Обычные высокохромистые литые поковки

Когда слышишь ?обычные высокохромистые литые поковки?, первое, что приходит в голову — это что-то стандартное, отработанное, почти шаблонное. Но именно здесь и кроется главный подвох. В нашей сфере, особенно когда речь идёт об износостойких элементах для энергетики, ?обычное? часто оказывается сложнейшей задачей. Многие думают, что раз состав вроде бы известен — 12-18% хрома, углерод, иногда молибден или никель — то и проблем быть не должно. На деле же, именно в этих ?обычных? поковках мы на ООО ?Нинго Люйша Стройматериалы? набили столько шишек, что хватило бы на учебник. Сайт наш, https://www.nglsjc.ru, позиционирует нас как производителя шаров, поковок и футеровок, но за каждой строчкой в каталоге — куча практики, часто горькой.

Почему ?обычные? — это не синоним ?простые?

Возьмём, к примеру, производство мелющих шаров или элементов футеровки для мельниц на ТЭС. Заказчик запрашивает высокохромистые литые поковки по, казалось бы, стандартному техзаданию. Химия в норме, твёрдость должна быть на уровне 58-62 HRC. Льём, куём, термообрабатываем. А потом приходит рекламация: трещины после непродолжительной работы. В чём дело? Оказывается, в ?обычном? техпроцессе не учли скорость охлаждения отливки перед ковкой. При нашей-то сырой погоде в цехе осенью... Это не из учебника, это с нами было.

Или ещё момент: ликвация хрома. В теории всё равномерно распределяется. На практике, если не поиграешь с температурой перегрева металла перед разливкой и конструкцией литниковой системы, получаешь участки с локальным содержанием хрома под 22%, а где-то — едва 14%. В одних местах поковка твёрдая, но хрупкая, в других — мягкая и быстро истирается. Для футеровки, которая должна работать в агрессивной абразивной среде, это смерть. Приходится не слепо следовать ГОСТу, а буквально чувствовать плавку.

Отсюда и наш внутренний принцип: каждая партия ?обычных? поковок — это новый эксперимент. Мы не можем позволить себе конвейерное мышление. Да, мы компания ООО ?Нинго Люйша Стройматериалы?, и мы делаем тысячи тонн продукции в год. Но контрольные точки в процессе мы расставляем исходя не только из паспорта плавки, но и из того, какое сегодня сырьё (лома высокохромистого ведь тоже полно сортов), как работает печь, даже как ведёт себя формовочная смесь. Это рутина, но без такого подхода — брак.

Связка: поковка — шар — футеровка. Где кроется системная ошибка?

На https://www.nglsjc.ru мы указываем, что производим комплексно: шары, поковки, футеровки. Это не маркетинг, это необходимость. Потому что поставлять, скажем, высокохромистые литые поковки для крепления бронеплит, а шары для размола в эту же мельницу — от другого производителя, значит заранее обрекать систему на дисбаланс. У нас был случай: поставили футеровку из нашей поковки, а заказчик приобрёл шары у сторонних. Через два месяца — повышенный износ и футеровки, и шаров. Стали разбираться.

Оказалось, что у ?коллег? шары, хотя и были декларированы как высокохромистые, имели иной режим закалки — более высокий отпуск. Их твёрдость была ниже, но вязкость выше. В результате они не дробили материал, а скорее размазывали его, создавая абразивную пасту, которая убивала и наши плиты. Микротвёрдость, структура аустенита остаточного — всё должно быть согласовано. Теперь мы всегда советуем клиентам рассматривать систему ?футеровка-шар? как единое целое. И сами предлагаем такой пакет.

Это, кстати, касается и геометрии поковок. Для энергетики часто нужны не просто болванки, а сложнопрофильные элементы — угловые накладки, замковые соединения. Их литьё и последующая ковка — отдельная история. Здесь ?обычность? заканчивается напрочь. Приходится проектировать оснастку с учётом усадки и последующей деформации при ковке. Бывало, что из-за неверного расчёта уковки (процент уменьшения сечения) мы получали волокнистую структуру, ориентированную не в том направлении, и деталь лопалась при монтаже. Учились на своих ошибках.

Термообработка: та самая ?кухня?, где рождается стойкость

Вот уж где поле для субъективных оценок! Все знают про закалку и отпуск. Но когда перед тобой массивная высокохромистая литая поковка для ротора дробилки или корпуса насоса, стандартные режимы из справочника могут не сработать. Особенно критична скорость нагрева под закалку. Если греть быстро — рискуешь получить термические напряжения ещё до закалки, которые потом аукнутся. Если медленно — выпадут карбиды по границам зёрен, и хрупкость обеспечена.

Мы эмпирическим путём, через десяток неудачных партий, вывели для себя оптимальный режим для наших марок (типа Х17Г2АФ или Х19Н4Г4Б2) при массе поковки от 500 кг. Но и это не догма. Если в шихте был повышенный титан (попало с ломом), режим сдвигается. Приходится делать пробную отливку-свидетеля из каждой плавки и гонять её на термообработку впереди основной партии, смотреть на структуру. Дорого? Да. Но дешевле, чем отгрузить брак и терять репутацию.

Отпуск — отдельная песня. Температура отпуска напрямую влияет на баланс твёрдости и вязкости. Для футеровки мельницы, где главное — сопротивление истиранию, можно отпускать пониже, сохраняя высокую твёрдость. А для поковки, работающей на удар (молотки, била), нужна повышенная вязкость, значит, отпуск на 50-100 градусов выше. И это решение технолог должен принять, глядя не только на марку стали, но и на чертёж детали, на условия её работы. Без диалога с заказчиком — никак.

Контроль качества: не только твердомер и УЗК

Конечно, мы делаем и ультразвуковой контроль на расслоения, и измеряем твёрдость по Бринеллю и Роквеллу. Но для нас, как для производителя с уклоном в энергетику, этого мало. Самый показательный тест, который мы переняли у одного нашего проблемного заказчика, — это испытание на повторный удар. Берём образец-свидетель от поковки, фиксируем, и бьём по нему стандартным бойком с определённой энергию раз, другой, пятый, десятый.

Смотришь не на то, когда он расколется, а на то, как меняется микроструктура в зоне удара, как распространяются микротрещины. Идеальные обычные высокохромистые литые поковки должны гасить эти трещины, останавливать их. Если трещина пошла по границе карбида и матрицы — это плохой сигнал. Значит, карбидная сетка слишком грубая, и, возможно, недогрели перед ковкой или неправильно сделали гомогенизационный отжиг. Такой контроль разрушающий, дорогой, но он даёт понимание, как поведёт себя футеровка под многократным воздействием шаров в мельнице.

Ещё один нюанс — контроль химического состава не по среднему образцу, а по спектральному анализу в разных точках поковки, особенно в её сердцевине и у поверхности. Разброс не должен превышать 1.5% по хрому, иначе опять получаем неравномерные свойства. Всё это — не ради бумажки о качестве, а чтобы потом не приехать на объект и не объяснять, почему плита вышла из строя раньше срока. Для ООО ?Нинго Люйша Стройматериалы? такие выезды — самый болезненный опыт, но и самый поучительный.

Взгляд вперёд: куда движется ?обычное??

Сейчас много говорят о новых марках, о нанокристаллических структурах. Это интересно, но база-то остаётся прежней — это надёжные, проверенные высокохромистые литые поковки. Наш фокус смещается в сторону ещё большей предсказуемости свойств. Мы экспериментируем с модификацией расплава для измельчения зерна, пробуем разные виды инокуляторов. Цель — не просто сделать твёрдый сплав, а сделать сплав, который ведёт себя предсказуемо при разрушении, изнашивается постепенно, а не крошится.

Ещё один тренд — адаптация под конкретное топливо на ТЭС. Зольность, наличие в золе абразивных частиц определённой твёрдости — всё это диктует свои требования к поковке. Универсального решения нет. Поэтому мы всё чаще работаем по схеме: анализ условий на объекте заказчика — пробная партия — установка пробных элементов — анализ износа — корректировка состава или технологии — серийная поставка. Да, это не масс-маркет. Но так мы можем гарантировать результат.

В итоге, возвращаясь к началу. ?Обычные высокохромистые литые поковки? — это отнюдь не точка. Это процесс, постоянный диалог между металлом, технологией и условиями эксплуатации. И наша задача как производителя — быть не просто поставщиком полуфабриката, а тем звеном, которое этот диалог понимает и грамотно им управляет. Именно это мы и стараемся делать, день за днём, в цехах ООО ?Нинго Люйша Стройматериалы?. Без громких слов, с оглядкой на прошлые ошибки, но с чётким пониманием, что даже в ?обычном? можно и нужно находить резервы для надёжности.