Способы борьбы с окислением и обезуглероживанием

Нижегородский Государственный Технический Университет им. Р.Е.Алексеева

 

Выксунский Филиал

Дисциплина «Нагревательные устройства»

Доклад

 

Выполнила:

студентка гр.ПТК-09

Нестеренко И.С.

Проверил:

Каддо А.А.

 

2012 уч. год

 

Общие положения и классификация способов электронагрева

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

.

В XIX и XX веках рядом русских и иностранных ученых и инженеров были разработаны различные устройства для использования электрического тока в промышленности для нагрева и плавления металлов.

В настоящее время электропечи, электронагревательные и плавильные устройства используются в самых различных отраслях промышленности:

в металлургии, машиностроении, химической, пищевой и в других отраслях.

 

По способу превращения электроэнергии в тепловую методы электронагрева и плавления можно разделить на три группы:

- электропечи и установки электросопротивления;

- дуговые электропечи;

- специальные методы(индукционные устройства, плазматроны, установки электронной бомбардировки, лазерные устройства и др.).

 

Устройства первого типа можно разделить на три группы.

— Установки прямого нагрева – нагреваемое тело служит сопротивлением в электросети (контактный нагрев и нагрев в электролите)

— Индукционные установки – служат для нагрева металла в переменном электромагнитном поле.

— В установках косвенного нагрева тепло выделяется в нагревательных элементах (резисторах)

-металлических, неметаллических и жидких, а затем уже передается нагреваемому материалу.

 

Электронагревательные устройства используют как для нагрева заготовок под ковку, штамповку, прокатку, так и для нагрева деталей и заготовок под термообработку. Это обусловливается преимуществами электронагрева перед пламенным к которым относятся:

- Сокращение продолжительности нагрева и уменьшение в связи с этим угара металла;

- Повышение равномерности нагрева;

- Для контактных и индукционных установок отсутствие затрат на разогрев печей – готовность к работе в любой момент;

- Возможность точного регулирования температуры;

- Меньше габариты по сравнению с пламенными печами;

- Улучшение условий труда обслуживающего персонала;

- Удобство включения нагревательного устройства

- в автоматическую линию.

Однако электронагревательные установки по сравнению с пламенными имеют и свои отрицательные особенности, к которым относятся более высокие капитальные затраты на изготовление установок; высокая стоимость

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

электроэнергии по сравнению с жидким и газообразным топливом; потребность в больших электрических мощностях.

 

 

Способы борьбы с окислением и обезуглероживанием.

Для полной или частичной защиты поверхности стальных изделий от окисления и обезуглероживания разработан ряд способов, которые можно условно разделить на малоокислительные и безокислительные.

 

К малоокислительным можно отнести прямые методы нагрева металла в пламенных печах. Одним из таких методов является создание газовой завесы над садкой металла, которая обволакивает нагреваемую заготовку продуктами неполного горения газообразного топлива. Этот способ позволяет уменьшить величину угара в 1,5-2 раза. Более прогрессивным является способ создания малоокислительной атмосферы непосредственно в рабочем пространстве печей. При этом сжигание природного газа в нагревательных печах проводят с недостатком воздуха(коэффициент расхода воздуха α=0,5…0,8). Сущность метода заключается в том, что в печной атмосфере остается значительное количество несгоревшего оксида углерода (СО) и водорода (Н2), которые защищают поверхность нагреваемых заготовок от окисления и обезуглероживания. Уменьшение подсоса воздуха через окна и неплотности в кладке печей также приводит к снижению окисления стали. Уменьшение угара или окалинообразования можно достичь за счет сокращения продолжительности нагрева металла.

Угар металла зависит от многих режимных и конструктивных факторов, а также от химического состава нагреваемого металла. В первую очередь, угар aF, кг/м², зависит от температуры Т,К, и

продолжительности окисления τ, ч.

Зависимость aF = f(τ,T) обычно аппроксимируют следующим образом:

aF = А√ τexp(-B/RT),

Где А,В-коэффициенты, зависящие от природы оксидной пленки и условий процесса и определяемые экспериментально: так для среднеуглеродистой стали при температурах 600…1500 ̊̊С А=0,00813 и В=900; R-газовая постоянная.

 

 

Угар при нагреве в различных газах

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

.

Температура нагрева, ̊С	Относительный массовый угар ам, %
СО2	Н2О	О2
	1,62	4,78	4,85
	3,73	9,72	9,14
	4,90	12,39	11,17

В данной таблице приведены результаты опытов по нагреву стали в атмосфере

СО2, Н2О, О2 при продолжительности 1 440 с.