Зяблицев К. В., Игнатов М. Н.,
Огарышев С. И., г. Пермь

КОНСТРУКЦИЯ ПИТАТЕЛЕЙ ДЛЯ ВЫРАБОТКИ РАСПЛАВА

Предложено заменить платинородиевый сплав, из которого изготавливается фильера, сплавом 10Х25ТЛ, и разработан подробный технологический процесс получения фильеры литьем по выплавляемым моделям.

Конструктивно струйные питатели для получения микро-, ультра- и супертонких волокон приняты такими, как в производстве стеклянных непрерывных волокон, вырабатываемых одностадийным способом, и представляют собой изогнутую трубку с конусными токоподводами на концах (рис.1). В рабочем положении питатель изолирован легковесным жаростойким теплоизоляционным материалом. Струйный питатель является электронагревательным элементом установки, обеспечивающим отбор расплава с заданного уровня фидера и регулируемую подачу его в сосуд. Для этого его верхняя часть вставляется в отверстие пода фидера, а нижняя – в горловину фильерного сосуда.

При производстве стеклянного и базальтового волокон используются фильерные питатели, изготовленные из дефицитного дорогостоящего платинородиевого сплава и палладия. Срок службы питателей сравнительно небольшой. Кроме того, в процессе их изготовления и эксплуатации наблюдаются безвозвратные потери (угар) драгметаллов. В связи с этим было предложено заменить платинородиевый сплав на более дешевый и в то же время не уступающий по механическим свойствам сплав.

В случае замены платинородиевого сплава менее дефицитными материалами последние должны одновременно обладать жаро-, термо- и окалиностойкостью, электропроводностью, химической стойкостью по отношению к расплавам силикатов при температурах 1200–1400 °C, а также хорошими технологическими свойствами, обеспечивающими изготовление деталей сложной конфигурации.

Широко известно применение жаростойких сплавов, обладающих высокой эксплуатационной стойкостью при высоких температурах.

Однако в условиях окислительной среды жаростойкость и окалиностойкость известных сплавов недостаточно высоки, и с повышением рабочей температуры более 1100 °C эксплуатационная стойкость деталей резко снижается.

Выработочная температура силикатных расплавов типа базальта находится в пределах 1250–1380 °C. В связи с этим представляет интерес использование хромистых сплавов, на поверхности которых образуется защитная пассивирующая пленка из оксидов хрома и других легирующих элементов, находящихся в сплаве, способная предохранять от взаимодействия с расплавом базальта.

Так, известные сплавы применяются для работы со стекломассой, но наличие в этих сплавах никеля значительно понижает эвтектическую точку плавления, что ограничивает возможность применения при работе с силикатными расплавами, имеющими температуру выработки более 1300°C; кроме того, никель способствует образованию легкоплавких эвтектик, располагающихся по границам зерен.

Стали, содержащие 25–35 % хрома и малое количество углерода, являются наиболее жаростойкими из хромистых сталей, но они обладают склонностью к росту зерен при температурах 800–850 °C (особенно после небольшой деформации в холодном состоянии) и сопутствующему при этом повышению хрупкости за счет выделения σ-фазы. Вследствие невысокой жаропрочности они применяются для малонагруженных деталей и нагревательных элементов печей. Плохая свариваемость и невысокая пластичность также сдерживают широкое распространение этих сплавов.

С целью повышения эксплуатационных и специальных свойств проводят добавочное модифицирование хромистых сталей такими добавками, как титан в количестве 0,5–1,5 %, которые измельчают зерно и снижают его рост. Титан повышает прочность, пластичность и коррозионную устойчивость при повышенных температурах.

Исходя из выше изложенного, для производства фильеры выбрали сплав 10Х25ТЛ, который удовлетворяет предъявленным требованиям. Химический состав сплава: С = 0,1–0,2%; Si = 0,5–1,2%; Mn = 0,5–1,8%; Cr = 23–27%; Ti = 0,1–0,8%; S и P не более 0,03 и 0,035%, sт = 274 МПа, sв = 441 МПа.

Фильеру предложено изготавливать литьем в оболочковые формы, для чего был разработан технологический процесс. Исследовано затвердевание отливки на ЭВМ, которое подтвердило получение плотной качественной отливки.

Литература

1.    Основы производства базальтовых волокон и изделий // Д.Д. Джигирис, М.Ф. Махова. – М.: Теплоэнергетик, 2002. – 416с. – (Каменный век.)