Енерго-та ресурсозбереження є одним з основних складових сучасних технологій, зокрема, у металургії та машинобудуванні. Для додання металу пластичних властивостей перед прокаткою його нагрівають до температури 1200-1300оС. Суттєвою проблемою високотемпературного нагрівання є значні втрати металу "в угар" при утворенні окалини в результаті окислення металу. Так, при температурі більше 700оС йде процес утворення суцільний гетерогеної олкаліни
Необхідність піддавати метал високотемпературного нагріву перед подальшою обробкою призводить до значних втрат через його угаре. У деяких випадках при багаторазовому нагріванні угар може становити приблизно 8%. Спочатку висока вартість сталі і витрати, пов'язані з видаленням окалини, є стимулом для пошуку і розробки нових технологій і оптимальних режимів нагріву. Підвищення конкурентоспроможності металургійних підприємств за рахунок прогресивних технологічних процесів, заснованих здебільшого на маловідходних та ресурсозбереження, - один з етапів стратегічного розвитку гірничо-металургійного комплексу України.
Зниження угаре сталі (швидкості окалінообразованія) при високотемпературної нагріванні, розробка основ технологічного процесу й оснащення для його реалізації.
Розроблена технологія нагрівання сталі з електрофізичних впливом включає пропозиції щодо способу підведення негативного електричного потенціалу до масиву нагрівається металу. Ресурсозберігаюча технологія запропоновано до використання в методичних толкательних печах ВАТ «ДМЗ»
Одним із способів часткового зниження угаре є електрофізичні вплив (ЕФВ) на тепломасообмінних процеси при високотемпературної окислюванні сталі. Суть впливу полягає в тому, що при компенсації надлишкового позитивного заряду, що утворюється в результаті приєднання електронів з оксиду заліза до кисню та освіта вакансій, зовнішнім електричним зарядом, електрохімічний градієнт потенціалу в шарі окалини прагне до нуля, реакційні опір збільшується, за рахунок чого і знижується швидкість дифузії кисню до металу через шар окалини, тобто зменшується окалінообразованіе [1]. Експериментальні дослідження [2,3] в лабораторних і промислових умовах показали можливість зниження втрат металу з окалини на 20-30%. При цьому також знижується витрата енергії на нагрівання, тому що зменшується теплоізолюючих дію шару окалини. Найбільш пристосована для ЕФВ методичні толкательние печі для нагрівання сталевих заготовок під прокатку. У таких печах садка металу, що складається з окремих заготовок, переміщується через штовхання. По мірі переміщення від зони завантаження до зони видачі, заготовки проходять через декілька температурних зон і нагріваються до необхідного стану. У печі можливий підведення електричного потенціалу в холодній зоні, а також здійснюється щільний механічний і електричний контакт за рахунок дії штовхачі, отже, і поширення електрофізичного впливу на всю садку. В роботі пропонується спосіб керування ЕФВ. Проведений хронометраж подачі сталевих заготовок в піч, тим самим - ЕФВ на заготовки. Час контакту штовхачі із заготівлею, тобто і електрода для підведення електричного потенціалу, складає в середньому до 5 хвилин, інтервал, коли толкатель не контактує із заготівлею - 0.5 хвилин, що складає 94% і 6% відповідно. На спосіб подана заявка на патент, тому деталі способу тут не наводяться. Основними положеннями концепції управління ЕФВ є:
- розташування контактного електрода всередині головки штовхачі, що зручно в зоні роботи завантажувальних механізмів, а також відповідає вимогам безпеки;
- електромеханічна система управління розташуванням контактного електрода;
- система синхронізації роботи:
а) механізмів подачі (відключення) електричного потенціалу;
б) механізмів управління розташуванням електрода;
в) штовхачі.
Таким чином, в роботі зроблено аналіз можливості використання електрофізичного впливу у методичних нагрівальних печах з толкателем при високотемпературної нагріванні сталевих заготівок, а також запропоновані концепції управління ЕФВ.
1. Новикова Е.В., Курбатов Ю.Л. Зниження угаре сталі при електрофізичних впливі / / Екотехнології та ресурсозбереження. -1998. - № 5. - С. 38-41.
2. Новикова Е.В., Курбатов Ю.Л. Окалінообразованіе при електрофізичних впливі на нагрівається метал / / Екотехнології та ресурсозбереження. - 1999. - № 6. - С. 73-74.
3. Новикова Е.В., Курбатов Ю.Л. Розробка математичної моделі високотемпературного нагрівання сталі з застосуванням постійного електричного поля / / Наукові праці ДонНТУ: Металургія. - Донецьк. - 2002. - № 40. - С. 145-149.
4. Патент України 51118, МКИ C21D1/34; 1 / 40. Спосіб нагрівання сталевих заготівок у нагрівальній печі / Курбатов Ю.Л., Новікова О.В. (Україна) / / БВ, № 3, 2005.