Факультет физико-металлургический
Специальность: промышленная теплотехника
Актуальность
В настоящее время методические печи, в которых топливо сжигается с коэффициентом расхода воздуха в диапазоне от 1,05 до 1,25 – одно из самых распространенных средств нагрева металла перед прокаткой. В настоящей работе основное внимание уделяется снижению потерь стали при ее нагреве перед обработкой давлением и термообработкой. В результате высокотемпературного нагрева в печах под обработку давлением заметная доля металла (от 2 до 8 %) безвозвратно теряется вследствие окисления и обезуглероживания. Все методы борьбы с угаром металла при нагреве, применяемые в производственных условиях, условно делятся на две группы. К первой группе относят методы и различные приемы обслуживания и эксплуатации нагревательных печей, позволяющие снизить вредное действие процессов окисления. Это – улучшение условий сжигания топлива, автоматизация тепловых процессов, улучшение ухода за печами, применение скоростных или сокращенных по времени режимов нагрева, применение защитных газов . Ко второй группе методов борьбы с угаром металла при нагреве относят методы, с помощью которых вредное действие процесса окалинообразования может быть устранено полностью или в значительной степени. Сюда входят: применение специальных обмазок, нагрев металла в восстановительной печной атмосфере, использование защитных газовых сред . Методы борьбы первой группы достаточно хорошо изучены и широко применяются на практике, эффект от их применения может достигать 50%, т.е. потери металла могут быть уменьшены не более чем вдвое. Методы борьбы с угаром, отнесенные ко второй группе, отличаются большей эффективностью, однако вследствие наличия ряда сложных вопросов конструктивного, технологического и экономического порядка методы борьбы второй группы применяются редко. В борьбе с потерями металла в окалину большую роль играет скоростной нагрев , сущность которого состоит в поддержании во время нагрева большого перепада температур печи и металла. Если при обычном нагреве сталей перепад температур перед выдачей заготовок из печи колеблется в пределах 30-70 °C, то при скоростном нагреве он может составлять для тонких заготовок 150-200 °С, а для толстых 250-350 °С. При скоростном нагреве время нахождения заготовок в печи может быть уменьшено в 2-4 раза, а это приводит к увеличению производительности печей и соответственно сокращению угара металла. Опытным путем установлено, что при увеличении температуры печи с 1000 до 1300 °С угар увеличивается с 0,023 до 0,06 г/см2, т.е. более чем в три раза. Угар металла при скоростном нагреве мелких и средних по массе заготовок под штамповку колеблется в пределах 0,01 – 0,05 г/см2, тогда как при обычном нагреве он достигает нескольких десятых долей грамма на 1 см2, а при нагреве слитков и крупных заготовок под ковку – свыше 1 г/см2. Условия, в которых происходит процесс окисления металла в промышленных печах достаточно сложны и имеют отклонения от теоретической базы. Большинство из отклонений, которыми могут характеризоваться практические условия окисления по сравнению с рассматриваемой теорией, - возмущающие факторы, более или менее влияющие на реальную структуру окисных слоев. Различают внутренние факторы, на которые нельзя воздействовать после начала окисления, и внешние, которые возникают во время окисления и появление которых иногда можно предупредить.
Научная значимость работы
Данная работа представляет большую значимость в решенни проблемы окалинообразования, так как решение этой проблемы поможет значительно снизить потери металла с угаром и повысить технико-экономические показатели печи.
В результате исследований была разработана математическая модель протекания процесса окисления стали при нагреве под прокатку. Были получены данные о сокращении в 2 раза количества металла, уносимого с угаром.