами (БСК-2) на стойкость жаропрочный оснастки, полученный из стали 12Х18Н9ТЛ, выплавленной в индукционной тигельной печи с кислой футеровкой. Установлено влияние массы и размера фракции БСК-2 на механические свойства стали 45Х23Н17СЛ. Методы исследований: анализ химического состава сталей; контроль механических свойств и температуры; термодинамический анализ процессов, протекающих в системе металл – плёна – атмосфера – литейная форма. Новизна научных результатов: установлены причины разрушения отливок из жаропрочной аустенитной стали 12Х18Н9ТЛ; оценено влияние масс и размеры фракции БСК-2 на механические свойства стали 45Х23Н17СЛ. Проведен анализ технологий выплавки жаропрочных сталей и сплавов в дуговых печах. Дана оценка физико-химических процессов, протекающих при плавке жаропрочных сталей в дуговых сталеплавильных печах литейного класса. Проводился термодинамический анализ взаимодействия хрома, никеля, кремния и прочих легирующих с кислородом в расплаве на основе железа. Исследовано раздельное и совместное влияние основных и микролегирующих компонентов на коррозионную стойкость жаропрочных сталей. Предложены рекомендации по совершенствованию технологии выплавки жаропрочных сталей и сплавов в дуговых печах литейного класса. Данная технология позволяет уменьшать потери стали за счет более низкого содержания оксидов металлов в шлаке, а также за счет извлекаемости металлических частей из шлака. Произведен сравнительный анализ эксплуатационных свойств электрических плавильных печей различных конструкций. Предложена технология выплавки жаропрочных хромоникелевых марок сталей в дуговых печах методом переплава с частичным окислением.