Kierownik projektu: dr inż. Bogdan Zdonek (Zakład Badań Procesów Surowcowych)

Zleceniodawca: Pioma-Odlewnia Sp.z o.o.

Zbadano możliwości produkcji w istniejących warunkach technicznych Odlewni PIOMA odlewów klasy A ze staliw stopowych, ujętych w specyfikacji materiałowej CMS-01, przeznaczonych dla firmy Varco, o składzie chemicznym zbliżonym do składu staliwa G18NiMoCr3-6, o udarności KV równej min. 42 J w temperaturze – 40 ^oC badanej na próbkach wzdłużnych.

Zakres pracy obejmował:

• analizę obecnej technologii wytapiania staliwa i obróbki cieplnej odlewów z ustalonego gatunku staliwa, w oparciu o dostarczone przez zamawiającego dane technologiczne, techniczne i wyniki badań właściwości mechanicznych obecnie wytwarzanych odlewów;
• opracowanie zmodyfikowanego składu chemicznego staliwa, założeń do technologii wytapiania i odlewania, pozwalającej na zwiększenie jego czystości oraz ciągliwości;
• opracowanie wstępnych założeń do technologii obróbki cieplnej odlewów z nowoopracowanego staliwa stopowego umożliwiającej uzyskanie odlewów o udarności KV-40 równej min. 42 J;
• opracowanie wytycznych do technologii wytapiania staliwa i obróbki cieplnej odlewów oraz nadzór technologiczny w czasie wytopów doświadczalnych i obróbki cieplnej odlewów;
• badania makrostruktury, mikrostruktury oraz wtrąceń niemetalicznych w odlewach z wytopów doświadczalnych.

W wyniku badań materiałowych wytopów przemysłowych stwierdzono, że:

1. Wprowadzona modyfikacja składu chemicznego staliwa pozwoliła na wyeliminowanie w odlewach dużych cząstek TiN, które były jedną z przyczyn ich niskiej udarności. Jednocześnie, zmodyfikowany skład chemiczny staliwa zapewnił wysoką hartowność staliwa, a tym samym uzyskanie po obróbce cieplnej struktury z dominującym udziałem wysoko odpuszczonego martenzytu.
2. Zastosowane zmiany w technologii wytapiania staliwa (zastosowanie wysokoglinkowego wyłożenia ogniotrwałego kadzi, zastosowanie syntetycznego żużla rafinacyjnego w kadzi oraz wprowadzenie modyfikacji wtrąceń niemetalicznych za pomocą obróbki ciekłego staliwa drutem zawierającym stop wapnia) umożliwiły znaczne zwiększenie czystości staliwa, zarówno pod względem rodzaju występujących wtrąceń, jak i ich wielkości oraz liczby.
3. Wprowadzone zmiany w zakresie składu chemicznego i technologii wytapiania staliwa pozwoliły na spełnienie wymagania firm Varco i Weatherford odnośnie do poziomu właściwości mechanicznych R_e- min. 861 MPa, R_m- min 930 MPa, A₄- min. 14,0%, Z- min. 45% i KV₂ w -40^oC min. 42 J.
4.  Zasugerowano istotne zmiany w technice i technologii pozapiecowej rafinacji staliwa i odlewania w celu istotnego obniżenia zawartości tlenu całkowitego oraz skurczowych pustek środkowych.