Литье высокохромистых футеровочных плит

Когда говорят про литье высокохромистых футеровочных плит, многие сразу думают про банальную стойкость к абразиву — но это как раз тот случай, где детали губят общую картину. На деле тут важен не просто химический состав, а то, как поведёт себя металл в конкретных условиях эксплуатации — скажем, в гидроциклонах, где кроме износа есть ещё и кавитация, и знакопеременные нагрузки.

Ошибки в подборе хрома и углерода

Часто встречал, когда в погоне за максимальной твёрдостью льют с содержанием хрома под 30% и углеродом за 3,5%. В теории — суперстойкий сплав, на практике — трещины при термообработке или отколы краёв уже на монтаже. Особенно если деталь сложной геометрии, как та же футеровка для центробежных насосов.

Мы в своё время намучились с подобным на заказ для обогатительной фабрики — плиты вроде бы прошли контроль твёрдости (62–64 HRC), но в работе начали крошиться в зонах креплений. Оказалось, проблема в карбидной неоднородности — при высоком углероде карбиды хрома выстраиваются грубыми сетками по границам зёрен.

Пришлось снижать углерод до 2,8–3,0% и добавлять молибден — пусть твёрдость упала до 60–61 HRC, но стойкость в гидроциклонах выросла почти в полтора раза. Вот вам и ?чем твёрже, тем лучше?.

Особенности технологии отжига и закалки

С высокохромистыми сплавами всегда дилемма — гнаться за равномерностью структуры или за скоростью производства. Если делать медленный отжиг при 950 °C с выдержкой 8–10 часов, карбиды успевают диспергироваться — но себестоимость литья растёт неприлично.

Помню, на одном из старых производств пытались ускорить процесс, подняв температуру отжига до 1020 °C с сокращением выдержки до 4 часов. Вроде бы структура по шлифам выглядела нормально, но при закалке с 1050 °C в масле пошли микротрещины — особенно в сечениях толще 80 мм.

Сейчас многие, включая ООО Шаньси Хуачжань Технололоджи износостойких материалов, идут по пути комбинированного термоциклирования — несколько нагревов с контролируемым охлаждением. Не идеально, но для серийного производства футеровочных плит вариант рабочий.

Проблемы с литейными напряжениями

Геометрия футеровочных плит — отдельная головная боль. Особенно те, что с обратными углами и пазами под крепёж. Если не дать достаточные литейные уклоны, при выбивке из формы возникают внутренние напряжения, которые потом аукаются при механической обработке.

Был у нас случай — заказчик требовал плиты с вертикальными стенками без уклонов для плотной стыковки в барабане мельницы. Сделали — а при фрезеровке монтажных пазов пошли трещины от торцов. Пришлось объяснять, что лучше сделать чуть скосы и потом подгонять прокладками, чем терять целые отливки.

Кстати, на hzwear.ru в техописаниях к своей продукции это прямо указано — рекомендуемые уклоны от 3° для глухих полостей. Маленькая деталь, а экономит кучу нервов и металла.

Влияние микролегирования на эксплуатацию

Часто недооценивают роль ?мелочей? вроде титана или ниобия — а ведь именно они определяют, как поведёт себя футеровка в условиях ударного износа. Титан до 0,3% измельчает карбиды, но если переборщить — образуются нитриды, которые работают как концентраторы напряжений.

В наших тестах для горнорудного оборудования оптимальным оказалось комплексное легирование: хром 25–27%, молибден 1,2–1,5%, ниобий 0,8–1,0%. При таком составе даже при ударном воздействии (скажем, в щековых дробилках) износ идёт более равномерно, без выкрашивания краёв.

Интересно, что у ООО Шаньси Хуачжань Технололоджи в описании футеровок для гидроциклонов акцент сделан именно на комплексном легировании — видно, люди сталкивались с проблемами чисто хромистых сплавов.

Контроль качества — где чаще всего косячат

Самое слабое место — несплошности в зонах перехода толщин. Особенно в плитах с ребрами жёсткости. Ультразвуковой контроль часто пропускает мелкие раковины, если не настроить чувствительность по эталонным образцам с искусственными дефектами.

Мы как-то отгрузили партию, где по паспортам всё было чисто — а на монтаже в нескольких плитах при затяжке болтов пошли трещины от скрытых пор. Теперь всегда делаем выборочный рентген в зонах креплений — дороже, но дешевле, чем рекламации с остановкой производства у заказчика.

К слову, в технических решениях ООО Шаньси Хуачжань Технололоджи износостойких материалов прямо прописано обязательное рентген-сканирование критичных сечений — и это правильно, для горнодобывающей техники лучше перебдеть.

Перспективы — куда двигаться дальше

Сейчас многие экспериментируют с комбинированными футеровками — например, высокохромистая основа плюс наплавка карбидвольфрамовыми композитами. Для ударных узлов типа молотков дробилок — интересно, но для плит пока сомнительно: разные КТР дают отслоения при термоциклировании.

Более реальное направление — оптимизация системы литников для минимизации усадочных раковин именно в рабочих зонах. Иногда проще пересмотреть технологию заливки, чем менять состав сплава.

Если судить по последним разработкам, которые представлены на hzwear.ru, там идут по пути адаптации геометрии футеровок под конкретные условия износа — это разумнее, чем пытаться создать ?универсальный? сплав. В общем, работа ещё непочатый край.