"За статью проголосовало 911 человек"

ИССЛЕДОВАНИЕ  УГАРА  УГЛЕРОДИСТОЙ  СТАЛИ  В  НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ  ПЕЧИ  ПЕРЕД  ПРОКАТКОЙ

Лесунов  Сергей  Сергеевич

студент  4  курса  кафедры  ММ  СТИ  НИТУ  МИСиС,  РФ,  г.  Старый  Оскол

Бредихина  Ксения  Николаевна

Рязанов  Алексей  Юрьевич

Тимофеева  Дарья  Сергеевна

Студенты  3  курса  кафедры  ММ  СТИ  НИТУ  МИСиС,  РФ,  г.  Старый  Оскол

E-mail:  dakatuli@bk.ru

Тимофеева  Анна  Стефановна

научный  руководитель,  к.т.н.,  доцент  кафедры  ММ  СТИ  НИТУ  МИСиС,  РФ,  г.  Старый  Оскол

Нагрев  слитков  и  заготовок  перед  прокаткой  осуществляется  с  целью  повышения  его  пластичности  и  уменьшения  его  сопротивления  деформации.  Нагрев  является  одной  из  важных  и  основных  операций  в  процессе  прокатки.  Он  должен  обеспечить  равномерное  распределение  температуры  по  сечению  прокатываемого  металла,  его  минимальное  окисление  и  обезуглероживание  [1].

Продолжительность  нагрева  металла  определяется  фи­зико-химическими  свойствами  нагреваемой  стали,  темпера­турными  условиями,  зависящими  от  конструкции  печи,  рас­положения  металла  в  печи,  формы  и  размеров  нагреваемых  изделий  и  др.  [2].

Правильно  выбранный  режим  и  температурные  интерва­лы  нагрева  позволяют  получить  однофазную  структуру.  Благодаря  диффузии  происходит  перераспределение  приме­сей  и  выравнивание  состава  металла  (гомогенизация).

При  неправильном  режиме  нагрева  неизбежны  пере­грев,  пережог,  повышенный  угар  металла,  оплавление,  обез­углероживание  или  науглероживание  и  плохая  структура,  а  также  могут  появиться  трещины,  рванины,  образования  плены.  Несоблюдения  установленных  режимов  охлаждения  и  нагрева  металла  приводит  к  образованию  «скворечников»,  разрушению  металла  при  нагреве  или  получению  продоль­ных  и  поперечных  трещин.

При  нагреве  металла  происходит  окисление  его  с  обра­зованием  окалины,  которая  является  источником  потерь  годного  металла.  Угар  металла  при  нормальной  работе  на­гревательных  устройств  составляет  1—2  %  массы  металла,  а  при  неудовлетворительной  работе  до  4—5  %.  Если  учесть,  что  при  прокатке  слитка  металл  нагревают  несколько  раз,  то  можно  принять  угар  в  среднем  3—4  %  массы  металла.  Кроме  того,  окалина  при  прокатке  вдавливается  в  металл,  что  ухудшает  качество  поверхности  [3].

На  образование  окалины  влияет  температура,  продол­жительность  пребывания  металла  при  высоких  температу­рах,  скорость  нагрева  и  печная  атмосфера.  Образование  окалины  протекает  более  энергично  при  температурах  выше  900—1000  °С.  Окисление  металла  в  печи  тем  больше,  чем  дольше  металл  находится  в  печи  при  высоких  температу­рах.  Угар  тем  меньше,  чем  больше  скорость  нагрева.  Для  уменьшения  угара  процесс  горения  газов  должен  протекать  при  наименьшем  избытке  воздуха  и  с  наибольшей  полнотой,  причем  давление  в  печи  должно  быть  положительным  [2].

На  окисление  металла  оказывает  также  влияние  отно­шения  поверхности  нагреваемого  металла  к  его  объему:  чем  больше  это  отношение,  тем  сильнее  окисление  металла. 

Режим  нагрева  металла  зависит  от  марочного  состава  садки.  Технологический  процесс  нагрева  и  гомогенизации  непрерывнолитых  заготовок  (НЛЗ)  перед  прокаткой  на  крупносортно-заготовочном  стане  «700»  определен  инструкцией  ТИ  П.03-94-2012.  Для  нагрева  используем  образцы  углеродистую  сталь  попадающую  в  1  группу  нагрева.  Соответствие  сталей  различных  марок  группам  нагрева  представлено  в  таблице  1  [1].

Таблица  1. 

Соответствие  сталей  различных  марок  группам  нагрева

Определение  угара  в  нагревательных  печах  ОЭМК  было  проведено  методом  моделирования  процесса  нагрева  в  лабораторных  условиях  в  печи  SNOL  7,2/1100  и  SNOL  7,2/1300. 

Рисунок  1.  Печь  муфельная  SNOL  7,2/1100

Рисунок  2.  Печь  муфельная  SNOL  7,2/1300  ,  программируемая

Угар  определялся  разницей  увеличения  массы  образца  при  нагреве.  Нагрев  1  группы  проходил  по  режиму,  применяемому  в  нагревательных  печах  ОАО  «ОЭМК»  (таблица  2).

Размеры  образца  1  без  покрытия:  Диаметр  —  25  мм,  высота  —  31,9  мм,  масса  —  127  г.

Размеры  образца  2:  Диаметр  —  24,1  мм,  высота  —  31,9  мм,  масса  —  115,5  г.

Для  второго  образца  использовали  покрытие  №  1. 

Таблица  2. 

Режим  нагрева  сталей  1  группы

Согласно  инструкции  первая  зона  печи  имеет  температуру  950°С.  Образцы  1  и  2  помещаются  в  печь(SNOL  7,2/1300)  при  этой  температуре,  время  нахождения  образцов  в  1  зоне  45  минут.  После  чего  взвешиваем  образцы  и  переносим  в  печь  (SNOL  7,2/1100)  с  температурой  1020  °С,  соответствующей  зоне  нагрева  2.  Время  нахождения  образцов  во  второй  зоне  45  минут.  По  завершению  времени  нагрева,  быстро  взвешиваем  образцы  и  переносим  в  печь  (SNOL  7,2/1300)  с  температурой  1190  °С.  Время  нахождения  образцов  в  третьей  последующих  зонах  по  22,5  минут  (табл.  2).  Измерения  проводятся  аналогично.

Рост  масс  образцов  по  зонам  нагрева  представлен  в  таблице  3.

Таблица  3.

Рост  масс  образцов  по  зонам  нагрева

Анализируя  данные,  можно  отметить,  что  нанесение  покрытий  на  образец  дает  уменьшение  угара  в  1,62  раза  в  процентах. 

Рисунок  3.  Рост  угара  металла  от  температуры  нагрева  по  зонам

По  полученным  практическим  данным  видно,  что  рост  угара  металла  при  температуре  1020  °С  вызван  продолжительностью  нагрева  в  этой  зоне.  Рост  угара  в  четвертой  зоне  связан  с  высокой  температурой  нагрева  1220  °С  и  временем  пребывания  образцов  в  печи. 

В  таблице  3  представлен  общий  угар  в  печи  составляет  по  массе  1,7  %  с  покрытием  образца  и  2,76  %  без  покрытия.

Это  кажется  незначительным  для  данного  образца,  но  в  печь  садку  материала  производят  по  массе  значительно  превышающими  представленными.

Просчитаем  экономию  стали  в  переводе  на  действующее  предприятие  ОАО  «ОЭМК»  на  одну  печь  производительностью  150  т/час.

По  инструкции  в  печь  одновременно  может  быть  посажены  блюмы  сечением  (360х360)  мм²  и  их  количество  определяется  длиной  заготовок  по  инструкции  технологии  нагрева  [3].  Возьмем  один  из  вариантов  8800  мм  —  4  штуки,11700  мм  —  3  штуки,  5000  мм  —  4  штуки.  Тогда  общая  масса 

7800  кг/м³*  9,76  м³  =  76128  кг  =  76,128  т.

Угар  составляет  36кг/т  заготовки.  Определим  угар  металла  для  данной  садки  : 

76,128*36=2740,61  кг  =  2,741  т  или  3,6  %.

Угар  при  применении  покрытий  в  1,62  меньше  в  процентах,  тогда  это  равно  :

3,6/1,6=  2,25  %.

Разница  в  угаре  составит:

2,741–2,741/3,6*2,25=1,028  т.

При  себестоимости  углеродистой  стали  14400руб  экономический  эффект  определится: 

14400  руб./т.*1,028  т./76,128  т.  =194,45  руб./т.

Список  литературы:

1.Нагрев  и  гомогенизация  непрерывнолитых  заготовок  в  СПЦ-1  Т.  И.  П.  03-94-2012,  ОАО  «ОЭМК»,  —  35  с.

2.Нагрев  металла  перед  прокаткой  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://profznanie.com/prokatka/prokatka-nagrev.html  (дата  обращения  23.11.2013).

3.Угар  и  обезуглероживание  металла  при  нагреве  [Электронный  ресурс]:  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://xn-80awbhbdcfeu.su/ugar  (дата  обращения  23.11.2013).