Повышение коррозионной стойкости литых чугунных изделий в условиях высокотемпературной газовой коррозии

• Автор: Шиманский, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 106 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1 Литературный обзор
11 Поведение чугуна в условиях высокотемпературной 1'азовой
коррозии
1.2 Защита литых чугунных изделий от коррозии
1.3 Эмалирование чугунных отливок и нанесение композиционных
покрытий
2 Методика проведения экспериментов
2.1 Исследование газовой коррозии чугуна -’7
2.2 Исследование элементного и фазового состава образцов
2.3 Оп тический анализ микроструктуры
2.4 Исследование теплофизических свойств

3 Экспериментальная часть
3.1 Исследование коррозии серого чугуна под действием анодных

газов в условиях электролиза
3.1.1 Образование анодных газов в электролизере Содерберга
3.1.2 Коррозия чугунных секций газосборного колокола под

действием анодных газов
3.2 Влияние легирования на коррозионную стойкость чугунных
отливок
3.2.1 Термодинамический анализ коррозионной стойкости чугунов
легированных кремнием и алюминием
3.2.2 Исследование коррозии чугуна, легированного алюминием, в

среде анодных газов
3.3 Исследование и разработка состава эмалей, стойких в газовой среде электролизера, и технологии их формирования на отливках непосредственно в процессе литья чугунных изделий
3.3.1 Термодинамика взаимодействия компонентов эмалей с
анодными газами
3.3.2 Разработка способа формирования покрытия на поверхности 75 чугунных отливок
3.3.3 Исследование свойств и опытно-промышленные испытания 80 литых изделий из чугуна с антикоррозионным покрытием
3.3.4 Влияние дисперсности исходных компонентов эмалевой массы
на свойства защитного покрытия на поверхности чугунных отливок
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

Приложение: Акт внедрения в учебный процесс результатов НИР Приложение: Акт опытно-промышленных испытаний

ВВЕДЕНИЕ
Литые изделия из чугуна, применяемые в химико-металлургическом производстве, тигли, изложницы, ковши, детали доменных печей, коксохимического оборудования и др. [1] подвергаются газовой коррозии под воздействием агрессивных компонентов среды, разрушаются и выходят из строя.
Особенно остро данная проблема ощущается в алюминиевой отрасли, так как процесс получения алюминия путем электролиза сопровождается образованием химически активных анодных газов (СО, С02, НР, Я02) и продуктов испарения электролита (№АПТ4, НР) [2]. Электролизеры Содерберга для сбора и эвакуации анодных газов оборудованы системой газоотсоса, наиболее важным элементом которой является газосборный колокол (ГСК), состоящий из металлических секций, отлитых из серого чугуна. ГСК при температурах до ~ 973 К подвергается газовой коррозии под воздействием кислорода, водяных паров и анодных газов. Вследствие этого в процессе работы электролизера чугунные секции разрушаются. Продукты разрушения поступают в электролит, в итоге снижается сортность алюминия и, соответственно, его цена.
Одним из основных методов повышения коррозионной стойкости чугуна является его легирование Сг, №, Си, А1 и др. Вместе с тем использование легированных чугунов в металлургии алюминия сдерживается высокой твердостью и, как следствие, сложностью механической обработки изделий, более высокой стоимостью при содержании добавок > 10 масс. %, существенным ухудшением литейных свойств металла при легировании и, более всего, недостаточной изученностью поведения легированных чугунов в газовой среде электролизера.
Антикоррозионные свойства легированного чугуна являются следствием образования на его поверхности тугоплавкой и плотной оксидной пленки, препятствующей доступу агрессивных газов к поверхности металла.

На рисунке 1.14 приведены данные по коррозионной стойкости покрытий в солевой среде.
* &Л 1 1.1 2.
?.: дай
а — подложка; б - АЬОз-'ПСЬ; в - Сг3С2-№Сг Рисунок 1.14- Кривые изменения массы образцов 179 ]
Металлокерамическим покрытиям присуща недостаточная коррозионная стойкость, так как коррозия будет идти на границе армирующая частица-металл и но металлу - менее коррозионно-стойкой фазе.
На основе анализа литературы и патентных источников можно заключить следующее:
- отливки из серого чугуна имеют низкую коррозионную стойкость в высокотемпературной среде анодных газов алюминиевого электролизера;
- для защиты литых чугунных изделий, наряду с объемным легированием элементами, образующими на поверхности химически стойкую защитную пленку, разработаны методы поверхностного легирования с применением порошкообразных ферросплавов, наносимых в виде специальной смеси на поверхность литейной формы;
- известны способы нанесения защитных эмалевых и металлокерамических слоев на чугунные отливки.
Вместе с тем, применение легированных чугунов и чугунных отливок с защитными покрытиями сдерживают следующие факторы 1801:
- недостаточная изученность коррозии легированных чугунов в среде анодных газов и противоречивый характер имеющихся данных;