URUCHOMIENIE PRODUKCJI ARMATURY Z ŻELIWA O GWARANTOWANEJ UDARNOŚCI W NISKICH TEMPERATU- RACH

Transkrypt

1 106/18 ARCHIWUM ODLEWNICTWA Rok 2006, Rocznik 6, Nr 18 (2/2) ARCHIVES OF FOUNDRY Year 2006, Volume 6, N o 18 (2/2) PAN Katowice PL ISSN URUCHOMIENIE PRODUKCJI ARMATURY Z ŻELIWA O GWARANTOWANEJ UDARNOŚCI W NISKICH TEMPERATU- RACH A. GWIŻDZ 1, J. TURZYŃSKI 2, J. WODNICKI 3, A. ZIMOWSKI 4 Instytut Odlewnictwa, Kraków, ul. Zakopiańska 73.- F.A JAFAR S.A, Przysieki 87. STRESZCZENIE Przedstawiono prace nad uruchomienie produkcji żeliwa sferoidalnego do pracy w temperaturze - 20 C do 40 C. Opracowano technologię produkcji żeliwa EN-GJS LT i LT. Uruchomiono piec do obróbki cieplnej współpracując z firmą C.C&T. Wykonano próbne odlewy i obróbkę cieplną. Wykonano serię armatury, która przeszłą pozytywnie badania i próby szczelności. Key words: ductile iron, heat treatment 1. ZAŁOŻENIA TECHNOLOGICZNE OTRZYMYWANIA ŻELIWA O GWA- RANTOWANEJ UDARNOŚCI DO PRACY W NISKICH TEMPERATU- RACH W JAFAR S.A Z WYKORZYSTANIEM PIECA OBROTOWEGO Zapotrzebowanie na armaturę odlaną z żeliwa o podwyższonej, gwarantowanej udarności w zakresie niskich temperatur ( do -25 C ) jest potwierdzone zapytaniami od klientów przede wszystkim z Rosji.Żeliwo sferoidalne ferrytyczne jest odmianą wysokojakościowego żeliwa sferoidalnego najczęściej stosowaną w nowoczesnych konstrukcjach. Przedmiotem naszego rozwiązania są specjalne gatunki żeliwa sferoidalnego, o strukturze ferrytycznej i podwyższonej, gwarantowanej udarności w zakresie temperatur (poniżej -20 C).Aktualna norma dotycząca żeliwa sferoidalnego PN-EN 1563 przewi- 1 mgr inż., topienie@iod.krakow.pl 2 dr inż., tur@iod.krakow.pl 3 mgr inż., topienie@iod.krakow.pl 4 mgr inż., jafar@jafar.com.pl 141

2 duje dwa gatunki z gwarantowaną udarnością w niskich temperaturach GJS LT oraz EN-GJS LT). Tabela 1. Udarność gatunków żeliwa sferoidalnego w niskiej temperaturze Table 1. Impact resistance of ductile iron grades w temperaturze (-20 ± 2) C w temperaturze (-40 ± 2) C Symbol wartość indywidualna wartość średnia wartość indy- wartość średnia z 3 prób widualna z 3 prób EN-GJS LT EN-GJS LT W krajach zachodnich odmiany tego żeliwa z gwarantowaną udarnością w niskich temperaturach otrzymuje się w procesach metalurgicznych stosując materiały wsadowe wysokiej jakości, oraz zabiegi obróbki pozapiecowej ciekłego metalu.[1,3,4] Zaproponowano rozwiązanie z zastosowanie specjalnej obróbki cieplnej dla odlewów wytworzonych z żeliwa wytapianego w tym procesie. Poniżej przedstawiono szacunkowe zestawienie porównania kosztów materiałów wsadowych i O.C na wyprodukowanie 1 tonę odlewów żeliwa klasy EN-GJS LT lub LT w piecu obrotowym przy wsadzie składającym się z 60 % surówki, 20 % złomu stalowego i 20% złomu obiegowego żeliwa sferoidalnego. Tabela 2. Koszt materiałów wsadowych Table 2. Costs of charges Koszt w zł / Mg bez O.C z O.C Surówka SOREL 0,6 x 2300 = Surówka LS,LH - 0,6 x1950= 1170 Złom stalowy 0,20 x1000 = 200 0,2 x 1000 = 200 Złom żeliwa Zs 0,20 x 400 = 80 0,2 x 400 = 80 Koszt O.C - 50 RAZEM Przyjmując że koszty inne technologiczne (formowanie, zalewanie wybijanie śrutowanie szlifowanie ) są jednakowe, wyprodukowanie żeliwa o gwarantowanej udarności w proponowanym procesie technologicznym produkcji odlewów (piec obrotowy do wytopu żeliwa obróbka cieplna odlewów jest tańsze o około 12 %. Obecnie produkowane odlewy z żeliwa GGG40 (EN-GJS ) posiadają skład chemiczny:c-3,45-3,60%, Si 2,30-2,40%, Mn-0,08-010%, P-0,03-0,06%, Mg-0,04-142

3 0,06% oraz własności mechaniczne: Rm MPa, A %, HB Prace badawcze przeprowadzone w Instytucie Odlewnictwa w Krakowie oraz obróbka cieplna żeliwa sferoidalnego wyprodukowanego w odlewni ZD, potwierdziły możliwość stabilnego otrzymywania żeliwa gatunku EN-GJS LT oraz EN- GJS LT wg PN-EN 1563: 2000 [3,4]. Na podstawie tych prac i doświadczeń własnych Instytutu Odlewnictwa opracowano cykle obróbki cieplnej. Dla realizacji procesu specjalnej obróbki cieplnej w celu otrzymania wymaganych i stabilnych właściwości żeliwa, ustalono że powinien to być piec o działaniu okresowym, komorowy - nieprzelotowy z wysuwanym trzonem, o temperaturze znamionowej 950 do 1000 ºC oraz mieszczący masę wsadu netto ok kg. 2. WYKONANIE PRÓBNEJ PARTII ODLEWÓW I PRÓBEK Z ŻELIWA FERRYTYCZNEGO Zaprojektowano wybudowano i uruchomiono piec elektryczny typu CT2000EK1T1F współpracując z firmą Centrum Ceramiki & Technologii z siedzibą w Budzyniu. Wytopy próbnej partii odlewów i wlewków do badań do badań wykonano w piecu obrotowym z palnikiem gazowo-tlenowym o pojemności 3 t. Tabela 3. Wsad wytopów partii próbnej Table 3. Charge of the production batch Materiał Ilość [%] Surówka 40 do 60 % Złom obiegowy żeliwa sferoidalnego 20 do 40 % Złom stalowy 0 do 20 % Proces sferoidyzacji prowadzono na stanowisku wyposażonym w urządzenie do podawania drutów rdzeniowych sferoidyzujących i modyfikujących PD-52e. Tabela 4. Skład chemiczny otrzymanego żeliwa sferoidalnego Table 4. Chemical analysis of obtained ductile irons Oznaczenie Skład chemiczny, % wytopu C Si Mn P S Mg ZS /1 3,65 2,20 0,08 0,045 0,020 0,040 ZS /2 3,65 2,22 0,08 0,045 0,015 0,040 Z wytopionego żeliwa sferoidalnego zalano próbną partię odlewów korpusów pokryw i klin do zasuw gazowych DN40 DN300 oraz wlewki próbne oddzielnie lane (klin - opcja 2) g. normy PN-EN 1563.Odlewnictwo. Żeliwo sferoidalne. 143

4 3. PRÓBY TECHNOLOGICZNE OBRÓBKI CIEPLNEJ ŻELIWA SFERO- IDALNEGO Po wysuszeniu pieca i sprawdzeniu działania zespołów mechanicznych i sterowania pieca zaprogramowano trzy cykle obróbki ferrytyzującej. Wykresy przebiegu tych cykli przedstawiono na załączonych wykresach. Opracowano instrukcję obsługi oraz DTR. Próbę technologiczną obróbki cieplnej przeprowadzono na wsadzie składającym się z elementów armatury do gazu ( korpusy, pokrywy i kliny) oraz wlewki próbne z wytopu ZS/2 oznaczone W1 i W2. Obróbkę prowadzono wg cyklu zamieszczonego na poniższym wykresie. Rys. 1. Cykl wyżarzanie ferrytyzujące odlewów Fig. 1. Ferritize annealing cycle of castings 4. BADANIA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH I STRUKTURY ODLE- WÓW OTRZYMANYCH WG ZAŁOŻONEJ TECHNOLOGII Obróbkę cieplna przeprowadzono na odlewach do zaworów gazowych DN40- DN300 oraz wlewkach próbnych z wytopu ZS2 oznaczonych W1 i W2. Przeprowadzono badania: wytrzymałościowe- na próbkach z wlewka W1 i W2, udarności KV na próbkach z wlewka W1 i W2, struktury na próbkach wyciętych z korpusu zaworu DN150 po obróbce cieplnej. Uzyskane własności : R m MPa, A %, HB , KV: -20 C- 11 J -40 C -13 J, mikrostruktura : osnowa - ferryt 100%,grafit kulkowy VI A rozmieszczony regularnie wielkości 0,03-0,06mm - 50 %,grafit kulkowy nieregularny V 144

5 A rozmieszczony regularnie o wielkości 0,03-0,06 mmm- 50%, pozwalają stwierdzić, że zaplanowana obróbka cieplna zapewnia otrzymanie żeliwa: gatunku EN-GJS U-LT (wg DIN GGG 35.3)oraz gatunku EN-GJS U-LT (wg DIN GGG 400.3) Rys. 2. Struktura korpusu DN-150 Fig. 2. Microstructure of the DN-150 Wszystkie zawory wykonane z próbnej partii odlewów zgodnie z procedurą zostały przetestowane na stanowisku prób wodnej. W trakcie realizacji projektu i wdrożeni wykonano zasuwy do gazu do pracy w niskich temperaturach w ilości 105 sztuk w wielkościach DN-40 do DN-300 LITERATURA [1] Miller and Company: The ductile iron process -compendium IV/1972, Chicago 1972r. [2] Bondarenko S.J. Petriczenko A.M. -Wpływ składu chemicznego i warunków OC na kinematykę tworzenia austenitu w sferoidalnym żeliwie ferrytycznym. -Czer. Metallurgija 1982r. Nr 7 str 101 [3] Odlewnictwo XXI w. STAN AKTUALNY I KIERUNKI ROZWOJU METALURGII I ODLEWNICTWA STOPÓW ŻELAZA. Instytut Odlewnictwa, Kraków 2003 r. [4] J. Piaskowski, J. Stec Optymalny cykl wyżarzania ferrytyzujacego wysokojakościowego żeliwa sferoidalnego. Przegląd Odlewnictwa. Nr 12/78. Badania i prace rozwojowe wykonano w ramach projektu FSNT NOT nr ROW

6 PUTTING INTO INDUSTRIAL PRACTICE THE CAST IRON FIXTURES WITH GOOD IMPACT RESISTANCE WARRANTED IN LOW TEMPERA- TURES SUMMARY The works on the putting into industrial practice the ductile iron for application in low temperatures (-20 C to -40 C) has been presented. The technology of manufacturing the EN-GJS LT iron and the EN-GJS LT iron has been worked out. Co-operating with C.C.& T firm, the annealing furnace has been worked out and put in motion. The experimental castings and the heat treatment of the castings have been made. The batch of fittings, which passed all tests (leak proof test too) has been made. Recenzował: Prof. Zbigniew Górny 146