«новое в разработке, производстве и применении специальных сталей и сплавов»

Вид материала

Семинар

Содержание ОАО «ММК им. Ильича», г. Мариуполь) Влияние отношения высоты слитка к его диаметру. Тепловые потери за время разливки. Высокопрочные конструкционные стали для химико-термически упрочняемых деталей массового производства конкурентоспособной техники Использование современных методов для исследования Применение количественной металлографии для оценки Применение современных методов количественной и компьютерной Рентгеновские методы контроля качества в производстве сталей и сплавов Комплексная методика исследования природы неметаллических включений Проект межгосударственного стандарта «Количественные методы определения Гармонизация национальных стандартов на металлопродукцию О влиянии технологических и структурных факторов на стойкость Промышленного производства НОвые ПРОГРЕССИВНЫЕ

Подобный материал:

• Технологическая инструкция по пайке сталей и сплавов. Ти№12-58-02 1 Область применения, 785.98kb.
• 2 принят межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации протокол, 620.54kb.
• 2 принят межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации протокол, 748.91kb.
• Материалы, применяемые в автомобилестроении и ремонтном производстве, 496.34kb.
• План-конспект урока по теме "Классификация и термическая обработка сталей", 100.32kb.
• Ю. М. Дедков, М. Г. Слотинцева Сб. «Свойства и применение платиновых металлов и сплавов, 100.81kb.
• Пленум Верховного Суда РФ постановлением №2 о применении судами закон, 21.98kb.
• 2. принят межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации протокол, 762.17kb.
• 2. принят межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации протокол, 555.05kb.
• Л итейный консилиум №3 «Литейная форма. Решение проблем формообразования при производстве, 175.36kb.

Одним из важных путей решения задачи создания малоотходных и энергосберегающих технологических процессов является утилизация отходов металлообработки. Среди вторичных металлсодержащих отходов, образующихся при обработке конструкционных легированных сталей, одной из наиболее технологичных является стружка и шламы подшипниковой стали ШХ-15. Значительную часть отходов подшипниковой стали составляет безабразивный шлам - отходы опиловочных и обкаточных операций, представляющий собой порошкообразную стружку, увлажненную смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ) на органической основе.

Изучение возможности получение стального порошка из шлама, содержащего остатки смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на основе водно-органической эмульсии путем отжига сырого шлама в муфельной печи показало, что продукты разложения и конверсии остатков СОЖ, содержащихся в шламе, могут использоваться при отжиге шлама в качестве восстановительной среды.

При выборе схемы легирования материала принималось во внимание то, что новые возможности для получения высокоэффективных экономно-легированных сталей открывает использование в качестве легирующего элемента бора. Применение бора в качестве основного легирующего элемента для изготовления износостойких порошковых композиций на основе сплавов железа обуславливается целым рядом его уникальных свойств: эвтектические сплавы бора с железом имеют более высокую температуру плавления, чем чугун, хорошо смачивают твердофазное железо, восстанавливают оксиды и, что особенно ценно, склонны к гетерогенизации при взаимодействии с другими легирующими элементами. Бориды железа, при этом, характеризуются высокой твердостью, износостойкостью, жаростойкостью и коррозионной стойкостью.

В качестве борсодержащего легирующего сплава при разработке материала был принят карбид бора. Пля изучении особенностей формирования структуры и свойств материалов при спекании композита сталь – карбид бора было показано, что плотность материалов после спекания существенно зависит от температуры процесса и содержания карбида бора в исходной шихте. Увеличение температуры спекания приводит к росту усадки; усадка заметно повышается, также, с увеличением содержания в смеси карбида бора, способствующего повышению объема жидкой фазы. Спеченные сплавы имеют неоднородную ферритно-перлитную или перлитную структуру в зависимости от количества в исходной смеси карбида бора, при этом после спекания формируется специфическая каркасная структура, проявляющийся в том, что карбиды входят преимущественно в состав перлита, а бориды локализуются, главным образом, по границам зерен, что является весьма важным в практическом отношении.

Для обеспечения минимальной пористости материала с целью повышения основных его физико-механических характеристик, применялся один из наиболее эффективных методов уплотнения порошковых заготовок – горячая штамповка пористых заготовок. После закалки горячештампованных образцов сталь имеет достаточно высокую прочность (10801160 МПа) и твердость (5054 HRC). Наличие в структуре закаленного материала, подвергаемому износу, избыточных карбидных и боридных фаз и ледебуритной эвтектики на основе системы Fe–Cr–C–B, обеспечивает существенное повышение износостойкости.


Освоение технологии производства ст. 30ХМА из круглых

слитков типа Т-6 для изготовления автомобильных баллонов

Круть Р.А , Коваль С.А., Кладити Г.С.

(ОАО «ММК им. Ильича», г. Мариуполь)

В условиях ОАО «ММК им. Ильича» с 2001 года начато опытно-промышленное изготовление автомобильных баллонов из стали 30ХМА. Баллоны изготавливают из труб, получаемых из 6-ти дюймовых круглых слитков, отливаемых сифонным способом в уширенные книзу бесприбыльные изложницы. Слитки первой опытной плавки (2001 г.) показали удовлетворительное качество на всех переделах. Слитки последующих опытных плавок имеют неудовлетворительное качество. Основной причиной брака являются внутренние плены, отбраковка по которым составляет на отдельных плавках до 70%.

Процесс выплавки стали и разливки слитков определяется достаточно большим числом факторов. Формирование трубных слитков круглого поперечного сечения, отливаемых в сквозные изложницы с малой конусностью без прибылей, имеет ряд особенностей:

1) Влияние отношения высоты слитка к его диаметру. Эта величина определяет соотношение горизонтального и вертикального затвердевания по высоте, физическое состояние металла (жидкотекучесть и т.д.), структуру после завершения кристаллизации. По ряду литературных источников, в слитках, где H/D ≥ 5 (на слитках ст. 30ХМА H/D = 6), осевая зона вертикального затвердевания не доходит до верха слитка и уменьшается по мере роста отношения высоты к диаметру.

2) Тепловые потери за время разливки. Температура металла по оси удлиненных слитков значительно снижается, особенно после наполнения половины высоты изложниц и по окончании наполнения металлом головной части. Значительное падение температуры металла способствует повышению вязкости, а, следовательно, приводит к развитию различных усадочных пороков и затрудняет всплывание неметаллических включений. Основной недостаток сифонной разливки трубных сталей в сквозные круглые изложницы с большим отношением высоты к диаметру - образование корочки на поверхности металла, вследствие значительных тепловых потерь за время разливки.

В результате вышеуказанных факторов создаются неблагоприятные условия для формирования слитка, а именно усадочная раковина и рыхлость, которые являются основной причиной образования дефектов на внутренней поверхности трубы.

Для снижения пораженности труб внутренними пленами необходимо: оборудовать изложницы утепляющими вставками типа МКРВ-340 – убрать усадочную раковину; утеплить внешнюю верхнюю часть изложницы ≈ на 30% для подпитки нижней части слитка в связи с высокой степенью рыхлости.

Что касается поверхностных дефектов, то в ряде литературных источников на основании обобщения большого массива данных показано, что основными факторами сталеплавильного производства, влияющими на качество готовых трубных изделий по поверхностным дефектам, являются температура и скорость разливки (время заполнения поддона).

Анализ, имеющихся в литературе данных показывает, что для повышения качества трубных слитков, их разливку необходимо вести при оптимальной температуре с умеренной скоростью в узком интервале ее изменения.


ВЫСОКОПРОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ ДЛЯ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКИ УПРОЧНЯЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА КОНКУРЕНТОСПОСОБНОЙ ТЕХНИКИ


Сусин А.А., Трофимов В.Д.,

(Институт механики и надежности машин НАН Беларуси

г.Минск, Республика Беларусь)


Для обеспечения производства автотракторной техники нового поколения необходимы высокопрочные конструкционные стали с повышенным сопротивлением изгибной усталости до 1200 МПа и контактной усталости до 1500-1700 МПа при удовлетворительной вязкости, а также с теплостойкостью, обеспечивающей минимальное разупрочнение до температур 300-500 ⁰С.

В частности, по данным проведенных исследований зубчатые колеса высокого качества должны иметь эффективную толщину слоя с микротвердостью 750 HV (0,08 -0,1)m, 700 HV (0,12 -0,15)m, 600 HV (0,2 -0,22)m при мелкоигольчатой мартенситно-аустенитной структуре, не содержащей бейнита и реечного мартенсита. Как показал наши исследования именно при таких параметрах упрочненного слоя и твердости сердцевины в пределах 30-41 HRCэ обеспечиваются высокие характеристики изгибной и контактной усталости.

Опыт применения известных высокопрочных хромоникелемолибденовых сталей при изготовлении деталей по технологическим переделам, принятым в машиностроении, показал необходимость оптимизации химического состава теплостойких высокопрочных сталей. Особенно эта задача актуальна для массового производства ответственных трансмиссий энергонасыщенных тракторов и большегрузных автомобилей.

Оптимизация химического состава высокопрочных цементуемых сталей необходима для использования в массовом производстве прогрессивных технологий изготовления на современном компьютеризированном печном и станочном оборудовании:

- технологий горячего пластического деформирования заготовок при изготовлении поковок (штамповок);

- технологий предварительных термических обработок, обеспечивающих улучшение обрабатываемости и за счет этого уменьшения стоимости механической обработки изделий;

- технологий химико-термической обработки, обеспечивающих высокую растворимость углерода в диффузионном слое при цементации в современных печных агрегатах с автоматическим регулированием параметров технологического процесса, а также мелкозернистую структуру при нагревах и выдержках в процесса химико-термической обработки, высокую прокаливаемость при проведении закалки с охлаждением как в закалочных баках, так и при закалке в камере с интенсивным охлаждением в газовой среде, что гарантирует минимальное коробление деталей.


ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

КАЧЕСТВА И ДЕФЕКТОВ СПЕЦИАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ


Спектор Я.И., Оржицкая Л.К., Щугульная Е.А.,

(УкрНИИиспецсталь, г. Запорожье)


В последние десятилетия в связи с прогрессом транспортного, энергетического авиационного, химического и других отраслей машиностроения существенно расширился и усложнился сортамент и требования к качеству металлопродукции из специальных сталей и сплавов – подшипниковых, коррозионостойких, инструментальных, качественных и легированных конструкционных и др. С другой стороны с развитием внепечной обработки в установках УПК, ГКР, вакууматорах и технологий непрерывной разливки, открылись не только новые пути решения важнейших проблем качества по марочному составу и чистоте спецсталей, но и подтвердились некоторые «традиционные» проблемы и выявились новые вопросы качества по микроструктуре, неметаллическим включениям, дефектам микроструктуры, свойствам (в т.ч. технологическим). В работах по этим проблемам в УкрНИИспецстали используется комплекс современных металлофизических методов испытаний и исследований на сканирующем электронном микроскопе, рентгеновском микроанализаторе, ОЖЕ-спектрографе, торсионных машинах-пульсаторах (со статическим и циклическим погружением), количественных металлографических микроскопах и др. В докладе приведены примеры таких исследований природы дефектов структуры и низких свойств.

В непрерывнолитой заготовке стали ШХ15 методом локального ОЖЕ-спектрального микроанализа внутренней поверхности усадочных микропор показано ее обогащение углеродом, хромом, а также методом электронной сканирующей микрофотографии установлена сложная природа дефектов «точечного выкрашивания» на дорожках качения крупногабаритных подшипников: дефект развивается в местах остатков ледебуритных пластинчатых карбидов (неоптимальный отжиг) в зонах ликвации Cr, Mo, C и S.

Рассмотрено использование физических методов для изучения особенностей локальных ликвационных дефектов в изломах осевой стали («белые пятна»), дефектов в виде волосовидных микроразрушений при обточке коррозионностойкой стали, связанных с титановой неоднородностью; дефектов изломов в местах преждевременного разрушения цементованых подшипников.

Приведены примеры использования комплекса металлофизических и металлографических методов исследования природы, морфологии и фазового состава крупных глобулярных, силикатных и оксидных включений в подшипниковых и коррозионностойких сталях разных технологий производства.

Рассмотрено использование для прогнозирования долговечности подшипников, разработанного в УкрНИИспецстали нового метода ее расчета на основе специальной методики циклических испытаний с оценкой коэффициентов трещинообрабования у неметаллических включений разного типа, размера и количества.

Для исследования причин низкой технологичности при горячей деформации используется высокотемпературные (900-1250 ⁰С) испытания на машинах ударного изгиба и на торсионном пластометре с многопроходной деформацией. Приводятся примеры пластометрических диаграмм при непрерывной или многопроходной деформации с междеформационной паузой; вид диаграмм позволяет оценить влияние процессов наклепа и рекристаллизации на технологичность высоколегированных сталей при горячей деформации.


ПРИМЕНЕНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ МЕТАЛЛОГРАФИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ

КАЧЕСТВА МЕТАЛЛОПРОДУКЦИИ ОАО "ДНЕПРОСПЕЦСТАЛЬ" И ВЛИЯНИЯ НА НЕГО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ПРОИЗВОДСТВА


Яценко Р.В., Сальников А.С., Штургунов И.Л., Жайворонок А.В., Яценко М.Ю.

(УкрНИИспецсталь, ОАО « Днепроспецсталь», г. Запорожье)


На примере инструментальных, подшипниковых и др. специальных сталей совместно с ЦЗЛ Днепроспецстали показаны возможности использования классических и новейших методов количественной металлографии в решении текущих задач сдаточного и исследовательского металлографического контроля, в т.ч. металлопродукции, поставляемой по зарубежным стандартам.

Показано, что существующие в заводской практике трудности трактовки результатов контроля по действующим шкалам, связаны, во-первых, с несопоставимостью самих шкал в отечественных и зарубежных стандартах, во-вторых, с несоответствием реальной структуры металла эталонным изображениям, которые создавались более 40 лет тому назад и, в-третьих, с отсутствием качественных переводов описаний шкал (гармонизированной материаловедческой терминологии). Приведены количественные данные, подтверждающие различия между однотипными эталонными шкалами, взятыми из разных стандартов.

Обобщены результаты количественного анализа шкал ГОСТ 801, ГОСТ 1778, Bohler,

ГОСТ 5950, SEP 1520 и др., полученные по классическим и новейшим методикам количественного анализа изображений на различном оборудовании: количественном телевизионном микроскопе Quantimet 720, анализаторе Epiquant с цифровой камерой Olympus C 4040, системах анализа изображений IA 3001, IA-32 LECO, программно-аппаратном комплексе "ВидеоТесТ" на базе микроскопа "Axiovert 40 MAT. ZEISS" и др.

Выявлены главные преимущества и недостатки перечисленного оборудования, проведен сравнительный анализ классических и новейших методик количественной металлографии, очерчены сферы их применения для приемо-сдаточного и исследовательского контроля.

Представлены результаты количественной оценки влияния различных технологических факторов: гомогенизации, осадки слитка, заниженной температуры ковки, различных схем калибровки и т.д. на карбидную неоднородность кованой и катаной продукции из легированных инструментальных сталей ледебуритного класса.

Результаты количественного анализа эвтектических карбидов в экспериментальных партиях стали марок Х12МФ и Х12В сопоставлялись с данными визуального контроля (заводского и исследовательского) по 10-балльной шкале №2 ГОСТ 5950 и 24-эталонной шкале фирмы "Bohler".

Произведена статистическая обработка результатов сдаточного контроля карбидной неоднородности в годовом объеме продукции из сталей Х12, Х12МФ, Х12В, поставляемой заводом "Днепроспецсталь" в дальнее зарубежье. Установлены эмпирические зависимости между размерными характеристиками исследованных партий проката (поковок) и их качеством по карбидной неоднородности. Выбран оптимальный сортамент для слитка массой 1,9 т.

Совместно с фирмами "LECO" (Чехия), Сarl ZEISS (Германия), ВидеоТесТ (Россия) начато опробование методов автоматического контроля качества продукции завода "Днепроспецсталь" по зарубежным стандартам: DIN 50602, ASTM E 1122, 1245, ISO 643, ASTM E 112 и др. Впервые аналогичные характеристики (неметаллические включения, зерно, объемное содержание фаз и др.) определены в автоматическом и полуавтоматическом режимах по действующим ГОСТ и ДСТУ с помощью анализатора "ВидеоТест. Металл 1.0". На стали ШХ15(СГ) опробована программа автоматического измерения сверхнормативных ("Oversice") неметаллических включений, ручной контроль которых в заводских условиях проблематичен. Постоянное ужесточение требований инофирм-заказчиков к количеству и размеру крупных включений в подшипниковой стали подтверждает важность и актуальность вопросов автоматизации количественных методов контроля.


Применение современных методов количественной и компьютерной

металлографии для сравнительной оценки эталонных шкал


Яценко М. Ю., Сорокина Л.И..

(УкрНИИспецсталь, г. Запорожье, ВидеоТесТ, г. Санкт-Петербург)

При содействии фирмы "Carl Zeiss" совместно с ООО "ВидеоТесТ" "произведены оцифровка, компьютерная обработка и количественный анализ изображений оригиналов шкал ГОСТ 801 и ГОСТ 5950, держателем и разработчиком которых является УкрНИИспецсталь, а также копий эталонов шкалы SEP 1520, предоставленных ВидеоТесТом. Работа выполнена с использованием программно-аппаратного комплекса на базе микроскопа "Axiovert 40 MAT" и программного обеспечения "ВидеоТесТ. Размер 5.0", "ВидеоТесТ. Металл 1.0".

Цель работы – получение объективных количественных характеристик эталонных изображений шкал действующих стандартов; установление математических зависимостей между баллом (№ эталона) шкалы и конкретными параметрами (количественными характеристиками) оцениваемой микроструктуры; выбор наиболее характерных отличительных признаков каждого ряда эталонов для последующей разработки технического задания на методики автоматизированного металлографического контроля.

В программе "ВидеоТесТ. Размер. 5.0" получены исходные количественные данные для каждого эталона исследованных шкал – таблицы результатов измерений всех объектов, изображенных на эталоне (неметаллических включений, зернистого или пластинчатого перлита, микропор, карбидов и т.д.). Измерения выполнялись в полуавтоматическом режиме: ручное выделение измеряемого объекта и автоматическое измерение всех его параметров. Выделение объекта производили с использованием двух инструментов: "объект сплайном" или "волшебная палочка", а измерялись автоматически следующие параметры выделенного объекта: площадь, линейные размеры (длина, ширина, максимальный, средний и минимальный диаметры Фере, эквивалентный диаметр – диаметр круга эквивалентной площади, длина и ширина ленты.), угол ориентации, диаметр (оси) описанной окружности (эллипса), вытянутость, параметр формы и т.д – всего около 40 параметров.

Первичные результаты измерений обработаны методами математической статистики как в объеме программы "Размер. 5.0" (с автоматическим определением среднего значения, дисперсии, размаха, среднеквадратичного отклонения, коэффициента вариации, ошибки), так и в программе MS Exel после автоматической передачи в нее общей таблицы измерений из программы "Размер. 5.0". По результатам статистической обработки первичных измерений для каждого ряда эталонов (шкалы) устанавливалось наличие (или отсутствие) связи между измереными количественными параметрами и номером балла соответствующей шкалы.

Построены эмпирические и расчетные кривые в координатах "параметр структуры – балл шкалы" и подобраны математические модели (уравнения), соответствующие установленным эмпирическим зависимостям; вычислены коэффициенты корреляции (регрессии) и др. характеристики. На основании результатов количественного анализа шкал состановлен перечень структурных параметров, оценку которых целесообразно использовать при разработке технического задания на конкретные методики автоматического металлографического контроля; в перечень включены параметры, характеризующиеся наибольшими значениями коэффициентов корреляции (теснотой связи с номером балла шкалы).

Программа "ВидеоТесТ.Металл.1.0" опробована на различных образцах: подшипниковой стали ШХ15(СГ) производства завода "Днепроспецсталь", железнодорожных колес Нижнеднепровского трубопрокатного завода, серого чугуна (комбинат "Запорожсталь"). Получена хорошая сходимость результатов ручного, полуавтоматического и автоматического контроля, в т.ч. по зарубежным стандартам.


РЕНТГЕНОВСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА В ПРОИЗВОДСТВЕ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ


Михайлов И.Ф., Батурин А.А.

(Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»)


Обсуждается вопрос о повышении чувствительности рентгенофлуоресцентного анализа легких элементов. На основе эпитаксиальных слоев углеродного материала фуллерена С₆₀ разработаны новые монохроматоры рентгеновского излучения, перспективные для измерения аналитических линий элементов третьего периода (Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl). Приведены данные сопоставительных измерений отражательной способности монохроматора на основе С₆₀, известных монохроматоров RbAP и многослойного зеркала Mo-B₄C. Изготовлены двояковыпуклые рентгеновские линзы на основе С₆₀ для фокусирования излучения Si-K_. Благодаря применению фокусирующих рентгеновских линз в каналах рентгеновского квантометра СПРУТ-К достигнуто десятикратное повышение чувствительности при измерении серы и фосфора в сталях.

Продемонстрирована уникальная возможность количественных измерений водорода и углерода в металлах по комптоновскому рассеянию рентгеновских лучей. Приведены экспериментальные градуировочные функции для водорода в титане (от 0,05%масс.) и углерода в железе (0,054,4% масс.). Большая глубина проникновения жесткого рентгеновского излучения в материалы обеспечивает значительный объем информативного слоя и снижает требования к подготовке поверхности.

Приведены экспериментальные результаты определения теплотворной способности твердого топлива – углей Донецкого бассейна – по комптоновскому рассеянию рентгеновского излучения. Новый метод перспективен для бесконтактного анализа больших количеств материала и не требует пробоподготовки.


КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИРОДЫ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ


Мороз А.Н., Курасов А.Н., Спектор Я.И., Щугульная Е.А.

(УкрНИИспецсталь, г. Запорожье)


Природа неметаллических включений в специальных сталях, особенно с развитием современной рафинирующей внепечной обработки, важна как для их классификации по современным стандартам (ASTM, ISO, ГОСТ и др.), так и при разработке и совершенствовании технологий. В то же время, несмотря на большое количество работ, до сих пор нет однозначного представления о природе и механизме образования, например, т.н. глобулярных неметаллических включений предельных и сверхнормативных баллов. Этот критерий качества является важнейшим, например, для подшипниковых сталей, и в течение многих десятилетий УкрНИИспецсталь и ВНИПП (как головным отраслевым институтом по подшипниковой стали и подшипникам) приходилось разрабатывать многочисленные изменения к ГОСТ 801 по контролю и нормам «глобулей», которые являлись компромиссом между требованиями потребителей и технологическими возможностями изготовителей. В части самой природы – то её нормативная классификация, например, по ГОСТ 801 уже является спорной: по этому стандарту крупные глобулярные включения классифицируются по шкале т.н. «недеформируемых силикатов»; в то же время для электростали давно показано, что основные фазы глобулей стали типа ШХ15 нельзя классифицировать как силикаты.

В УкрНИИспецстали применяется комплексная методика исследования фазового состава, морфологии и классификации неметаллических включений на основе использования микрозонда «Камека» со специальным оптическим микроскопом с кольцевыми линзами, системой сканирования электронного зонда (линейного и по площади); для дополнительного контрастирования фаз в многофазных включениях используется современный оптический микроскоп фирмы Цейс с системой компьютерного анализа изображения.

Применяются следующие методики микрорентгеноспектрального анализа:

• анализ в «точке» - зоне соответствующей локальности зонда (3 мкм);
  
• анализ точечным зондом распределения одновременно нескольких элементов по линии, пересекающей НВ;
  
• то же при поперечном сканировании «линейным зондом» (шириной не более
  

2-3 мкм) полосчатых скоплений мелких НВ (например, нитридов, карбонитридов и оксидов в строчечной титановой неоднородности коррозионностойкой титано-содержащей стали).

Освоено получение «фотографии» НВ в характеристическом излучении поочередно

разных элементов, дающей представление об их распределении в многофазном включении. Например, в глобулярных включениях стали ШХ15, состоящих из Ca, Al и Mg четко выделяются места выделения фазы MgOAl₂O₃, где нет Са; также четко обнаруживается в ряде случаев сульфидная оболочка.

Разработан люминесцентный анализ по «цветному» свечению разных фаз под электронным пучком. При специально разработанных режимах фокусировки и величины тока зонда в многофазных глобулярных включениях алюминаты кальция имеют разные оттенки синего цвета, магнезиальная шпинель – зеленого, корунд – красного, сульфиды – желтого.

Используется количественная металлографическая методика в комплексе с МСРА позволяющая определить «частоту» повторяемости (в процентах) неметаллических включений состоящих из тех или иных фаз или их сочетаний. Для этого выполняется анализ не менее 50-100 НВ определенной морфологии и размера. Например, в электростали ШХ15 открытой выплавки (без внепечной обработки) глобулярные НВ размером 15-25 мкм в большинстве случаев представляют собой смесь двух фаз – кальциевые алюминаты и в небольшом количестве магнезиальная шпинель; в 20-40% случаев к ним добавляется небольшое количество сульфидных фаз, очень редко встречаются фазы, содержащие Si. Приводятся данные сравнения частоты повторяемости фаз в стали ШХ15 производства заводов СНГ и фирмы СКФ.


Розробка і гармонізація стандартів за напрямом діяльності ТК81

«Гармонізація методів контролю механічних, металографічних та корозійних властивостей металопродукції».


Вахрушева В.С., д.т.н., Ярошенко Н.В., Малиш О.Д.

(Державне підприємство «Науково-дослідний трубний інститут ім. Я.Ю. Осади»,

м. Дніпропетровськ)


Концепцією нового підходу, щодо створення передумов необхідних для набуття Україною повноправного членства в ЄС, введено поняття «гармонізовані стандарти».

До пріоритетів гармонізації технічних нормативів стандартизації і сертифікації продукції з нормами ЄС, а також освоєння суб’єктами промислової діяльності в Україні параметрів гармонізованого законодавства та технічних нормативів, віднесено зокрема у металургійній галузі:

• зменшення ресурсомісткості, насамперед енергомісткості виробництва;
  
• науково-технічне оновлення виробництва;
  
• екологізація виробництва, зменшення техногенного навантаження на довкілля.
  

Аналіз закріплених за ТК81 стандартів показує, що приблизно 80% діючих стандартів на методи механічних та металографічних випробувань потребують перегляду або внесення змін, або уточнення методик випробувань.

Стандарти зі сфери діяльності ТК81 не було переглянуто в основному за об’єктивних причин. Більша частина цих стандартів – це ГОСТи, яким понад 30-40 років. На сьогодні в Україні відсутня нормативна документація з проведення автоматизованого контролю металографічних властивостей металу, умов та порядку його здійснення. Практично всі стандарти потребують введення величин похибок при визначенні механічних і металографічних характеристик металу. Розповсюджена практика проведення механічних, металографічних випробувань якості металу за методикою виробника, що вносить суттєву долю суб’єктивності і знижує достовірність оцінки якості металопродукції. Створює передумови для виробника і споживача використовувати інформацію, яка не відображає фактичний рівень якості металу.

За період діяльності ТК81 було підготовлено і уведено в дію ряд стандартів, що гармонізовано з європейськими та міжнародними нормами. Так у рамках Програми Державної стандартизації на 2004-2005р.р. в частині гармонізації стандартів з стандартами ISO та EN було розроблено 14 стандартів стосовно методів контролю механічних властивостей металопродукції. Ступень відповідності стандартів – ідентичні та один – модифікований.

Стрімкий рух України до держави з розвинутою економікою потребує у тому числі перегляду і оновлення методик з оцінки якісних характеристик металопродукції, тобто адаптації до сучасних досягнень науки та техніки основних металографічних і механічних методів випробувань.

ТК81 сумісно з колегами «УкрНДІспецсталь» було розроблено Програму «Разработка и гармонизация стандартов приоритетных методов контроля механических и металлографических свойств металлопродукции» з метою створення наукової, методичної, метрологічної бази для впровадження на підприємствах Мінпромполітики єдиної автоматизованої системи контролю якості. Гармонізації кількісних методів контролю металографічних властивостей металопродукції з міжнародними та європейськими. Поки виробники металопродукції не поспішають вкладати гроші у реалізацію наданих пропозицій щодо стандартизації. Вважаємо за доцільне, участь промисловців у фінансуванні розробок та впровадження сучасних методик контролю якості металу, бо не тільки оновлення дослідного обладнання та приладів випробувальних лабораторій металургійних підприємств є запорукою виживання у конкурентній боротьбі за споживача.

Гарантією якості металопродукції може бути застосування сучасних методик контролю і, безперечно, забезпечення якості результатів випробувань. Згідно зі стандартом ДСТУ ISO/IEC 17025-2005 п.5.9 випробувальні лабораторії повинні здійснювати контроль випробувань шляхом участі у програмі міжлабораторних порівнянь результатів випробувань. ТК 81 на даний час займається розробкою програми між лабораторних випробувань з механічних та металографічних методів контролю металопродукції.


Проект межгосударственного стандарта «Количественные методы определения

параметров зеренной структуры в изделиях из специальных сталей и сплавов»

Вахрушева В.С., Лезинская Е.Я.(ГТИ г. Днепропетровск), Перчаник В.В., Клюев

Д.Ю .(ГметАУ г. Днепропетровск), Гулькин Е.В. (ООО РКМ г. Москва)


Конечной целью разработки технологии производства изделий из специальных сталей и сплавов является создание регламентированной однородной величины зерна, которая в свою очередь обеспечивает требуемую конструктивную прочность материала

В реальных структурах обычно после рекристаллизации обработки собирательная рекристаллизация, как правило, сопровождается вторичной, приводящей к появлению различных видов разнозернистости, что существенно осложняет изучение процессов формирования зеренной структуры, а соответственно и прогнозирование свойств готового изделия.

В то же время оценку такой структуры в заводской практике производят методом визуального сравнения с фотоэталонами ГОСТ 5639 в условных единицах – номерах. Помимо того, что такая оценка является субъективной, она еще допускает большую погрешность измерения, т.к. принятое в стандарте допущение оценки величины зерна с точностью в один номер предусматривает фактическое изменение погрешности от 1 до 100 мкм, а оценка разнозернистости, принятая в этом стандарте некорректна, и, следовательно, нецелесообразна.

Известные количественные методы, заложенные в стандартах промышленно развитых стран (ASTM Е112, DIN 50601 и др.) позволяют измерять величину зерна с одинаковой погрешностью. Однако, из-за большой трудоемкости на практике их не используют, а применяют исключительно в исследовательских целях, либо в случае рекламации готовых изделий.

Развитие компьютерной техники позволяет существенно сократить трудоемкость количественных методов оценки зеренной структуры и получать наиболее полную информацию, т.к. современные компьютеры оснащены программами, обеспечивающими распознавание структуры с металлографического шлифа, получение кривых распределения размеров зерен и расчеты всех параметров исследуемой структуры.

Это промышленная система анализа изображений Siams 700^TM (Россия, Екатеринбург), системы анализа изображений для обработки данных на персональном компьютере фирмы OLYMPUS (Япония), система анализа изображений Thixomet или анализатор изображения ВидеоТест-Структура (Россия, Санкт-Петербург) и другие. Однако все эти системы содержат методы определения разнозернистости в соответствии со стандартами в условных единицах или номерах.

С целью получения объективной информации по всем параметрам зеренной структуры, включающей минимальные, средние и максимальные их величины, а также графики распределений, разработан проект нового стандарта и компьютерная программа “STRUCTURE 2001”, обеспечивающая получение всех параметров структуры, а также асимметрию и форму зерен на плоскости и в объеме изделия.


Гармонизация национальных стандартов на металлопродукцию -

фактор повышения ее качества и конкурентоспособности

Рудюк А.С., Владимирова А.А., Пыхтин Я.М., Шебеко А.Н.

(УкрНИИмет УкрГНТЦ «Энергосталь» г. Харьков)


Среди ключевых и приоритетных задач на современном этапе продвижения Украины в Евросоюз является внедрение международных стандартов и адаптация национальной законодательной базы к международным нормам и правилам, что также будет способствовать интегрированию Украины в Международное экономическое пространство, повышению конкурентоспособности наших товаров и услуг.

В последнее время многие предприятия (судостроительные, машиностроительные и др.) выполняют преимущественно экспортные заказы, к которым зарубежный заказчик предъявляет требования в соответствии с Международными и Европейскими стандартами. В связи с отсутствием необходимой нормативной базы на целый ряд металлопродукции, предприятия Украины для выполнения экспортных заказов вынуждены закупать металлопродукцию, изготовленную за рубежом по международным нормам, а иногда и отказываться от зарубежных заказов

Из государственной программы стандартизации на 2006 –2010 годы вытекает, что именно путем стандартизации обеспечивается создание необходимых условий для функционирования внутреннего рынка, а с другой стороны, путем гармонизации стандартов обеспечивается доступ на мировые рынки продукции украинских товаропроизводителей, их участие в международной производственной кооперации и привлечение инвестиций.

Выполнение этой программы в значительной степени возложено на технические комитеты стандартизации и научно-исследовательские организации. УкрГНТЦ «Энергосталь» является головной организацией по стандартизации (ГОС 92) в области металлургии – производство продукции из чугуна и стали и испытание металлов. На базе УкрГНТЦ «Энергосталь» работают технические комитеты ТК 2 и МТК 327 по тематике «Прокат сортовой, фасонный и специальные профили». В металлургической промышленности предпочтение отдается европейским стандартам EN с перспективой рынка сбыта во всех странах мира.

Научно-исследовательская работа по теме «Гармонизация национальных стандартов с европейскими стандартами путем прямого внедрения» выполняется НИИ «УкрНИИмет» УкрГНТЦ «Энергосталь» согласно Плану Государственной стандартизации. Для прямого внедрения разработаны проекты национальных стандартов (ДСТУ EN) на прокат горячекатаный шестигранный, полособульб, тавры, уголки и т.д. Разработанные проекты национальных стандартов полностью соответствуют требованиям соответствующих Европейских стандартов, что способствует повышению конкурентоспособности и уровня эффективности реализации на мировом рынке продукции, изготовленной по этим стандартам в Украине.

Следует отметить, что внедрение гармонизированных стандартов необходимо связывать с усовершенствованием технологии, проведением научно-исследовательских работ, обновлением оборудования, испытательной базы, реконструкции станков, доведением качества отечественной продукции до уровня евронорм. Только совместной работой Минпромполитики, Госстандарта, ТК, предприятий-изготовителей можно обеспечить усовершенствование национальной системы стандартизации и гармонизацию ее с международной.


О ВЛИЯНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И СТРУКТУРНЫХ ФАКТОРОВ НА СТОЙКОСТЬ

К МЕЖКРИСТАЛЛИТНОЙ КОРРОЗИИ ТРУБ ИЗ ОСОБО НИЗКОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

03Х18Н11 И 03Х17Н14М3 ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПРИ ОСВОЕНИИ ИХ

ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА


Дергач Т.А., Сухомлин Г.Д.

(ГП «Научно-исследовательский трубный институт», г. Днепропетровск)


Аустенитные низкоуглеродистые коррозионно-стойкие стали типа 03Х18Н11 (304 L) и 03Х17Н14М3 (316 L) и металлопродукция из них широко используются в мировой практике при создании оборудования для производства азотной кислоты, аммиачной селитры, синтеза карбамида, и других минеральных удобрений. Для обеспечения надежной работы в жестких условиях сильно окислительных сред она должна выдерживать испытания на стойкость к межкристаллитной коррозии (МКК) в кипящей 65%-ной азотной кислоте по методу ДУ, ГОСТ 6032 – скорость коррозии при этом не должна превышать 0,5 ммгод.

Специалистами ГП «НИТИ» разработаны и внедрены на ОАО «Никопольский Пивдэннотрубный завод» (в настоящее время ЗАО «Никопольский завод нержавеющих труб» и ЗАО «Никопольская трубная компания») технологии производства горячедеформированных труб из сталей 03Х18Н11 и 03Х17Н14М3 с высокими гарантированными стойкостью против МКК и механическими свойствами.

При разработке технологических режимов проведены систематизированные исследования влияния содержания углерода, азота, бора, количества -фазы (δ-феррита) в трубной заготовке, режимов деформации, термической обработки и других факторов на структуру межзеренных и межфазных границ и стойкость к МКК в сильно окислительных средах горячедеформированных труб из указанных сталей.

Установлен и научно обоснован характер взаимосвязи между содержанием углерода, количеством и структурой -фазы в сталях 03Х18Н11 и 03Х17Н14М3, очередностью операций деформации и провоцирующего нагрева при подготовке к испытаниям образцов трубной заготовки и горячедеформированных труб и стойкостью к МКК при испытании в кипящей 65%-ной азотной кислоте. В результате определено максимально допустимое содержание углерода и -фазы в трубной заготовке и предложена оптимальная технология подготовки образцов, что в комплексе обеспечило получение достоверных результатов испытаний и высокую гарантированную стойкость труб против МКК.

Установлено, что азот в количестве до 0,2% не оказывает отрицательного влияния на стойкость к МКК трубной заготовки и труб из исследуемых сталей и на 30…40% повышает их прочностные свойства, а присутствие бора приводит к увеличению скорости коррозии – вследствие растворения в сильно окислительной среде избыточных боридных и карбоборидных фаз, выделяющихся на границах зерен как закаленной, так и отпущенной стали.

В результате проведенных исследований и технологических испытаний разработаны:

– температурно-деформационные параметры прокатки и прессования труб диаметрами от 89 до 273 мм из сталей 03Х18Н11 и 03Х17Н14М3 – на трубопрокатных агрегатах ТПА 140 и ТПА 350 и на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 3,1МН;

– научно обоснованный режим термической обработки труб, заключающийся в закалке в воду от температур (1130±10)С, обеспечивающий создание благоприятной зеренной структуры стали с высоким (более 60%) содержанием низкоэнергетических границ типа  3ⁿ, обладающих повышенной стойкостью в сильно окислительных средах, частичное превращение -фазы и, как результат - высокий комплекс коррозионных и механических свойств труб.

Уточнена методика испытаний на стойкость к МКК по методу ДУ, ГОСТ 6032.

Разработаны серийные технические условия на промышленные партии горячедефор-мированных труб широкого сортамента из сталей 02-03Х18Н11 и 03Х17Н14М3 с высокими гарантированными коррозионными и механическими свойствами.

Конкурентоспособные технологии производства горячедеформированных труб из сталей 02-03Х18Н11 и 03Х17Н14М3 внедрены и освоены на ОАО «НПТЗ».

НОвые ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ ДЛЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Опрышко Л.В., Полтава И.И.

Государственное предприятие «Научно-исследовательский

и конструкторско-технологический институт им. Я.Е. Осады»

(ГП «НИТИ») г. Днепропетровск)


Для производства котельных труб большого диаметра, эксплуатируемых в условиях низких и средних, а также критических и сверхкритических параметров пара, традиционно используют кованую заготовку. В настоящее время в Украине и странах СНГ такая заготовка является дефицитной ввиду ограниченного числа ее производителей. Высокий расходный коэффициент металла и низкая производительность процесса ковки определяют также ее нерентабельность.

Эта проблема в настоящее время решена Государственным предприятием «Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт им. Я.Ю. Осады» (ГП «НИТИ).

Коллективом лаборатории труб для теплоэнергетики института разработана новая прогрессивная энергосберегающая технология производства котельных труб, работающих в энергооборудовании в условиях критических и сверхкритических параметров пара, способом горячего прессования непосредственно из недеформированной непрерывнолитой заготовки. Исключение из «традиционной» схемы изготовления труб предварительной деформации заготовки (обязательной технологической операции при переделе слитков в котельную заготовку) компенсирует замена способа их производства: прессование вместо горячей прокатки. Такая технология внедрена на ОАО «Волжский трубный завод» (ОАО «ВТЗ»). В настоящее время на этом заводе освоено промышленное производство из недеформированных непрерывнолитых заготовок котельных труб, эксплуатируемых в котлах широкого диапазона мощностей.

Перспективным является использование недеформированных непрерывнолитых заготовок для производства котельных труб на трубопрокатных агрегатах с пилигримовым станом, которые, наряду с прессовыми установками, позволяют деформировать металл без разрушения с высокими степенями деформации. В настоящее время ГП «НИТИ» проводит работы по освоению такой технологии на ОАО «Челябинский трубопрокатный завод».

С учетом опыта производства непрерывнолитых заготовок и котельных труб из них институт проводит комплекс исследований по разработке технологии изготовления котельных труб на трубопрокатном агрегате с непрерывным станом из недеформированных непрерывнолитых заготовок квадратного сечения в условиях ОАО «ВТЗ».

Перспективность использования непрерывнолитых заготовок очевидна и для предприятий Украины. ГП «НИТИ» начаты исследования по оценке возможности использования недеформированных непрерывнолитых заготовок производства ЗАО «Миниметаллургический завод «ИСТИЛ (Украина)» на Никопольских и Днепропетровском трубных заводах.

На базе ОАО «Нижнеднепровский трубопрокатный завод» институтом разработаны два новых альтернативных экономичных способа производства котельных труб в зависимости от их назначения из вакуумированного мартеновского слитка, полученного с выполнением комплекса специальных требований:

  для труб, работающих при низких и средних параметрах пара, непосредственно из слитка;

  для труб, эксплуатируемых в условиях критических и сверхкритических параметров пара, из катаной заготовки собственного производства.

Внедрение разработанных институтом технологий позволяет решить проблему энергосбережения, дефицита трубной заготовки и повышения рентабельности производства котельных труб.

СЕМИНАР С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ

«НОВОЕ В РАЗРАБОТКЕ, ПРОИЗВОДСТВЕ И ПРИМЕНЕНИИ СПЕЦИАЛЬНЫХ

СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ»


Запорожье, 16-19 мая 2006г.


ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ


УкрНИИспецсталь,

69000, г. Запорожье,

ул. Патриотическая, 74-а