Техника - молодёжи 1978-11, страница 14

Схема электронно-лучевой каскадной печи для выплавки особо чистой хромистой стали.

На схеме: 1 — загрузочная камера,

2 — индукционная плавильная печь,

3 — вакуумные затворы, 4 — подогревательная индукционная печь, 5 — двухкаскадный под, 6 — кристаллизатор стали, 7 — электронные пушки.

Сталь приготовляется в индукционной печи (2), находящейся в камере (1), которая позволяет загружать печь и вести переплав под вакуумом

_2 _3

10 — 10 мм рт. ст.

Полученный металл опять же под

—2 —4

вакуумом 10 —10 мм рт. ст. переливается в подогревательную индукционную печь (4). В дальнейшем из этой печи жидиая сталь непрерывно поступает на двухнаснадный под (5), а затем в ирнсталлизатор (6). Под и ирнсталлизатор изготовлены нз меди и охлаждаются водой. По мере поступления порций жндного металла на под в условиях вануума происходит очищение металла от азота и углерода, иоторый выделяется в виде угарного газа СО. На всем протяжении от индуиционной печи до нристаллиэатора сталь подогревается пучками электронов, которые подаются на зеркало металла иэ электронных пушек. В кристаллизаторе поступающий метвлл затвердевает, образуя слитии весом до 8—10 т.

необходимо применять и комбинированное легирование. Однако выполнение этого, казалось бы, довольно простого принципа на практике порой довольно сложно, так как любое легирование сопровождается изменением ряда других свойств и может дать неожиданные последствия.

У лучших марок нержавеющих сталей запас коррозионной стойкости весьма велик. Например, скорость коррозии распространенной нержавеющей стали 03ХН28МДТ в серной кислоте любых концентраций до 80° С не превышает 0,1 мм в год. Учитывая, что в названии стали легирующие элементы обозначаются буквами: X — хром, Н — никель, М — молибден, Д медь, Т — титан и что цифра 03 означает содержание углерода в стали, не превышающее 0,03%, нетрудно установить: сталь 03ХН28МДТ легирована хромом, никелем, молибденом, медью и титаном,

Во многих случаях, помимо требования коррозионной стойкости, к нержавеющим сталям предъявляется ряд других требований — высокая прочность, способность работать при высоких и ниэких температурах и т. д. И оказалось, что многие марки, хорошо работающие на воздухе, при одновременном воздействии растягивающих напряжений и коррозионноактивной среды быстротечно и хрупко растрескиваются при нагрузках, значительно меньших, чем расчетные. Причиной такого коррозионного растрескивания конструкции из высокопрочной нержавеющей стали может быть даже конденсированная атмосферная влага.

12

В настоящее время ученые рассматривают механизм коррозионно го растрескивания на атомном уровне. Предполагают, что наложение поля растягивающих напряжений приводит к локальным нарушениям расположения атомов в кристаллической решетке, которые становятся анодами по отношению к остальному металлу и быстро растворяются по электрохимическому механизму. Однако полная теория, объяс няющая все стороны явления и позволяющая успешно решать при кладные задачи, отсутствует.

Пожалуй, единственный достаточно надежный способ повысить стойкость нержавеющей стали к коррозионному растрескиванию — легирование ее никелем. Этот способ хотя и дает хорошие результаты, не лишен ряда существенных недостатков. Ведь для создания иммунитета к коррозионному растрескиванию содержание никеля должно быть около 40%- Это значительно повышает цену стали, ограничивает сфе ры ее использования в силу дефи цитности никеля и вызывает значительные трудности при металлурги ческом переделе. Так что вопрос о надежной службе нержавеющих сталей, особенно высокопрочных, в условиях совместного воздействия механических напряжений и корро зионноактивных сред еще ждет своего разрешения.

Будучи высоколегированными мй териалами (во многих марках содержание легирующих элементов достигает 60%), нержавеющие стали требуют большого количества элементов, дефицит которых приобрел уже мировое или государственное значение. Таковы никель.

молибден, ниобий, в некоторых странах — хром, тантал и др. Вот почему сейчас уделяется пристальное внимание к повышению чистоты выплавляемых нержавеющих сталей по примесным элементам...

Для того чтобы понять значение чистоты, необходимо вернуться к некоторым вопросам строения металлов и сталей.

Чистые металлы представляют собой кристаллические вещества, состоящие из отдельных кристаллитов, нли, как говорят металловеды, зерен.

Технические сплавы, в том числе стали, отличаются от чистых металлов присутствием примесных элементов, источником которых могут быть шихта (в частности, лом), используемая при выплавке, элементы, поступающие в жидкую сталь при ее контакте с огнеупорами и атмосферным воздухом, и т. д. В качестве вредных примесей чаще всего фигурируют» углерод, азот, кислород, сера, фосфор, группа цветных металлов и др. Почти все эти элементы горофильны по отношению к железу: это означает, что они концентрируются в основном в областях, прилегающих к границам зерен и собственно на границах, образуя так называемые сегрегации. Концентрация го-рофильных элементов в приграничных областях может быть в несколько раз выше, чем в среднем по объему металла. Даже при среднем содержании примесей, исчисляемом десятыми или сотыми долями процента, с количеством их в приграничных сегрегациях необходимо считаться. Концентрация примесных элементов в приграничных