Состав чугуна для отливки холодильников

До самого последнего времени холодильники доменных печей отливали из серого чугуна марки СЧ15-32, хотя известно, что этот чугун в условиях доменной печи не устойчив к росту и не стоек к образованию окалины. Характер износа холодильников, отлитых из серого чугуна, приведен ранее.

Учитывая возросшую в настоящее время интенсификацию доменного процесса и увеличение объема доменных печей, следует ожидать некоторого ухудшения условий эксплуатации холодильников и снижения сроков их службы. Поэтому сейчас, особенно при строительстве доменных печей с испарительным охлаждением, холодильники стали изготавливать из чугуна специальных марок. Повышенные требования, предъявляемые к стойкости материала холодильников при испарительном охлаждении, связаны с тем, что этот вид охлаждения обеспечивает надежный безнакипный режим в течение неограниченного времени. Поэтому для реализации этого преимущества нужно подобрать более стойкий чугун.

При решении этой задачи следует принимать во внимание, что холодильники отливают на многих металлургических заводах и общая масса их настолько значительна, что применить высокожаростойкие чугуны со сложной технологией производства и дорогостоящими присадками невозможно.

Для отливки доменных холодильников выбрали чугун, легированный небольшим количеством хрома (до 1%). Чугун, содержащий до 3% Cr, без особых затруднений можно получить в вагранках и электропечах, вводя в шихту природно-легированный халиловский чугун, легированный чугун, стальной лом или феррохром. Уже при незначительных добавках хрома заметно уменьшается рост чугунных отливок и их окисление при повышенных температурах, благодаря стабилизации цементита и перлита, а также повышению плотности металлической основы. Однако введение в чугун хрома изменяет и другие его свойства: термостойкость, литейные, механические свойства и др.

Зависимость линейной усадки чугуна от содержания в нем хрома приведена на рис. 27. При увеличении содержания хрома до 1% усадка чугуна колеблется в пределах усадки серого чугуна, из которого раньше отливали холодильники, т.е. не превышает 1%. При повышении содержания хрома до 1,2-1,4% усадка резко увеличивается. Это может привести к такому росту остаточных литейных напряжений, которые не смогут быть компенсированы соответствующим повышением прочностных свойств.

Результаты исследований показали, что легирование чугуна хромом (приблизительно до 1,5%) улучшает его механические свойства. Это связано с тем, что добавка хрома в таких количествах способствует получению более дисперсного перлита, измельчению графита и улучшению структуры металлической основы. При более высоком содержании хрома механические свойства чугуна ухудшаются. При повышении содержания хрома увеличивается окалиностойкость и уменьшается рост чугуна. Ориентировочно каждые 0,5% Cr в чугуне снижают вдвое образование окалины.

Важной характеристикой чугуна в условиях переменного температурного режима является его термостойкость, т. с. сопротивление образованию трещин при резких колебаниях температуры. В табл. 21 приведены результаты испытаний чугуна на термостойкость после 15 циклов нагрева и охлаждения. Нагрев проводили в муфельной печи до 700° С, затем выдерживали в течение 30 мин и охлаждали в воде. Из табл. 21 следует, что допустимое содержание хрома, не снижающее термостойкости чугуна, составляет 0,5—0,9%.

Основные работы по подбору оптимального состава чугуна для отливки холодильников доменных печей были проведены в институтах «ЦНИИТмаш» и «Гипросталь». В результате этих работ рекомендован чугун следующего состава: 3,2—3,9% С; 1,5—2,5% Si; до 1% Mn; до 0,3% Р; до 0,12% S; 0,25—0,6% Cr.

Для отливки холодильников лещади, горна и распара допустимо применение чугуна с содержанием до 0,4% Cr. В чугуне данного состава обязательно содержится никель в количестве не менее половины имеющегося хрома.

Хром и никель вводят в чугун, добавляя в шихту природно легированный чугун или легированный стальной лом. При выпуске из вагранки низколегированный хромистый чугун дополнительно модифицируют 75%-ным ферросилицием (0,4—0,6 %).