Низкохромистые литые стальные поковки

Когда говорят про низкохромистые литые стальные поковки для мельниц на ТЭС, многие сразу думают — ну, хром меньше 3%, ничего сложного. А на деле именно в этой, казалось бы, простой группе кроется куча подводных камней: от выбора лома до режима термообработки, где отклонение в 20°C уже может вылиться в трещину при эксплуатации. В ООО ?Нинго Люйша Стройматериалы? мы через это прошли — и не раз.

Почему именно низкий хром? Неочевидный компромисс

Сначала казалось логичным — для ударно-абразивного износа в размоле угля чем тверже, тем лучше. Пытались повышать хром до 5-7%, получали высокую твёрдость, но литые поковки начинали вести себя хрупко, особенно в зонах ударных нагрузок. Лопались, скалывались. Вернулись к низкохромистым вариантам — 1.5-2.5% Cr. Да, твёрдость пониже, но вязкость остаётся на уровне, и общий ресурс в итоге оказывается выше. Это не теория, а вывод после трёх партий брака в 2019 году для одной сибирской ТЭЦ.

Здесь важно не просто содержание хрома, а его баланс с углеродом и марганцем. Если углерод на верхнем пределе, а хром в нижнем, получается нестабильная структура после закалки. Мы это прочувствовали, когда одна плавка дала разброс твёрдости в 100 HB на одной поковке. Пришлось пересматривать не только химию, но и скорость охлаждения в форме.

И ещё момент — низкохромистые стали часто считают ?бюджетными?. Это опасное упрощение. Их стоимость действительно ниже высокохромистых, но экономия должна достигаться не за счёт сырья, а за счёт оптимизации технологии. Иначе дешёвый лом с непредсказуемыми примесями сводит на нет все расчёты.

Технология литья: где теряется качество

Литьё поковок — это не просто залить металл в форму. Для энергетики критична однородность. Раньше делали разливку с одной точки — в массивных отливках (типа било для молотковых мельниц) возникали зоны с ликвацией, которые потом становились очагами излома. Перешли на сифонную разливку через несколько стояков, ситуация улучшилась, но добавились проблемы с неметаллическими включениями.

Температура заливки — отдельная история. Слишком высокая — крупный зерно, снижение ударной вязкости. Слишком низкая — недоливы, холодные спаи. Эмпирически для наших марок подошёл диапазон °C, но это для нашего оборудования и шихты. На другом заводе цифры могут отличаться. Кстати, контроль температуры — не только пирометр, но и визуальная оценка струи, старый дедовский способ, который до сих пор выручает при сбоях электроники.

Формовочные смеси. Перешли на жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС) для средних и крупных поковок. Точность размеров выше, поверхность чище. Но пришлось подбирать катализаторы, чтобы время схватывания совпадало с графиком плавки. Были случаи, когда форма не набрала прочность, и при заливке получился выплеск — брак и риск для оборудования.

Термообработка: не по учебнику, а по обстановке

В учебниках пишут: закалка при 950°C, отпуск при 250-300°C. На практике режим гуляет. Почему? Во-первых, масса поковки. Для 50-килограммового била и для 300-килограммовой футеровки мельницы время выдержки разное. Если гнаться за производительностью и недодержать массивную деталь, сердцевина останется с перлитом, твёрдость будет неоднородной.

Во-вторых, печь. У нас две камерные печи с разной точностью поддержания температуры. В одной перепад по зоне может быть до 15°C. Поэтому для ответственных партий стальных поковок мы теперь ведём термопары не только в печь, но и в контрольные поковки — смотрим, что происходит внутри металла. Это добавило хлопот, но снизило процент возвратов.

Отпуск — часто недооценивают. Кажется, нагрел и выдержал. Но скорость охлаждения после отпуска тоже влияет на остаточные напряжения. Пробовали ускорять охлаждение обдувом — в некоторых партиях пошли микротрещины. Вернулись к спокойному охлаждению на воздухе в цехе, хотя это тормозит цикл.

Контроль: что видно не сразу

Механические испытания — обязательны. Но они показывают свойства образца, а не всей поковки. Поэтому добавили неразрушающий контроль — ультразвук на критичные изделия. И сразу вылезли ?сюрпризы?: внутренние раковины размером 2-3 мм, которые на свойства при штатных испытаниях не влияли, но в условиях циклических ударов в мельнице могли стать началом разрушения.

Ещё один момент — травим макрошлифы. Не для протокола, а для себя. Видно структуру, видно ликвацию, видно, как пошёл металл в форме. Это лучшая обратная связь от технологии. Как-то раз на макрошлифе увидели полосчатость — оказалось, проблема в некачественном феррохроме, который легчал в расплаве. Поставщика сменили.

Твёрдость меряем не в трёх точках, а по сетке, особенно на рабочих поверхностях. Для футеровок мельниц это критично. Неравномерность износа — часто следствие неравномерности твёрдости. Клиенты потом благодарят за такую дотошность, меньше простоев на замену.

Случай из практики: футеровка для Ш-50

Был заказ на комплект футеровок для шаровой мельницы Ш-50 от одной ГРЭС. Материал — как раз наша низкохромистая литая сталь. Сделали всё по ТУ, отгрузили. Через полгода звонок: на некоторых плитах сколы по краям. Поехали смотреть. Оказалось, проблема не в материале, а в конструкции крепления — край плиты при работе имел микросмещение и бился о соседнюю. Но и наша претензия была — радиус скругления на краю поковки сделали минимальным по чертежу, без запаса. Теперь всегда закладываем +1-2 мм на таких кромках под механическую обработку на месте, если надо. Мелочь, а ресурс увеличивает.

Этот случай заставил нас чаще выезжать на объекты, смотреть износ не на складе, а в работе. Самый ценный опыт получается там, у мельницы, в гуще угольной пыли. Видно, какие зоны истираются, какие скалываются. Эти наблюдения потом закладываем в чертежи и техпроцесс.

Сейчас для таких задач на сайте ООО ?Нинго Люйша Стройматериалы? мы прямо указываем возможность адаптации геометрии под конкретные условия мельницы. Потому что стандартная поковка — это хорошо, но работающая без сюрпризов — лучше.

Вместо заключения: о чём молчат спецификации

Работа с низкохромистыми литыми стальными поковками — это постоянный поиск баланса. Баланса между стоимостью и ресурсом, между твёрдостью и вязкостью, между строгостью технологии и реалиями производства. Готовых рецептов нет. Есть базовые принципы, но каждый новый заказ, каждая новая партия лома — это немного новый эксперимент.

Специализация нашей компании на износостойких элементах для энергетики — это не просто слова в описании. Это ежедневная работа с металлом, с печами, с браковочным столом и, в итоге, с отзывами с электростанций. Успех — это когда после плановой остановки мельницы наши била или футеровки отправляют не в лом, а на повторную установку, потому что ресурс ещё не выработан. К этому и стремимся, подбирая тот самый, правильный низкий хром и технологию под него.

Поэтому когда сейчас обсуждаем новый проект, меньше смотрим на идеальные цифры в лабораторном отчёте и больше — на историю работы конкретного узла на конкретной ТЭЦ. Опыт, оплаченный браком и сверхурочными, оказался самым ценным активом.