Потери металла с окалиной после реконструкции печи с шагающими балками Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 3 (9), 2014

УДК 621.783.231.1

А.Ю. Сюсюкин ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК»

ПОТЕРИ МЕТАЛЛА С ОКАЛИНОЙ ПОСЛЕ РЕКОНСТРУКЦИИ ПЕЧИ С

ШАГАЮЩИМИ БАЛКАМИ

При нагреве в печах происходит окисление металла, которое является сложным процессом и состоит из нескольких этапов: диффузии кислорода из ядра газового потока к поверхности нагреваемых изделий; адсорбции его на этой поверхности; диффузии реагирующих веществ через слой оксида навстречу кислороду и кристаллохимических превращений, связанных с изменениями состава и структуры решетки твердых фаз [1].

Для определения потерь металла с окалиной в период работы печи до ее реконструкции проведен ряд исследований. В экспериментах в промышленных условиях использовались заготовки размером 300x330x4650 мм из сталей марок Э76Ф, НЭ76Ф, которые нагревались в методической печи с шагающими балками в атмосфере продуктов сгорания природного газа.

Основным способом определения величины окалинообразования был выбран метод планиметрирования (измерения площади и взвешивания пластинок окалины). Отбор проб производили с различных участков непрерыв-

нолитой заготовки на рольганге после выдачи ее из печи [2].

Измерение площади окалины осуществляли с помощью миллиметровой бумаги. Массу пластинок определяли на весах BJlKT-2kg-M с точностью до 0,1 г. Угар определяли по формуле [3-5]

у_М ок FelOO

где Мок и F0K - масса и площадь пластинки окалины, г и мм2; Fe - содержание железа в окалине, %.

Результаты потерь металла с окалиной при нагреве в печи с шагающими балками до ее реконструкции представлены в табл. 1.

В апреле - сентябре 2012 г. проведена реконструкция печи с шагающими балками с установкой новой системы сжигания топлива и заменой горелок в сварочных зонах, установкой пилотных горелок в нижних зонах томле-

Таблица 1

Результаты потерь металла с окалиной при нагреве стали марки Э76Ф

(до реконструкции печи)

Время нагрева, ч:мин Размер заготовки, ММ Пластинки окалины Потери с окалиной Потери чистого Fe, %

площадь, мм2 масса, г г/см2 КГ %

3:18 300 X 330 X 4640 5807,7 29,5 0,50795 30,702 0,8861 0,659236

3:20 300 х 330 х 4640 1772,8 12 0,6769 40,914 1,1808 0,878505

3:20 300 х 330 х 4640 1978,8 11,5 0,58116 35,128 1,0138 0,754256

3:30 300 х 330 х 4608 1515 6,5 0,42904 25,76 0,7356 0,547273

3:30 300 х 330 х 4620 1236,96 6 0,48506 29,197 0,8455 0,629047

3:40 300 х 330 х 4664 3434 16 0,46593 28,304 0,8133 0,605109

3:45 300 х 330 х 4640 2271 15 0,6605 39,923 1,1508 0,856219

3:50 300 х 330 х 4664 8403 73 0,86874 52,773 1,5165 1,128243

4:00 300 х 330 х 4620 6612,7 54 0,81661 49,153 1,4234 1,059016

5:10 300 х 330 х 4640 22554 275 1,2193 74,006 2,0929 1,557148

6:20 300 х 330 х 4664 24751,7 306 1,23628 75,1 2,1433 1,594581

6:20 300 х 330 х 4664 13290,5 169 1,27159 77,244 2,2045 1,640118

-41 -

Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 3 (9), 2014

Рис. 1. Схема отбора пластинок окалины

ния, дополнительной центральной опорной балки в томильной зоне, а также системы автоматизации уровня 2. С целью проверки гарантийных показателей проведены исследования потерь металла с окалиной после реконструкции печи.

Для исследований использовались заготовки размером 300 х 365 х 7900 мм из стали марки Э76ХФ для производства 100-м рельсов, которые нагревались в методической печи с шагающими балками в атмосфере продуктов сгорания природного газа.

Потери с окалиной определяли методом планиметрирования. Схема отбора пластинок окалины представлена на рис. 1. Результаты потерь металла с окалиной при нагреве в печи с шагающими балками после ее реконструкции представлены в табл. 2.

При сравнении результатов, представленных на рис. 2, можно сделать вывод, что после реконструкции печи потери металла с окалиной в среднем снизились с 1 до 0,6 - 0,7 % при времени нагрева 4 ч.

При рассмотрении окалинообразования по различным участкам заготовки длиной 7900 мм, которая используется для прокатки 100-м рельсов, отмечена некоторая неравномерность.

Время нагрева, ч:мин

Рис. 2. Потери металла с окалиной в зависимости от времени его нагрева в печи до ее реконструкции (□) и после реконструкции (0)

На рис. 3, а, б представлено распределение окалинообразования по длине боковой и верхней граней. Видно, что потери металла с окалиной с верхней грани заготовки несколько выше, чем с боковой. В свою очередь центральная часть заготовки также окисляется больше чем ее концы, что вероятней всего обусловлено имеющейся неравномерностью нагрева в сварочных зонах печи ввиду отсутствия в этих зонах дополнительной опорной балки.

Выводы. Определены потери металла с окалиной после реконструкции печи при нагреве заготовки размером 300x 365x 7900 мм из стали марки Э76ХФ для производства 100-м рельсов. Реконструкция печи позволила снизить потери металла с окалиной, которые в настоящий момент составляют в среднем 1,0 -1,2 % потерь чистого железа. До реконструкции печи потери металла с окалиной доходили до 1,5 - 1,6 %. При времени нагрева около 4 ч величина окалинообразования не превышает 0,7 %.

Таблица 2

Результаты потерь металла с окалиной при нагреве стали марки Э76ХФ

(после реконструкции печи)

Время нагрева, ч:мин Размер заготовки, ММ Пластинки окалины Потери с окалиной Потери чистого Fe, %

площадь, мм2 масса, г г/см2 КГ %

4:10 300 X 365 X 7958 1209,286 6,157 0,509 54,992 0,831 0,615

4:40 300 х 365 х 7956 1320,600 7,800 0,587 63,436 0,945 0,700

5:10 300 х 365 X 7912 1060,000 9,350 0,888 95,440 1,414 1,046

5:30 300 х 365 х 7930 2064,100 16,290 0,787 84,688 1,259 0,932

7:15 300 х 365 х 7930 2401,667 37,133 1,525 164,214 2,442 1,807

-42 -

Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 3 (9), 2014

Рис. 3. Потери металла с окалиной при нагреве НЛЗ длиной 7900 мм: а - верхняя грань; б - боковая грань

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Темлянцев М.В., Михайленко Ю.Е. Окисление и обезуглероживание стали в процессах нагрева под обработку давлением. - М.: Теплотехник, 2006. - 200 с.

2. Темлянцев М.В., Н о х р и и а О.И., С ю с ю к и и А.Ю. Исследование закономерности окисления и обезуглероживания непрерывно-литых заготовок рельсовой стали при нагреве в методической печи с шагающими балками // Вестник горнометаллургической секции РАЕН. Отделение металлургии. 2007. Вып. 18. С. 23 - 26.

3. Энергосберегающая технология нагрева слитков / Е.И. Казанцев, Е.М. Котляров-ский, А.В. Баженов, И.С. Заварова. - М.: Металлургия, 1992. - 176 с.

4. Казанцев Е.И. Промышленные печи. -М.: Металлургия, 1975. - 367 с.

5. Каплан В.Г., Спивак Э.И. Методика испытания нагревательных печей в черной металлургии. - М.: Металлургия, 1970. -464 с.

© 2014 г. А.Ю. Сюсюкин Поступила 16 сентября 2014 г.

-43 -