Оглавление
Перечень сокращений ............................................................................................................................ 5
Введение .................................................................................................................................................. 6
1 Проблемы современной технологии производства аустенитно-ферритных сталей .................. 14
1.1 . Металлургические предпосылки формирования структуры и свойств аустенитно-ферритных
сталей ..................................................................................................................................................... 14
1.2 Технологические процессы производства слитков и заготовок из аустенитно-ферритных
сталей. Перспективы производства дуплексных и супердуплексных сталей в России и в мире 19
1.3. Методы повышения качества СДС .............................................................................................. 24
1.3.1 Совершенствование композиции стали .................................................................................... 24
1.3.2 Технологические методы повышения качества слитков. Электрошлаковый переплав и
возможности управления структурой формирующегося слитка из
СДС…………………………………………………………………………………………………….29
Выводы и постановка задачи .............................................................................................................. 32
2 Методика проведения работы и обработки экспериментальных данных ................................... 34
2.1 Компьютерное моделирование термодинамики фазообразования в супердуплексных
сталях……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………34
2.2 Определения композиционно-устойчивого содержания азота .................................................. 35
2.3 Материалы исследования. Методика изготовления исследуемых объектов СДС .................. 37
2.3.1 Изготовление заготовок СДС в условиях АО «НПО «ЦНИИТМАШ» ................................. 37
2.3.2 Изготовление заготовок СДС в промышленных условиях ..................................................... 39
2.4 Оценка качества металлургических заготовок СДС и изделий из них ..................................... 39
2.4.1 Методики оценки качества в лабораторных условиях ............................................................ 39
2.4.2 Методика проведения опытно-промысловых испытаний образцов-свидетелей ВКУ ......... 42
2.5 Обработка экспериментальных данных ....................................................................................... 42
2.6 Методики моделирования условий кристаллизации кузнечного слитка, слитка ЭШП и
исследования динамики затвердевания слитка ЭШП в зависимости от глубины металлической
ванны ..................................................................................................................................................... 44
Выводы по главе 2 ................................................................................................................................ 45
3 Совершенствование композиции дуплексной стали. Разработка системы критериев качества
СДС для определения целевого состава на основе численных значений выбранных критериев 46
3
3.1 Предпосылки совершенствования композиции стали 04Х24Н6АМ3 (ЗИ130) ........................ 46
3.2 Термодинамическое моделирование образования и роста фаз, связывающих углерод и
азота……………………………………………………………………………………………………48
3.3 Термодинамическое моделирование фазового состава стали 03Х23Н6М4Д3АБ ................... 53
3.4 Моделирование поведения азота при кристаллизации стали UNS S32750 .............................. 55
3.5 Разработка системы критериев качества СДС для определения целевого состава на основе
численных значений выбранных критериев ...................................................................................... 61
3.6 Экспериментальное определение композиционно-устойчивого содержания азота в СДС.... 68
Выводы по главе 3 ................................................................................................................................ 72
4 Разработка технологии изготовления слитков, отливаемых в изложницы, и слитков
последовательного наплавления из супердуплексных сталей ......................................................... 74
4.1 Совершенствование технологии изготовления кузнечных слитков, расходуемых электродов
и слитков ЭШП из супердуплексной стали UNS S32750 ................................................................. 74
4.1.1 Анализ действующей технологии ............................................................................................. 74
4.1.2 Обоснование технологических способов управления качеством СДС ................................. 77
4.1.3 Разработка технологических рекомендаций по выплавке, разливке и охлаждению
слитков………………………………………………………………………………………………...80
4.1.4 Разработка и опробование технологии ЭШП стали UNS S32750 .......................................... 84
4.2 Разработка технологии выплавки стали типа 03Х23Н6М4Д3АБ для деталей запорно
регулирующей арматуры в условиях АО «НПО «ЦНИИТМАШ» ................................................. 89
4.3 Разработка технологии электрошлакового переплава стали 03Х23Н6М4Д3АБ ..................... 91
4.4 Математическое моделирование процесса формирования слитка ЭШП. Возникновение
физической неоднородности слитка СДС ......................................................................................... 93
4.5 Результаты опытных плавок ЭШП стали 03Х23Н6М4Д3АБ-Ш ............................................... 97
Выводы по главе 4 .............................................................................................................................. 100
5 Исследование качества и свойств супердуплексных сталей ...................................................... 101
5.1 Анализ химического состава и микроструктуры супердуплексных сталей ........................... 102
5.1.1 Исследование образцов стали типа 03Х23Н6М4Д3АБ ......................................................... 102
5.1.2 Исследование образцов стали UNS S32750 оптимизированного состава ........................... 106
5.1.3 Анализ зависимости механических свойств от химического состава и критической скорости
охлаждения ......................................................................................................................................... 108
5.1.4 Анализ коррозионных свойств стали типа 03Х23Н6М4Д3АБ ............................................. 110
4
5.2 Результаты опытно-промысловых испытаний образцов - свидетелей из стали типа
03Х23Н6М4Д3АБ…………………………………………………………………………………....112
Выводы по главе 5 .............................................................................................................................. 112
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ ..................................................................................................... 114
Список используемых источников ................................................................................................... 117
ПРИЛОЖЕНИЕ А .............................................................................................................................. 132
План компьютерного эксперимента ................................................................................................. 132
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ............................................................................................................................... 138
Внедрение результатов диссертационной работы .......................................................................... 138
ПРИЛОЖЕНИЕ В .............................................................................................................................. 140
Заключение ООО «Газпром ВНИИГАЗ» о возможности применения
стали 03Х23Н6М4Д3АБ ……………………………………. ..……………………………………140
