CS243263B1

CS243263B1 - Steel for the production of components resistant to the aggressive environment of molten salts

Info

Publication number: CS243263B1
Application number: CS848220A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Kordula; Vladimir Zelnicek
Original assignee: Miroslav Kordula; Vladimir Zelnicek
Priority date: 1984-10-29
Filing date: 1984-10-29
Publication date: 1986-06-12
Also published as: CS822084A1

Abstract

Ocel pro výrobu součástí odolávajících agresivnímu prostředí roztavených solí při teplotách 1 200 °C a výše, zejména ochranných pouzder termočlánků používaných pro měření a kontrolu teploty, např. roztavených solných lázní. Ocel podle vynálezu se vyznačuje tím, že obsahuje v hmotnostním množství 0,03 až 0,09 % uhlíku, max. 1,5 % manganu, max. 1,0 % křemíku, 20,0 až 23,0 procent chrómu, 31,0 až 35,0 % niklu 0,20 až 0,60 % titanu, 0,20 až 0,60 % hliníku, max. 0,035 % fosforu a max. 0,015 % síry a zbytek do 100 % železoSteel for the production of components resistant to the aggressive environment of molten salts at temperatures of 1,200 °C and above, in particular protective housings of thermocouples used for temperature measurement and control, e.g. molten salt baths. The steel according to the invention is characterized in that it contains by weight 0.03 to 0.09% carbon, max. 1.5% manganese, max. 1.0% silicon, 20.0 to 23.0% chromium, 31.0 to 35.0% nickel, 0.20 to 0.60% titanium, 0.20 to 0.60% aluminum, max. 0.035% phosphorus and max. 0.015% sulfur and the remainder up to 100% iron

Description

Vynález se týká oceli pro výrobu součástí odolávajících agresivnímu prostředí roztavených solí při teplotách 1 200 °C a výše, zejména ochranných pouzder termočlánků používaných pro měření a kontrolu teploty, např. roztavených solných lázní.The invention relates to steel for the production of components resistant to the aggressive environment of molten salts at temperatures of 1200 ° C and above, in particular protective housings of thermocouples used for temperature measurement and control, eg molten salt baths.

Roztavené solné lázně se užívají pro přesný ohřev ocelí, zvláště nástrojářských, před kalením. Teplota lázní dosahuje hodnoty až 1 200 °C a výše a požadavek na přesnost je +5 °C od jmenovité teploty lázně. Sůl používaná pro tento účel obsahuje chlorid barnatý a borax.Molten salt baths are used to accurately heat steels, especially tool steels, before quenching. The bath temperature reaches values up to 1200 ° C and above and the accuracy requirement is + 5 ° C from the nominal bath temperature. The salt used for this purpose contains barium chloride and borax.

V současné době se pro kontrolu a řízení pecí s odporově ohřívanou roztavenou solnou lázní používá ponorných termočlánků, uložených v ochranných pouzdrech. Dosud se používají ochranná pouzdra z různých materiálů, které ale nedosahují po třebné životnosti. Životnost ochranného pouzdra z čistého železa při teplotě roztavené solné lázně 1 200 °C činí maximálně 24 hodin. Životnost dosud používaných ocelových ochranných pouzder dosahuje 30 až 60 hodin. Tuto nízkou životnost ochranných pouzder termočlánků, ponořených do roztavených solí, způsobuje jednak rozpouštění materiálu v roztavené solné lázni a jednak difúze v soli obsažených prvků do materiálu ochranného pouzdra. Pro zmírnění uvedených jevů a zpomalení pochodu koroze se používá katodická ochrana kovových materiálů ochranných pouzder. Tato ochrana zvyšuje životnost ochranných pouzder o 30 až 60 %, avšak po této době je ochranné pouzdro zcela znehodnoceno, a to zároveň s vestavěným termočlánkem. Hlavní nevýhodou však je skutečnost, že ani tato zvýšená životnost nepokryje celou kampaň pece, která trvá 200 hodin.Presently, immersion thermocouples housed in protective housings are used to control and control furnaces with resistively heated molten salt baths. Until now, protective sleeves of various materials have been used but do not reach the necessary service life. The life of the pure iron protective sleeve at a melted salt bath temperature of 1200 ° C is a maximum of 24 hours. The life of the steel protective sleeves used up to now is 30 to 60 hours. This low lifetime of the thermocouple sheaths immersed in molten salts is due to both the dissolution of the material in the molten salt bath and the diffusion of the salt-containing elements into the sheath material. Cathodic protection of metallic protective sleeve materials is used to alleviate these phenomena and slow down the corrosion process. This protection increases the life of the protective sleeves by 30 to 60%, but after this time the protective sleeve is completely degraded, along with the built-in thermocouple. The main disadvantage, however, is that even this increased lifetime will not cover the entire kiln campaign, which lasts 200 hours.

Nevýhody dosavadního stavu techniky odstraňuje ocel pro výrobu součástí odolávajících agresivnímu prostředí roztavených solí při teplotách 1 200 °C a více, zejména pro výrobu ochranných pouzder termočlánků, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v ,Disadvantages of the prior art eliminate steel for the production of components resistant to the aggressive environment of molten salts at temperatures of 1200 ° C and above, in particular for the manufacture of thermocouple sheaths according to the invention, which is based on:

tom, že ocel obsahuje v hmotnostním množství 0,03 až 0,09 % uhlíku, max. 1,5 % manganu, max. 1,0 % křemíku, 20,0 až 23,0 % chrómu, 31,0 až 35,0 % niklu, 0,20 až 0,60 % titanu, 0,20 až 0,60 % hliníku, max. 0,035 % fosforu, max. 0,015 % síry a zbytek do 100 procent tvoří železo.that the steel contains 0.03 to 0.09% by weight of carbon, max. 1.5% of manganese, max. 1.0% of silicon, 20.0 to 23.0% of chromium, 31.0 to 35, 0% nickel, 0.20-0.60% titanium, 0.20-0.60% aluminum, max. 0.035% phosphorus, max. 0.015% sulfur, and the remainder to 100 percent is iron.

Výhoda oceli podle vynálezu spočívá v tom, že odolává kombinovanému koroznímu namáhání za současného působení vysokých teplot a žíravého účinku roztavených solných lázní. Ochranná pouzdra termočlánků a ostatní součásti, které jsou vystaveny těmto provozním podmínkám a jež jsou vyrobeny z oceli podle vynálezu, vykazují podstatně vyšší životnost oproti součástem vyrobeným z dosud používaných materiálů. Tato zvýšená životnost překračuje v případě ochranných pouzder termočlánků i požadavky, které jsou na jejich životnost kladeny z hlediska provozního využití.The advantage of the steel according to the invention is that it resists the combined corrosion stresses under the simultaneous action of high temperatures and the caustic effect of the molten salt baths. Thermocouple sheaths and other components exposed to these operating conditions and made of steel according to the invention exhibit a significantly longer service life than those made from materials used hitherto. This increased service life in the case of thermocouple sheaths exceeds the requirements for service life.

Jako konkrétní příklad oceli podle vynálezu uvádíme ocel, obsahující v hmotnostním množství 0,06 % uhlíku, 1,3 % manganu, 0,09 % křemíku, 21 % chrómu, 33 % niklu, 0,40 °/o titanu, 0,40 % hliníku, 0,030 % fosforu, 0,009 % síry a zbytek do 100 % železa. Tato ocel vykázala následující mechanické vlastnosti: mez kluzu 180 MPa, pevnost v tahu 520 MPa, tažnost 38 %, kontrakce 45 procent, vrubová houževnatost KUC 3 — 320 J/cm². Měrná hmotnost činí 7,95 kg/dm³. Ochranné pouzdro termočlánku, vyrobené z této oceli, prokázalo za provozních podmínek životnost vyšší než 200 hodin, tzn., že jeho životnost převýšila dobu trvání kampaně pece.As a specific example of a steel according to the invention, steel containing 0.06% carbon, 1.3% manganese, 0.09% silicon, 21% chromium, 33% nickel, 0.40% titanium, 0.40 % aluminum, 0.030% phosphorus, 0.009% sulfur, and the remainder to 100% iron. This steel exhibited the following mechanical properties: yield strength 180 MPa, tensile strength 520 MPa, elongation 38%, contraction 45 percent, notched toughness KUC 3 - 320 J / cm ² . The specific gravity is 7.95 kg / dm ³ . The thermocouple casing made of this steel has shown a service life of more than 200 hours under operating conditions, ie its service life has exceeded the duration of the furnace campaign.

Vnitřní průměr ochranného pouzdra termočlánku činil 18 mm, vnější průměr 30 mm a před použitím bylo provedeno austenitizační žíhání. Při provozu v solné lázni bylo současně chráněno katodickou ochrannou. Po vyjmutí a metalografickém zkoumání byla zjištěna ještě dostatečně silná korozní nenapadená vrstva ochranného pouzdra.The inner diameter of the thermocouple sheath was 18 mm, the outer diameter was 30 mm and austenitizing annealing was performed before use. It was also protected by a cathodic protection during salt bath operation. After removal and metallographic examination, a sufficiently strong corrosion-free layer of the protective sleeve was found.

Claims

Steel for the manufacture of components resistant to the aggressive environment of molten salts at temperatures of 1 200 ° C and above, in particular for the manufacture of thermocouple sheaths, characterized in that it contains by weight 0,03 to 0,09% carbon, max. 1,5% of manganese, max 1.0 ° / o silicon, 20.0 to 23.0% chromium, 31.0 to 35.0% nickel, 0.20 to 0.60% / titanium, 0.20 to 0 60% aluminum, max. 0.035% phosphorus, max. 0.015% sulfur and the remainder up to 100% iron.