Изследване на процесите на образуване на котлен камък в зависимост от концентрацията на пещните газове при нагряване
Мороз С. С. (PTT-10m), Донецки национален технически университет
В момента методичните пещи, в които горивото се изгаря с коефициент на разход на въздух в диапазона от 1,05 до 1,25, са едно от най-разпространените средства за нагряване на метал преди валцуване. В резултат на нагряване на заготовки в такива пещи, от 1% до 3,5% от масата на метала се губи поради неговото окисляване. При нагряване на стоманата окисленият слой е мащаб, който се образува в резултат на дифузионния процес на окисляване на желязото и примесите, които изграждат стоманата.
Скалата се състои от железни оксиди под формата на съединения Fe203, Fe304 и FeO, разположени в три слоя. Външният му слой Fe203 - хематит е приблизително 2% от общата дебелина на скалата, междинният слой Fe304 - магнетит е приблизително 18%, а вътрешният FeO - вюстит - 80%. Активното образуване на котлен камък при нагряване на стомана започва при температура около 700 °C и се увеличава особено бързо при температури над 900 °C. Във връзка с гореизложеното може да се очаква осезаем икономически ефект, при условие че влиянието на отрицателните фактори се намали при нагряване на метала в непрекъснати пещи. Има много начини за справяне с мащаба с помощта на различни покрития, използването на високоскоростно нагряване и т.н., но всички те не могат да дадат желания ефект: някои са лесни за изпълнение, но не дават желания резултат, други са ефективни, но икономически неизгодни за широко използване.
Тъй като този проблем е много важен, задачата беше да се създаде математически модел, който ви позволява да изследвате ефекта на атмосферата на пещтавърху образуването на котлен камък при нагряване на метала в методична пещ. В хода на изследването беше установено, че съставът на атмосферата на пещта е пряко повлиян от коефициента на въздушния поток b. Съставът на атмосферата на пещта и коефициентите на въздушния поток са дадени в таблицата.
Таблица- Атмосферата на пещта и нейният състав при различни b
Тази статия предлага метод за намаляване на котлен камък чрез изгаряне на гориво със скорост на въздушния поток b>gt; 1. Такова изгаряне на гориво ви позволява да създадете неутрална или редуцираща атмосфера в работното пространство на пещта, което ви позволява да намалите концентрацията на окислителни газове (H2O, CO2, O2), а оттам и ефекта им върху нагрятия метал и да увеличите концентрацията на редуциращи газове (CO, H2). В хода на изследването са направени изчисления и са получени данни, отразяващи зависимостта на дебелината на образувания слой нагар от състава на атмосферата на пещта. Данните са представени на фигурата.
Въз основа на получените данни следва, че използването на този метод значително намалява количеството мащаб при нагряване на метала за валцуване, а също така повишава техническите и икономическите показатели на пещта.
В резултат на изследването е разработен математически модел за протичане на процеса на окисление на стоманата при нагряване за валцуване. Получени са данни за двукратно намаляване на количеството метал, изнесен с отпадъците.
Предвижда се по-нататъшно изследване на процесите на образуване на котлен камък и влиянието на температурата и времето на нагряване на метала върху тези процеси. Предвижда се също да се създаде математически модел, който автоматично да изчислява дебелината на отпадъците, като се вземат предвид всички фактори, влияещи върху процеса на окисление на метала.