Способ производства коррозионно-стойкой стали (ЭЛП)

Основная информация

Название :
Способ производства коррозионно-стойкой стали (ЭЛП)
Основное технологическое направление :
Новые конструкционные материалы, методы обработки и производства
Дата публикации:
26.10.2024
Видимость :
Да
Аннотация:
Используется  для получения высококачественных слитков из тугоплавких редкоземельных металлов путем
электронно-лучевого переплава для нужд ядерной, атомной, нефтяной, химической промышленности. В состав шихты вводят кусковой металлический материал в виде сыпучего, гранулированного, стружкообразного скрапа нержавеющей стали и фракции измельчённых кусков феррохромного материала, мелкую стружку из тугоплавких элементов никеля, вольфрама, ванадия, формируют основной состав полуфабриката в промежуточной емкости электронными лучами. Осуществляют промежуточную дегазацию, испарение летучих компонентов, в конце на
стадии плавления примешивают рений в виде порошка, герметизируют, вакуумируют без промежуточной откачки, осуществляют натекание жидкого металла в кристаллизатор с заполнением не более 2/3 его высоты, дегазацию,
формирование слитка, вытягивание слитка из кристаллизатора, остывание в вакууме, развакуумирование и выгрузку слитка. Позволяет повысить коррозионную стойкость стали за счет введения рения, а также увеличить время до коррозионного растрескивания на 80-90% и срок работы под нагрузкой 12000 часов за счет использования в
составе стали тугоплавких РЗМ.

Решаемые проблемы и области применения

Решаемые проблемы :
получение высококачественных коррозионностойких сталей, предназначенных для работы при постоянных нагрузках и в агрессивной коррозионной среде
Актуальность проблемы:
Конверторный способ производства стали хорошо известен, традиционен для крупносерийного/массового производства и основан на получении стали путем продувки жидкого чугуна воздухом или кислородом. Превращение чугуна в сталь происходит из-за окисления кислородом его примесей (кремния, марганца, углерода), повышению температуры расплава, удалению из него примесей и расплавление стали. В настоящее время данный способ производства стали автоматизирован, измерения состава происходят в статическом и динамическом режиме, можно очень точно регулировать содержание серы в пределах 0,0015% и ниже, а также других вредных примесей в стали. Особенностью способа является то, что он пригоден для получения известных составов сталей большой партии выпуска. Добавки тугоплавких РЗМ V, W, Ni необходимы для повышения коррозионной стойкости, пластичности, ударной вязкости нержавеющих, кислотостойких и жаропрочных сплавов. РЗМ, обладая большой раскислительной способностью, освобождают хром, марганец и частично железо от кислорода и серы, переводя их в раствор. В дальнейшем при отпуске 710° С хром и марганец выделяются в составе карбидной фазы и повышают коррозионную стойкость, но ее недостаточно при работе стали в агрессивных средах под нагрузкой. Учитывая возможность повторного окисления РЗМ при контакте с огнеупорами и шлаком, необходима основная футеровка ковшей и отсечка шлака, а также необходимо следить за пониженным содержанием кремнезема в шлаке. Поэтому традиционные способы конверторной выплавки не всегда пригодны при плавки стали с тугоплавкими РЗМ
Технологическая схема:
В состав шихты вводят кусковой металлический материал в виде сыпучего, гранулированного, стружкообразного скрапа нержавеющей стали и фракции измельчённых кусков феррохромного материала, мелкую стружку из тугоплавких элементов никеля, вольфрама, ванадия, формируют основной состав полуфабриката в промежуточной емкости электронными лучами. Осуществляют промежуточную дегазацию, испарение летучих компонентов, в конце на стадии плавления примешивают рений в виде порошка, герметизируют, вакуумируют без промежуточной откачки, осуществляют натекание жидкого металла в кристаллизатор с заполнением не более 2/3 его высоты, дегазацию, формирование слитка, вытягивание слитка из кристаллизатора, остывание в вакууме, развакуумирование и выгрузку слитка.
Области применения:
Нефть, газ и энергетика

Технология

Описание технологии и ее ценность :
способ электронно-лучевого переплава кускового металлического материала, включающий подачу кускового металлического материала на плавку, его нагрев, предварительную дегазацию, испарение летучих компонентов, плавление и слив жидкого металла на последующую операцию, например, в промежуточную емкость для рафинирования, в кристаллизатор или изложницу для формирования в них слитка
Научная база :
экспериментальные исследования
Конкурентные технологии :
массовое промышленное производство стали в электродуговой печи ЭДП
Инновационность технологии, конкурентные преимущества :
Предложены составы стали с добавками РЗМ V - VIII групп d-переходных металлов Ni, V, W, Re, предназначенных для работы при постоянных растягивающих напряжениях, в агрессивной коррозионной среде. Разработана технология для серийного производства электронно-лучевой переплав ЭЛП с термическим и радиационно-химическим воздействиями. При ЭЛП снизилось содержание О, P, S, Si, Al, Ti. Легирование Re приводит к стабильному повышению значений условного предела текучести σ0,2 и предела прочности σв в интервале температур от 20 до 1200 °С, деформация до разрушения увеличилась до 62 %. Испытания на стойкость стали с добавками d-переходных тугоплавких РЗМ Ni, V, W, Re против хлоридного коррозионного растрескивания при воздействии растягивающих напряжений показали, что время до разрушения увеличилось на 30 – 40 %.
Потенциал импортозамещения :
замена сталеварения в доменной печи

Текущее состояние

Стадия готовности :
TRL 4. Лабораторный образец
Описание текущего состояния :
получены результаты экспериментов
Интеллектуальная собственность :
Название документа Способ производства коррозионно-стойкой стали
Номер 2810410

Команда проекта

Структура и компетенции команды :
в разработке

Бизнес-модель

Целевые сегменты:
для нужд ядерной, атомной, нефтяной, химической промышленности
Потребность в производственном партнёре :
металлургическое предприятие
Ценностное предложение:
для получения высококачественных слитков из тугоплавких редкоземельных металлов путемэлектронно-лучевого переплава

Предложение инвестору / партнеру

Потребность в производственном партнёре :
металлургическое предприятие
Необходимые ресурсы для реализации проекта :
электронно-лучевая пушка
Дорожная карта развития проекта :
2025
внедрение в производство
Контактная информация