СПЛАВ ДЛЯ ТАРЕЛКИ ВОЛОКНООБРАЗОВАНИЯ Российский патент 2022 года по МПК C22C19/05 C03B37/04 

Настоящее изобретение относится к металлическому сплаву для применения при очень высокой температуре, в частности, пригодному для применения в процессе изготовления минеральной ваты путем волокнообразования из расплавленной минеральной композиции или, в более общем аспекте, для изготовления инструментов, обладающих хорошей механической прочностью при высокой температуре в окислительной среде, такой как расплавленное стекло, и к сплавам на основе никеля, пригодным для применения при высокой температуре, в частности, для изготовления изделий для плавки и/или переработки нагретого стекла или другого минерального материала, таких как элементы машин для производства минеральной ваты.

Одна из технологий получения волокна, известная как внутреннее центрифугирование, состоит в том, что обеспечивают непрерывное стекание жидкого стекла в блок из осесимметричных деталей, вращающихся с очень высокой скоростью относительно их вертикальной оси. Главная деталь, называемая "тарелкой", принимает стекло на стенку, называемую "полосой" и имеющую сквозные отверстия, через которые стекло проходит под действием центробежной силы, вытекая оттуда во все стороны в виде расплавленных нитей. Кольцевая горелка, расположенная над наружной частью тарелки и создающая нисходящий поток газа, который плотно окружает наружную стенку полосы, отклоняет эти нити вниз, осуществляя их вытягивание. Эти нити затем "затвердевают" в виде стекловаты.

Тарелка представляет собой инструмент волокнообразования, испытывающий высокую тепловую нагрузку (тепловые удары при запусках и остановках, а также установление температурного градиента температуры вдоль детали при стабильной работе), механическую нагрузку (центробежная сила, эрозия вследствие прохождения стекла) и химическую нагрузку (окисление и коррозия, обусловленные расплавленным стеклом и горячими газами, выходящими из окружающей тарелку горелки). Основными типами разрушения являются искажение формы вертикальных стенок в результате ползучести в горячем состоянии, появление горизонтальных или вертикальных трещин и износ волокнообразующих отверстий в результате эрозии, что требует полной замены этих элементов. Таким образом, образующий материал тарелки должен оставаться в течение достаточно длительного времени производства (или времени волокнообразования) устойчивым к перечисленным воздействиям для того, чтобы отвечать техническим и экономическим условиям процесса. С этой целью изыскиваются материалы, обладающие определенной пластичностью, сопротивлением ползучести и стойкостью к коррозии под действием расплавленного стекла и окислению при высокой температуре.

Традиционными материалами для изготовления таких инструментов являются суперсплавы на основе никеля, упроченные выделением карбидов. Такие сплавы описаны, например, в FR 2675818. Настоящее изобретение направлено на создание сплавов на никелевой основе, подвергнутых дополнительному улучшению, которое в конечном итоге позволяет увеличить срок службы инструмента, изготовленного из указанного сплава, особенно выполненной из такого сплава тарелки волокнообразования. За счет этого сплав согласно настоящему изобретению имеет очень высокие сопротивление ползучести и стойкость к коррозии и/или окислению, в конечном итоге позволяющие достичь такого увеличенного срока службы.

Более конкретно, объектом настоящего изобретения является сплав, состоящий из следующих элементов в пропорциях, указанных в мас.% процентах сплава (включая предельные значения):

Cr 20-35% Fe 0-6% W 3-8% Nb 0,5-3% Ti 0-1% C 0,4-1% Co 0-3% Si 0,1-1.5% Mn 0,1-1%

остальное составляют никель и неизбежные примеси.

Для целей настоящего изобретения "неизбежные примеси" означают, что рассматриваемые элементы не присутствуют в составе сплава намеренно, а попадают в него в виде примесей, присутствующих по меньшей мере в одном из основных элементов сплава (или, по меньшей мере, в одном из предшественников указанных основных элементов).

Предлагаемый сплав отличается от сплавов на никелевой основе, обычно используемых для таких применений, в частности тем, что он содержит карбиды ниобия (NbC) и, необязательно, карбиды титана (TiC), а также ограниченное количество железа, или даже не содержит железа, или содержит железо исключительно в виде неизбежных примесей.

В упомянутой выше заявке на патент FR2675818 указано, что в сплавах на никелевой основе необходимое количество железа составляет от 7 до 10%, чтобы повысить стойкость к коррозии в расплавленном стекле, в частности, серосодержащими соединениями, присутствующими в указанном расплавленном стекле. Весьма неожиданно оказалось, что композиции сплавов согласно настоящему изобретению, то есть имеющие долю железа намного ниже указанной выше (или даже совсем не содержащих железо или содержащих железо только в виде неизбежных примесей), имеют лучшие свойства, чем известные сплавы, и, в частности, срок службы тарелок, изготовленных из такого сплава, оказался больше, что будет продемонстрировано в дальнейшем описании на предоставленных примерах.

Среди элементов, входящих в состав сплава, можно особо отметить (все процентные значения приводятся от общей массы сплава) следующие:

Никель является основным элементом сплавов согласно изобретению и составляет более 50% от веса сплава. Содержание никеля предпочтительно больше или равно 52% или даже больше или равно 54%. Еще более предпочтительно, содержание никеля больше 55% или даже больше или равно 56%. Еще более предпочтительно, содержание никеля меньше или равно 65%, или даже меньше или равно 63%, или даже меньше или равно 62%. Наиболее предпочтительно сплав может содержать от 55,5 до 60 мас.% никеля или даже от 56 до 60 мас.% никеля.

Углерод является важным компонентом сплава, необходимым для образования выделений карбида металла. В частности, содержание углерода напрямую определяет количество карбидов, присутствующих в сплаве. Для получения минимального желаемого упрочнения, углерод составляет по меньшей мере 0,4 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 0,5 мас.%, но предпочтительно ограничен максимум 1 мас.%, предпочтительно максимум 0,9 мас.% или даже максимум 0,8 мас.%, чтобы избежать того, что сплав станет твердым и трудным в обработке из-за слишком большой плотности упрочнений. Отсутствие пластичности сплава при таком содержании препятствует приспособлению сплава к вынужденной деформации (например, термического происхождения) без разрывов и достаточному сопротивлению росту трещин. Сплав может очень предпочтительно содержать от 0,6 до 0,7 мас.% углерода. В частности, сплав согласно изобретению, который продемонстрировал очень хорошие характеристики в описанном выше аспекте, содержит от 0,55 до 1 мас.% углерода.

Хром способствует внутренней механической прочности матрицы, в которой он находится частично в виде твердого раствора, и в определенных случаях также в виде карбидов, по существу типа Cr₂₃C₆, в тонкой дисперсии внутри зерен, где они способствуют сопротивлению межзеренной ползучести, или в виде карбидов типа Cr₇C₃ или Cr₂₃C₆, находящихся на границах зерен, что препятствует скольжению зерна по зерну, также способствуя межзеренному упрочнению сплава. Хром повышает сопротивление коррозии как предшественник оксида хрома, образующего защитный слой на поверхности, открытой воздействию окислительной среды. Следовательно, для образования и сохранения этого защитного слоя необходимо минимальное количество хрома. Однако слишком большое содержание хрома пагубно для механической прочности и стойкости при повышенных температурах, так как оно приводит к слишком высокой твердости и к чрезмерно низкой способности к удлинению под нагрузкой, не совместимой с высокотемпературными напряжениями. Предпочтительно, содержание хрома в сплаве, применимом согласно изобретению, больше или равно 22%, или даже больше или равно 25%, или даже больше или равно 28%. Предпочтительно, чтобы содержание хрома в сплаве, применимом согласно изобретению, было меньше или равно 32%, или даже меньше или равно 30%.

Наиболее предпочтительно, сплав может содержать от 28 до 30 мас.% хрома.

Согласно экспериментам, выполненным заявителем, ниобий, как и титан, по-видимому, повышает механическую прочность сплава, в частности, сопротивление ползучести, при высокой температуре, например, выше 1000°C или даже выше 1040°С. Это обусловлено тем, что карбиды хрома имеют свойство растворяться при температурах выше 1000°C. Присутствие карбидов ниобия и карбидов титана, более устойчивых при высокой температуре, чем карбиды хрома, позволяет обеспечить механическую прочность сплава при высокой температуре. Кроме того, миграция хрома на поверхности с образованием защитного слоя хрома, необходимого для сопротивления коррозии, вызывает локальное уменьшение содержания хрома на поверхности и, следовательно, исчезновение карбидов Cr₇C₃ и Cr₂₃C₆. Присутствие карбидов NbC способствует сохранению механических свойств при исчезновении карбидов хрома. Содержание ниобия предпочтительно больше или равно 0,6% или даже больше или равно 0,7%. Еще более предпочтительно, чтобы содержание ниобия было меньше или равно 2,5%, или даже меньше или равно 2%, или даже меньше или равно 1,5%, и очень предпочтительно менее 1,2% или даже менее 1,15%.

Наиболее предпочтительно сплав может иметь содержание ниобия в интервале от 0,8 до 1,2 мас.%.

Определенная доля титана также может способствовать повышению механической прочности сплава при высокой температуре благодаря образованию карбидов титана. Однако было замечено, что присутствие титана может отрицательно сказаться на стойкости сплава к окислению. Таким образом, содержание титана предпочтительно составляет менее 0,5% или даже менее 0,4 мас.%. В особенно предпочтительном варианте сплав не содержит титана, кроме как в виде неизбежной примеси, то есть его содержание составляет менее 0,1 мас.% или даже менее 0,05% мас.% или даже менее 0,01 мас.% сплава.

Массовое соотношение (Nb+Ti)/C согласно изобретению предпочтительно составляет от 1 до 2, более предпочтительно от 1,5 до 2. Массовое соотношение (Nb+Ti)/C согласно изобретению составляет, в частности, от 1,5 до 2,4,

Вольфрам также способствует, вместе с другими металлами, присутствующими в сплаве и упомянутыми ранее, повышению твердости сплава и его сопротивления ползучести.

Вольфрам присутствует в количестве больше или равном 3 мас.%, более предпочтительно, больше или равном 4 мас.%, или даже больше или равном 5 мас.% от веса сплава. Вольфрам предпочтительно присутствует в количестве, меньшем или равном 7%, более предпочтительно, еще меньшем или равном 6 мас.% от веса сплава.

Сплав может содержать, например, от 3 до 8 мас.%, от 4 до 7 мас.% и очень предпочтительно от 5 до 6 мас.% вольфрама.

Кобальт может присутствовать в сплаве в виде твердого раствора с никелем. Он очень часто используется в области жаропрочных сталей в тугоплавких сплавах, поскольку известно, что такой твердый раствор способствует сопротивлению коррозии и механической прочности всего сплава. Однако, поскольку кобальт является дорогостоящим элементом, согласно изобретению его намеренно ограничивают и он присутствует в количестве менее 3 мас.%, или даже менее 2 мас.%, или даже менее 1 мас.% сплава. Хотя присутствие достаточного количества кобальта считается необходимым в тугоплавких сплавах, содержащих никель, для стабилизации последнего, заявитель неожиданно обнаружил, что в конкретном случае сплава, являющегося объектом настоящего изобретения, можно ограничить его содержание, насколько это возможно, в частности, ограничить присутствие кобальта только в виде неизбежных примесей. В большинстве случаев испытания, проведенные заявителем, показали, что кобальт, тем не менее, практически всегда присутствует в сплаве в виде неизбежной примеси в количестве не менее 0,3 мас.%, а чаще всего не менее 0,5 мас.% или даже не менее 0,7 мас.%. Тем не менее, процентное содержание кобальта в сплаве менее 0,3 мас.% или даже менее порога обнаружения, также следует рассматривать как включенное в контекст изобретения.

Как отмечалось выше, в настоящем изобретении также ограничено количество железа, считающегося важным элементом в документе FR2675818. Содержание железа предпочтительно меньше или равно 5 мас.%, или даже меньше или равно 4,5 мас.%, или даже меньше или равно 4 мас.%.

Согласно одному варианту осуществления изобретения содержание железа больше или равно 1 мас.%, или даже больше или равно 2 мас.%, или даже больше или равно 3 мас.%. Согласно другому варианту осуществления изобретения железо может присутствовать только в виде неизбежных примесей.

Согласно еще одному возможному варианту содержание железа составляет от 4 до 6 мас.%.

В сплаве могут предпочтительно содержаться другие элементы в очень незначительных количествах. В частности, он содержит:

кремний в качестве восстановителя расплавленного металла при плавке и отливке сплава, предпочтительно в количестве менее 1,1 мас.%, или даже менее 0,9 мас.%, или даже менее 0,8 мас.%;

марганец, также в качестве восстановителя, предпочтительно в количестве менее 0,9 мас.% или даже менее 0,6 мас.%.

Суммарное содержание других элементов, введенных в качестве примесей с основными компонентами сплава ("неизбежные примеси"), предпочтительно составляет менее 2 мас.% или даже менее 1 мас.% сплава.

Среди возможных и обычных неизбежных примесей можно отметить серу или фосфор. Их отдельно взятое количество обычно не превышает 0,05 мас.% в сплавах согласно изобретению.

Сплав согласно настоящему изобретению также отличается от некоторых сплавов на никелевой основе, обычно используемых для создания тарелок волокнообразования, тем, что он не содержит алюминия, кроме как в виде неизбежной примеси, то есть менее 0,1%, или даже менее 0,05%, или даже менее 0,01 мас.%. Дело в том, что было замечено, что присутствие алюминия в сплаве, даже в небольшом количестве, порядка 0,1 мас.%, может значительно ухудшить его коррозионную стойкость к расплавленному стеклу.

Сплав согласно изобретению также не содержит молибден, за исключением неизбежных примесей, то есть он может содержать менее 0,1мас.%, или даже менее 0,05мас.% или даже менее 0,01мас.% молибдена. Это обусловлено тем, что, хотя известно, что молибден придает сплавам на никелевой основе высокую стойкость к коррозии, было замечено, что даже при низком содержании молибден может значительно ухудшить их стойкость к окислению.

В одном конкретном варианте осуществления сплав согласно изобретению содержит в процентах по массе:

Cr 22-31%, предпочтительно 28-30%,

Fe 0-6%, предпочтительно3-4%,

W 4-7%, предпочтительно 5-6%,

Nb 0,5-3%, предпочтительно 0,8-1.2%,

Ti 0-0,5%, предпочтительно 0,1-0,3%,

C 0,45-0,9%, предпочтительно 0,6-0,7%,

Co менее 3%, предпочтительно менее 1%,

Si менее 1.1%, предпочтительно 0,6-0,8%,

Mn менее 0,8%, предпочтительно 0,5-0,7%,

а остальное составляют никель и неизбежные примеси. В частности, никель может предпочтительно присутствовать в количестве от 54 до 62 мас.% и, в частности, от 55 до 60 мас.%.

Сплавы, применяемые согласно изобретению, которые содержат высокоактивные элементы, могут быть получены путем отливки, в частности, путем индукционной плавки в атмосфере, которая является по меньшей мере частично инертной, и путем литья в песчаные формы.

При необходимости за литьем может следовать термическая обработка.

Также объектом изобретения является способ изготовления изделия путем отливки с применением сплавов, описанных выше в качестве объекта изобретения.

Способ обычно содержит этап соответствующей термической обработки, позволяющей получать вторичные карбиды и делать возможным их однородное распределение в металлической основе, как описано в FR 2675818. Термическую обработку предпочтительно ведут при температуре менее 1000°С или даже менее 950°C, например, от 800°C до 900°C, в течение по меньшей мере 5 часов или даже по меньшей мере 8 часов, например от 10 до 20 часов.

Способ может включать в себя по меньшей мере один этап охлаждения после литья и/или после или во время термической обработки, например, путем охлаждения на воздухе, в частности, с возвратом к температуре окружающей среды.

Сплавы, являющиеся объектом изобретения, могут применяться для изготовления деталей любого сорта, механически нагружаемых при высокой температуре и/или вынужденных работать в окислительной или коррозионной среде. Другими объектами изобретения являются также изделия, изготовленные из сплава согласно изобретению, в частности, путем отливки.

Из таких применений можно назвать изготовление изделий, пригодных для выплавки или переработки горячего стекла, например, тарелок волокнообразования для изготовления минеральной ваты.

Таким образом, объектом изобретения является способ изготовления минеральной ваты путем внутреннего центрифугирования, при котором поток расплавленного минерального материала разливают в тарелку волокнообразования по предыдущему пункту, на периферийной полосе которой выполнено множество сквозных отверстий, из которых выходят нити расплавленного минерального материала, которые затем вытягивают в вату под действием газа, отличающийся тем, что температура минерального материала в тарелке составляет по меньшей мере 900°C, или даже по меньшей мере 950°C, или по меньшей мере 1000°C, или даже минимум 1040°C, и тем, что тарелка волокнообразования состоит из сплава, охарактеризованного выше.

Таким образом, сплавы согласно изобретению позволяют получать волокно из расплавленного минерального материала, имеющего температуру ликвидуса (T_liq) 800°C или выше, например, 850°C, или даже от 900°C до 1030°C, или даже 1000°C, или даже 950°C.

Состав минерального волокнообразующего материала не имеет особых ограничений при условии, что из него можно получить волокно путем внутреннего центрифугирования. Он может варьироваться в зависимости от требуемых свойств получаемых минеральных волокон, например биорастворимости, огнестойкости или теплоизоляционных свойств. Волокнообразующий материал предпочтительно представляет собой композицию стекла натрий-кальций-кремнезем-боратного типа. В частности, он может иметь состав, включающий в себя следующие компоненты в массовых долях, определяемых следующими пределами:

SiO₂ 35-80%,

Al₂O₃ 0-30%,

CaO+MgO 2-35%,

Na₂O+K₂O 0-20%,

при этом следует понимать, что

SiO₂+Al₂O₃ находится в интервале от 50 до 80 мас.%, а Na₂O+K₂O+B₂O₃ - в интервале от 5 до 30 мас.%.

Волокнообразующий материал может, в частности, иметь следующий состав в процентах по массе:

SiO₂ 50-75%,

Al₂O₃ 0-8%,

CaO+MgO 2-20%,

Fe₂O₃ 0-3%,

Na₂O+K₂O 12-20%,

B₂O₃ 2-10%.

Волокнообразующий материал может быть приготовлен из чистых компонентов, но обычно его получают путем плавления смеси природных исходных материалов, содержащих различные примеси.

Хотя изобретение было описано главным образом в контексте изготовления минеральной ваты, оно может быть применено в стекольной промышленности для изготовления деталей или вспомогательного оборудования для печей, фильер или фидера, в частности, для производства пряжи из текстильного стекловолокна, упаковочного стекла и т.п.

Помимо стекольной промышленности изобретение может применяться для производства самых различных изделий, когда они должны обладать высокой механической прочностью в окислительной и/или коррозионной среде, в частности, при высокой температуре.

Представленные ниже примеры, которые никоим образом не ограничивают композиции согласно изобретению или условия использования тарелок волокнообразования согласно изобретению, иллюстрируют преимущества настоящего изобретения.

ПРИМЕРЫ:

Расплавленное загрузочное сырье состава I1 (согласно изобретению) и C1 (согласно FR 2675818), которые представлены в таблице 1, получают путем индукционной плавки в инертной атмосфере (в частности, в аргоне), и затем формуют путем простого литья в песчаную форму. В таблице 1 показаны массовые процентные доли каждого элемента сплава, при этом остаток до 100% состоит из никеля и неизбежных примесей.

Таблица 1

I1 C1 Cr 27,1 27,5 Fe 5,45 7 W 5,83 7,2 Nb 0,86 - Ti 0,14 - C 0,62 0,67 Co 0,78 0,80 Si 0,79 0,75 Mn 0,70 0,75

*необязательно присутствует в виде неизбежной примеси.

За литьем следует термическая обработка для выделения вторичных карбидов при 865°C в течение 12 часов, завершающаяся охлаждением на воздухе до температуры окружающей среды.

Таким способом были изготовлены слитки размером 200×110×25 мм.

Затем оценивались сопротивление ползучести, окислению и коррозии сплавов I1 и C1.

Сопротивление ползучести определяли в испытаниях на ползучесть при растяжении на опытных образцах длиной 30,0 мм, шириной 8,0 мм и толщиной 2,0 мм. Испытания проводились при 1000°C (нормальная рабочая температура тарелки), под нагрузкой 45 МПа (соответствующей нормальной нагрузке тарелки), 63 МПа (соответствующей предельной нагрузке тарелки) и 100 МПа. В таблице 2 показана скорость ползучести (во вторичном режиме) в мкм/ч.

Стойкость к окислению зависит, с одной стороны, от кинетики окисления сплава, а с другой стороны, от качества адгезии оксидного слоя, образующегося на поверхности сплава. Это связано с тем, что плохая адгезия оксидного слоя к поверхности сплава ускоряет окисление последнего: при отделении оксидного слоя неокисленная поверхность сплава подвергается прямому воздействию кислорода воздуха, что приводит к образованию нового оксидного слоя, способного, в свою очередь, отслаиваться, что приводит к распространению окисления. С другой стороны, когда оксидный слой остается сцепленным с поверхностью сплава, он образует барьерный слой, который ограничивает, а на самом деле даже останавливает, развитие окисления. Константы скорости окисления Kp, выраженные в г·см^-2·с^-1/2, были вычислены по наблюдениям увеличения веса в результате окисления образцов, помещенных при 1000°C в течение 50 часов в печь, оборудованную микровесами под потоком воздуха. Эти константы показаны в г·см^-2·с^-1/2 в таблице 2.

Испытания на сопротивление коррозии проводились с использованием трехэлектродной сборки, электроды которой были погружены в родиево-платиновый тигель, содержащий расплавленное стекло. Родиево-платиновый тигель используется в качестве противоэлектрода. Электродом сравнения обычно является стабилизированный циркониевый электрод с подачей воздуха. Цилиндрические образцы исследуемых сплавов, подвергнутые термической обработке на воздухе при 1000°C в течение 2 ч, прочно скрепляли с помощью циркониевого клея с глиноземной оболочкой для образования рабочего электрода. Такой образец, являющийся рабочим электродом, прикрепляли к вращающейся оси, чтобы воплотить фрикционное воздействие стекла на поверхность сплава, и погружали в расплавленное стекло при 1000°C (состав в процентах по массе: SiO₂ 65,6; Al₂O₃ 1,7; Na₂O 16,4; K₂O 0,7; CaO 7,4; MgO 3,1; B₂O₃ 4,8). Стойкость сплавов к коррозии стеклом определяли путем измерения поляризационного сопротивления (Rp). Для измерения коррозионного потенциала (Ec) между рабочим электродом и противоэлектродом не подается ток, а потенциал, измеренный между рабочим электродом и электродом сравнения, является потенциалом пары металл/стекло при данной температуре. Эта термодинамическая информация позволяет определить коррозионные реакции и пассивный характер исследуемого металла. Поляризационное сопротивление (Rp) измеряли путем периодического изменения электрического потенциала вблизи потенциала E_c и измерения получаемого изменения плотности тока. Наклон кривой ток/потенциал, записанной в этом интервале, обратно пропорционален Rp. Чем выше Rp (выраженное в Ом⋅см²), тем более устойчив к коррозии данный материал, а скорость разрушения обратно пропорциональна Rp. Таким образом, определение Rp позволяет получить сравнительную оценку скорости коррозии сплавов.

Таблица 2

I1 C1 Ползучесть
мкм/ч 45 МПа 0,38 0,72 63 МПа 1.03 2,48 100 МПа 32,51 54,47 Солидус T_{Солидус} (°C) 1292 1288 Окисление Константа скорости Kp
(г·см^-2·с^-1/2) 8,7×10^-12 5,5×10^-12 Коррозия Поляризационное сопротивление Rp
(Ом/см²) 770±15% 870±15%

Сравнив данные, представленные в таблице 2, можно заметить, что для сплава I1 согласно изобретению наблюдается значительно лучшее сопротивление ползучести по сравнению со сплавом С1 и сопротивление коррозии и окислению по существу эквивалентное этим свойствам сплава С1. Более того, стабильность карбидов NbC во время процесса миграции хрома позволяет сохранять механические свойства, необходимые для хорошей устойчивости материала, что будет полностью подтверждено при анализе результатов применения этого сплава для тарелок волокнообразования.

Затем были сформированы тарелки волокнообразования диаметром 400 мм и 600 мм из известного сплава С1 и сплава I1 согласно изобретению, соответственно.

Эти тарелки были изготовлены путем индукционной плавки в атмосфере инертного аргона: был приготовлен расплавленный загрузочный материал выбранного состава (т.е. I1 или C1, см. таблицу 1 выше), который затем сформован путем простого литья в песчаные формы.

За литьем последовала термическая обработка в течение 12 часов при 865°C для выделения вторичных карбидов. После этой обработки была выполнена закалка обдувкой воздухом.

Таким образом, из двух сплавов были изготовлены серии тарелок волокнообразования диаметром 400 мм и 600 мм.

Емкость сформованных таким образом тарелок оценивалась при волокнообразовании с получением стекловаты. В частности, тарелки помещались в производственную линию для получения волокон из стекла следующего состава (в мас.%):

SiO₂ Al₂O₃ (B₂O₃) CaO MgO Na₂O K₂O Другие 65,3 2,1 4,5 8,1 2,4 16,4 0,7 0,5

Это стекло имеет температуру ликвидуса 900°C.

Тарелки использовались до остановки, вызванной их повреждением, которое было заметно по видимому износу указанной тарелки или по ухудшению качества производимого волокна.

Срок службы тарелок показан в таблице 3. Результаты представлены в тоннах волокнистого материала до разрушения тарелки. Результаты, представленные в таблице 3, показывают средние значения, полученные для по меньшей мере трех тарелок из каждой категории.

Таблица 3

Состав
тарелки
Диаметр
тарелки Сплав C1
(сравнительный) Сплав I1
(изобретение) 170 тонн 225 тонн 303 тонн 381 тонн

Из таблицы 3 видно, что тарелки, изготовленные из сплавов согласно изобретению, всегда имеют самый большой срок службы при сопоставимых условиях использования.

Изобретение относится к металлургии, а именно к сплаву на основе никеля, пригодному для применения при производстве минеральной ваты. Сплав на основе никеля, пригодный для применения при производстве минеральной ваты, содержит, мас.%: Cr от 20 до 35, Fe от более 3 до 6, W от 3 до 8, Nb от 0,5 до 3, Ti от 0 до 1, C от 0,4 до 1, Co от 0 до 3, Si от 0,1 до 1,5, Mn от 0,1 до 1, остальное составляют никель и неизбежные примеси. Также заявлены деталь устройства для переплавки и/или переработки стекла, деталь устройства для изготовления минеральной ваты и тарелка волокнообразования для изготовления минеральной ваты, изготовленные из указанного сплава на основе никеля путем отливки. Способ изготовления минеральной ваты путем внутреннего центрифугирования включает разливку потока расплавленного минерального материала в тарелку волокнообразования, на периферийной полосе которой выполнено множество сквозных отверстий, из которых обеспечивают выход нитей расплавленного минерального материала и затем вытягивание их в вату под действием газа, при этом температура минерального материала в тарелке составляет по меньшей мере 1000°C. Обеспечивается высокая прочность в окислительной среде, такой как расплавленное стекло. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Сплав на основе никеля, пригодный для применения при производстве минеральной ваты, содержащий, мас.%:

Cr от 20 до 35

Fe от более 3 до 6

W от 3 до 8

Nb от 0,5 до 3

Ti от 0 до 1

C от 0,4 до 1

Co от 0 до 3

Si от 0,1 до 1,5

Mn от 0,1 до 1,

остальное составляют никель и неизбежные примеси.

2. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что он содержит менее 0,5 мас.% Ti, предпочтительно менее 0,4 мас.% Ti.

3. Сплав по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он содержит от 0,6 до 0,9 мас.% углерода, предпочтительно от 0,6 до 0,7 мас.% углерода.

4. Сплав по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что отношение (Nb+Ti)/C составляет от 1 до 2, предпочтительно от 1,5 до 2.

5. Сплав по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что он содержит от 22 до 32 мас.% хрома, предпочтительно от 28 до 30 мас.% хрома.

6. Сплав по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что он содержит от более 3 до 4 мас.% железа.

7. Сплав по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что он содержит от 4 до 6 мас.% железа.

8. Сплав по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что он содержит от 0,6 до 2,0 мас.% ниобия, предпочтительно от 0,8 до 1,2 мас.% ниобия.

9. Сплав по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что он содержит от 4 до 7 мас.% вольфрама, предпочтительно от 5 до 6 мас.% вольфрама.

10. Сплав по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он содержит менее 2 мас.% кобальта и предпочтительно менее 1 мас.% кобальта.

11. Сплав по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что он содержит от 55 до 65 мас.% никеля, предпочтительно от 56 до 62% никеля.

12. Сплав по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что он содержит менее 1,1 мас.% кремния.

13. Деталь устройства для переплавки и/или переработки стекла, изготовленная из сплава на основе никеля по любому из пп. 1-12 путем отливки.

14. Деталь устройства для изготовления минеральной ваты, изготовленная из сплава на основе никеля по любому из пп. 1-12 путем отливки.

15. Тарелка волокнообразования для изготовления минеральной ваты, выполненная из сплава на основе никеля по любому из пп. 1-12 путем отливки.

16. Способ изготовления минеральной ваты путем внутреннего центрифугирования, включающий разливку потока расплавленного минерального материала в тарелку волокнообразования по п. 15, на периферийной полосе которой выполнено множество сквозных отверстий, из которых обеспечивают выход нитей расплавленного минерального материала и затем вытягивание их в вату под действием газа, при этом температура минерального материала в тарелке составляет по меньшей мере 1000°C.