Пути повышения ресурса и работоспособности литых сталей в условиях низких климатических температур (29.03.2010)

Автор: Андреев Андрей Константинович

АНДРЕЕВ Андрей Константинович

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ РЕСУРСА И РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЛИТЫХ СТАЛЕЙ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР

Специальность 05.16.01 – Металловедение и термическая обработка

металлов и сплавов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Санкт-Петербург – 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный

университет низкотемпературных и пищевых технологий»

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Анастасиади Григорий Панеодович

доктор технических наук, профессор

Блинов Виктор Михайлович

доктор технических наук, профессор,

Пряхин Евгений Иванович

Ведущая организация: Институт физико-технических проблем Севера СО РАН

Защита состоится « » 2010 г. в часов на заседании диссертационного Совета Д 212.229.03 при ГОУ ВПО «Санкт – Петербургский государственный политехнический университет» по адресу 195251, Санкт – Петербург, ул. Политехническая, д.29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт – Петербургский государственный политехнический университет».

Автореферат разослан « » 2010 г.

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д 212.229.03,

доктор технических наук, профессор Кондратьев С.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. С начала восьмидесятых годов прошлого века наблюдается интенсивный рост добывающих отраслей промышленности. За счет расширения имеющихся и освоения новых месторождений в труднодоступных северных и восточных районах страны в несколько раз увеличилась добыча полезных ископаемых, нефти и газа.

В связи с этим резко возросла потребность в горнодобывающей технике северного исполнения. Из-за нехватки такой техники, а в большинстве случаев просто из-за её отсутствия, в районах с низкими температурами в зимний период эксплуатировались машины в исполнении для более умеренного климата. Это вызвало снижение их производительности в среднем в 1,5 раза по сравнению с летним периодом, наработка на отказ уменьшалась в 2-3 раза, а фактический срок службы сокращался по сравнению с нормативами в 2-3,5 раза, что привело к потерям, которые исчислялись десятками миллиардов рублей.

Поэтому одной из важнейших научно-технических проблем, в рамках комплекса поставленных задач по освоению северных территорий страны, явилась необходимость разработки новых хладостойких материалов, технологий их изготовления и обработки позволяющих повысить работоспособность и ресурс техники, эксплуатируемой в условиях низких климатических температур.

Значительную долю общей массы машин занимают литые детали, например, в тракторах, бульдозерах, экскаваторах до 20-40%. При постановке задач исследований был проведен анализ производства машиностроительных заводов различных отраслей промышленности, который показал, что:

- более 70 % стальных отливок изготавливались из обычных углеродистых сталей марок 20-55Л, которые обладают низкой трещиностойкостью и не гарантируют эксплуатационную надежность деталей при низких температурах;

- в различных отраслях машиностроения ответственные литые детали необоснованно были отнесены к первой группе (ГОСТ 977-75) т.е. контроль качества осуществлялся только по химическому составу и размерам отливок;

- допускаемые отраслевыми техническими условиями высокие содержания серы и фосфора в стали не способствовали повышению культуры производства, совершенствованию технологии ее выплавки и модифицирования, что не позволяло обеспечить надежную работоспособность литых деталей в условиях низких климатических температур;

- выбор сталей для литых деталей часто осуществлялся без учета реальных условий, возникающих при эксплуатации техники, что приводило к неоправданному завышению массы машин, увеличению расхода запасных частей и снижало эффективность использования техники;

Указанные недостатки делали неконкурентоспособными отечественную технику с продукцией ведущих иностранных машиностроительных фирм. Проведенные исследования показали, что более высокая работоспособность импортных деталей при низких температурах связана, в основном, с традиционно известным способом повышения механических свойств и хладостойкости - легированием стали никелем и молибденом. Однако высокая стоимость и дефицит указанных элементов делают экономически невозможным использование их для отливок массового назначения.

В связи с этим многие предприятия были вынуждены сами разрабатывать новые составы сталей, работать по собственным ТУ, ОСТам, по заключениям и рекомендациям НИИ и т.п.

Для исправления сложившейся ситуации требовалось создание теоретической базы позволяющей решать поставленные задачи в едином комплексе. Поэтому особо значимыми становятся задачи разработки составов низко- и рационально легированных хладостойких сталей и технологии их производства.

Настоящая работа посвящена поиску путей решения указанных проблем. Полученные результаты, особенно актуальны сегодня, когда среди приоритетных направлений развития экономики России важнейшее место отводится освоению природных ресурсов северных регионов страны.

Цель работы. Целью работы является разработка научных принципов легирования литых хладостойких сталей различного уровня прочности и износостойкости; уточнение теоретических положений и практических рекомендаций по технологии изготовления, обработки и методам их испытаний, позволяющих повысить работоспособность и ресурс ответственных литых деталей и сварно-литых конструкций техники в северном исполнении.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- проведен научно-технический анализ и выявлено влияние конструкционных, технологических, эксплуатационных факторов на хладостойкость и трещиностойкость литых сталей и установлена связь их структурных особенностей с характеристиками разрушения;

- выполнены теоретические и экспериментальные исследования по влиянию раздельного и комплексного легирования, конечного раскисления, модифицирования и режима термической обработки на структуру, механические свойства, абразивную износостойкость и хладостойкость литых сталей; на основании проведенных исследований научно обоснованы технические требования к хладостойким сталям и технологические условия их производства необходимые для повышения эксплуатационной надежности отливок в экстремальных климатических условиях;


загрузка...