Анотація до роботи:

Доценко В.П. Підвищення жароміцності та зносостійкості литих ланцюгів та змичок, що працюють при високій температурі для печей у цементній промисловості. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.04 – ливарне виробництво. – Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ, 2007.

Дисертація присвячена науковому обґрунтовуванню, розробці і впровадженню технологічних основ виробництва легованих чавунів підвищеної жаро- і зносостійкості; дослідженню впливу високих температур і агресивного середовища на їх структуру і властивості; розробці на цій основі промислової ресурсозберігаючої технології лиття ланцюгів і змичок з високими експлуатаційними характеристиками для печей цементної промисловості.

Отримані дані про особливості лиття ланцюгів та змичок з чавунів, що леговані хромом та алюмінієм і не містять нікель. Застосування розробленого процесу дозволило підвищити механічні та експлуатаційні властивості виливків на 18...22% у порівнянні з існуючими технологіями.

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове рішення науково-технічної задачі, що полягає у визначенні закономірностей впливу роздільного та комплексного легування хромом, алюмінієм, а також сумісного впливу вуглецю і кремнію на механічні властивості, жароміцність, жаростійкість, зносостійкість литих ланцюнів та змичок, що працюють у агресивних середовищах і температурах до 1100⁰С в умовах термоциклічних і механічних навантажень та розробці технології їх лиття з комплекснолегованих безнікелевих чавунів для цементної промисловості.

1. На основі аналізу даних про виробництво ланцюгів і змичок для цементних печей встановлено, що вони виготовляються зварними з прокату високолегованих сталей Х18Н10Т, Х18Н9Т, або литими з легованих чавунів.

Зварні ланцюгові завіси недостатньо протистоять дії абразивного зносу та термоциклічних навантажень, стоншуються, подовжуються в процесі їх експлуатації при підвищеній температурі під дією розтягуючих сил. Зварювання ланок не завжди забезпечує якість стику, і змички виходять з ладу через обрив. Відомі чавуни мають високий вміст дефіцитних та дорогих легуючих елементів (Ni, Mo, V та інш.) і засоби отримання з них виливків є нетехнологічними, що значно ускладнює виробництво. Вони не поєднують одночасно високі зносостійкість, жаростійкість та жароміцність, особливо за умов термоциклічних навантажень при високих температурах до 1100⁰С. Підвищення експлуатаційних властивостей ланцюгів та змичок має бути забезпечено розробкою складу комплекснолегованого чавуну та удосконаленням технології їх виробництва.

2. Вивчення індивідуального та комплексного впливу основних легуючих елементів хрому (8,4...20,6 мас.%), алюмінію (0,38...9,3 мас.%) на зносостійкість при температурах 20-24⁰С, 750-800⁰С; жаростійкість та жароміцність, дозволило встановити, що при збільшенні вмісту хрому з 8,4% до 20,6% зносостійкість експериментальних чавунів зростає. Зносостійкість досліджуваних сплавів залежить від вмісту в них алюмінію і має екстремум при вмісті алюмінію від 2,8 до 4,0%. При вмісті алюмінію понад 5,0% зносостійкість підвищується.

3. Вперше теоретично визначені та експериментально підтверджені кількісні залежності впливу основних компонентів сплаву – вуглецю (1,65...2,35 мас.%), кремнію (0,3...1,97 мас.%), при наявності необхідного легуючого комплекса на експлуатаційні і механічні властивості ланцюгів та змичок, що працюють в агресивних середовищах і температурах до 1100⁰С. Отримані закономірності дозволили керувати структурою та властивостями виливків.

Оптимальними визначені вміст вуглецю 2,04...2,06%, кремнію 1,0...1,5%.

4. На основі експериментальних досліджень встановлено, що алюміній зменшує міцність досліджуваних чавунів, але забезпечує достатній рівень жароміцності сплавів. Підвищення присадки алюмінію більше 4% і за наявності хрому в кількості 20,4-20,6% стабілізує структуру металевої матриці, що приводить до незначного подальшого пониження жароміцності.

Встановлено, що як найкращою жаростійкістю володіють дослідні чавуни при всіх випробовуваних температурах і витримках із вмістом (%, по масі): вуглецю 2,34; хрому 20,6; алюмінію 6,95%. Краща термостійкість отримана в сплавах, що містять в своєму складі вуглецю 2,04%, хрому 20,6%, алюмінію від 0,38 до 2,6%. Подальше збільшення вміст алюмінію викликає падіння значень термостійкості дослідного чавунів.

4. Отримані нові науково обґрунтовані теоретичні і експериментальні результати, сукупність яких дозволила розробити ресурсозберігаючу технологію отримання литих змичок ланцюгів з чавунів, що не містять нікель і працюють в умовах термоциклічних і механічних навантажень.

Експлуатаційні випробування підтвердили доцільність заміни сталевих зварних ланцюгів на литі чавунні, оскільки міцність на розрив чавунних на 37,5-42,0 % вище. Підтверджено також, що литі ланцюги з розробленого чавуну по своїх службових і механічних властивостях не поступаються ланкам, виготовленим з високолегованих сталей Х18Н9Т, Х18Н10Т.

5. Вдосконалена та освоєна технологія виготовлення засобом лиття ланцюгів та змичок з комплекснолегованого чавуну, яка забезпечує підвищення експлуатаційної стійкості на 18...20% у порівнянні з існуючими технологіями. Виробничі випробування ланок ланцюгів з експериментальних сплавів показали, що литі ланки ланцюгів пропрацювали в гарячій зоні печі понад 100 діб без істотного зносу, в той час, як зварні зі сталі Х18Н10Т втратили експлуатаційні характеристики через 26 діб. Ланцюги виготовлені з високолегованої сталі подовжилися і мали знос 2,6-3,8% в місцях контакту один з одним. При впровадженні цієї технології на ВАТ „Красна Гвардія” (акт використання від 31.01.2006 р.), Інженерному науково-практичному центрі „Литва під тиском” („Рекомендований технологічний регламент виробництва литих ланок ланцюгів для цементних пічей” від 31.01.2006 р.) очікуваний економічний ефект заміни зварних ланок ланцюгів із сталі Х18Н10Т на відлиті з розробленого чавуну має скласти близько 2,5 млн. гривень при річній потребі в ланках ланцюгів цементної промисловості 3,0 тис.т. Отримані результати були підтверджені при використанні розроблених сплавів на ВАТ „Науково-дослідний інститут спеціальних способів лиття” (акт використання № 123 від 09.02.2006 р.).

Публікації автора:

1. Л.А.Иванова, В.П.Доценко. Повышение качества и экономичности сложнопрофильных отливок из железоуглеродистых сплавов. – Одесса.: “ТЭС”, 2005. – 106 с.

2. Доценко В.П. Исследование эксплутационных свойств литых смычек цепей // Труды Одесского национального политехнического университета. – 2005.- №1 – С.17- 21.

3. Доценко В. П. Влияние легирования хромом и алюминием на жаростойкость литых цепей для цементных печей // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2006. - № 3. – С. 38-42.

4. Доценко П.В., Липтуга И.В., Доценко В.П. Низколегированные и модифицированные чугуны со специальными свойствами // Литейное производство. – 2003. - №3. – С.8 – 11.

Додатково наукові результати відображені в публікаціях

5. Доценко В.П. Повышение эксплутационных свойств отливок на основе Fe-Cr-C сплавов // Пути повышения качества и экономичности литейных процессов: Материалы IX международной конференции. – Одесса: Одесский национальный политехнический университет, 2005. – С.59-61.

6. Кострова Г.В., Доценко В.П. Исследование механических и служебных свойств звеньев цепей, отлитых из железохромоуглеродистых сплавов // Пути повышения качества и экономичности литейных процессов: Материалы XІІ международной конференции. – Одесса: Одесский национальный политехнический университет, 2003. – С.42.

7. Доценко В.П., Дикусаренко Т. Исследование химического состава и структуры железоуглеродистых сплавов // Динамика наукових досліджень: Материалы VIII международной научно-практической конференции. - Дніпропетровськ: Наука і освіта. – 2005. – С. 6-8.

8. Доценко П.В., Доценко В.П. Влияние химического состава железохромоуглеродистого сплава на служебные свойства звеньев цепей цементных печей // Пути повышения качества и экономичности литейных процессов: Материалы VII международной конференции. – Одесса: Одесский национальный политехнический университет, 2004. – С.39-40.

9. Доценко В.П., Киданова Н.В. Механические и служебные свойства низкоуглеродистых серых модифицированных чугунов // Пути повышения качества и экономичности литейных процессов: Материалы VII международной конференции. – Одесса: Одесский национальный политехнический университет, 2003. – С.51-53.