Авторы: Усов, А.С., Туяхов А. И.
Источник: Усов, А.С. Исследование эффективности аэродинамической защиты металла от окисления при нагреве в методических печах / А.С. Усов, А.И. Туяхов // Металлургия XXI столетия глазами молодых [Электронный ресурс]: всеукраинская научно–практическая конференция студентов: сборник докладов.– Донецк: ДонНТУ, 2013.– С.137.
Усов, А.С., Туяхов А. И. Исследование эффективности аэродинамической защиты металла от окисления при нагреве в методических печах
Основным недостатком методических печей, отапливаемых газообразным органическим топливом (природный, коксовый газ), является то, что в процессе сгорания топлива и нагрева металла образуются такие окислительные газы как CO2 и H2O. Их общая концентрация достигает 20 - 22%. Так же в газовой атмосфере присутствует свободный кислород, который поступает в продукты сгорания при alpha> 1 кроме этого и за счет подсосов атмосферного воздуха. Для различных печей концентрация свободного кислорода составляет 2 - 4%. При этом окислительные газы взаимодействуют с металлом и с ростом температуры образуется трехслойная окалина, состоящая из различных оксидов железа: FeO>Fe3O4>Fe2O3, что приводит к необратимой потере металла. Потеря металла при нагреве в окислительной атмосфере рабочего пространства методической печи, как показывает практика, может достигать 2%, что при годовой производительности печи 300 тыс. т составляют 6 тыс. т (около 15 млн. грн. в год).
На методической печи ОАО “Донецксталь – металлургический завод” для уменьшения окалинообразования были предприняты попытки по защите металла путем покрытия заготовок раствором жидкой извести, жидким стеклом и др. Как показала практика, это нетехнологично и затрудняет процесс нагрева металла. В работе исследуется возможность применения защитной атмосферы для снижения концентрации окислительных газов. Защитный газ, в качестве которого применяется азот кислородной станции, подается в рабочее пространство через специальные сопла. Для более эффективного использования всего объема поступающего в печь чистого азота, его целесообразно подавать на отдельном участке сварочной зоны, где развиваются наиболее высокие температуры и высокая скорость окисления поверхности металла. При расходе дымовых газов 20000 м3 /ч, общий расход азота составит 1000 м3/ч.
Расчеты, проведенные при использовании азота как защитной атмосферы, показали, что концентрация окислителей в газовой среде печи понижается приблизительно в 2 раза (так, концентрация O2 с 2% понижается до 1,19%) . Это, в свою очередь, приводит к значительному снижению окалинообразования. Охлаждающее действие азотной струи, оказываемое на температуру заготовок, незначительное.
Такой метод защиты металла от окисления можно использовать на любых методических печах, а так же печах подобных методическим.