Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Современное направление развития
зводства стального проката состоит в увеличении доли выпускаемой укции, защищенной от атмосферной и других видов коррозии с помощью коэффективных антикоррозионных покрытий. Наиболее эффективным в іяіцее время считаются антикоррозионные покрытия, наносимые горячим )бом - погружением металлоизделий в расплав цинка с алюминием.
Практически единственным способом подготовки поверхности стального іта перед нанесением алюмоцинкового покрытия является операция ^химической обработки (ТХО) в сочетании с термической обработкой (ТО) ной основы, которые в полном объеме реализуются в протяжных печах атов АНГЦ и АНГА при производстве стальной полосы с антикоррозионным іітием. Протяжные печи ТХО и ТО агрегатов являются ключевыми в нтогии производства проката с цинковым и алюмоцинковым покрытиями из іта холоднокатаной и горячекатаной стальной полосы.
Переход от цинкования труб, уголков и проволоки к алюмоцинкованию ет замены традиционной технологии с применением кислотного травления и юваїиія на ТХО поверхности в газовых атмосферах, поскольку используемые в іящее время флюсы разрушаются в присутствии алюминия в расплаве.
Общий комплекс проблем механической и термической обработки при зводстве проката с антикоррозионными покрытиями разрабатывался Ичерметом им.Бардина (Парамонов В.А., Мороз А.Т.); новые виды оцинковых расплавов разрабатывались и испытывались в УралНИИчермете /шкин В-М„[Филиппова И.АІ); температурные и газовые режимы обработки іта исследовались на стендах ВНИИМТ (под руководством Пишванова В.Л.). ьской школой УГТУ-УПИ разработаны вопросы взаимодействия стальной
основы с жидкими металлами (под руководством Попеля СИ.), нафева метал тепло-и массообмена в металлургических печах (Лисиенко В.Г., Яро ко Ю.Г.).
Несмотря на обширный объем исследований и широкое использое газовых атмосфер различного состава в металлургических печах, протекающие этом физико-химические процессы на поверхности стали, особень нестационарных условиях скоростного нафева, недостаточно глубоко изу1 Научные представления базируются на большом количестве зарубе> эмпирических данных, основная часть которых относится к «ноу-хау» и пол} при проведении натурных испытаний промышленных агрегатов в узких диапа; изменения режимов и параметров технологического процесса.
Эффективное использование оборудования существующих
проектируемых агрегатов нанесения покрытий сдерживается из-за недостато информации о процессе формирования покрытия газовым «ножом: жидкометаллической пленки расплава, отсутствием объективных данных охлаждении алюмоцинковых покрытий после их нанесения с целью полу1 оптимальной структуры, а также офаниченным количеством исследовани термодиффузионному отжигу оцинкованных сталей отечественного произволе
В связи с этим весьма актуальными являются исследования, направленні решение комплекса физико-химических и газогидродинамических задач, связа с решением проблемы совершенствования производства стального прок антикоррозионным покрытием.
Целью работы является исследование и разработка научно-техничі основ термохимической и газогидродинамической обработки при произво стального проката с антикоррозионным покрытием на основе сплавов циі алюминием; оптимизация и совершенствование технологических операщ современных афегатах АНГЦ и АНГА; распросфанение технологии ТХС
ПРОИЗВОДСТВО ПрОВОЛОКИ, Труб И уГОЛКОВ С аЛЮМОЦИНКОВЫМ ПОКрЫТИем; nOBbIL
эозионной стойкости покрытий в различных средах; создание ормационной базы для эффективного использования АСУ толщиной покрытия; >ішение экономичности работы протяжных печей агрегатов АНГЦ и АНГА; шение экологии производства стального проката с покрытиями.
Решение отдельных задач, вытекающих из поставленной цели, определялось : ,анием комплекса исследовательских установок и опытных стендов, глирующих основные процессы промышленной технологии; разработкой адиционных методов анализа быстропротекающих физико-химических teccoB на стальной поверхности; теоретическим анализом термодинамических и :тических закономерностей ТХО; разработкой модели формирования покрытия жидкометаллической пленки расплава газовыми струями; комплексом шшленных исследований на действующих агрегатах; испытанием и рением полученных результатов и рекомендаций. НАУЧНАЯ НОВИЗНА полученных результатов состоит в следующем: 1. Впервые выполнены экспериментальные исследования по кинетике лительно-восстановительных процессов в условиях скоростного нагрева углеродистых сталей различных марок.
2.Впервые проведены исследования по формированию покрытия из сометаллическои пленки расплава цинка с различным содержанием алюминия іьім «ножом» с учетом охлаждения и кристаллизации покрытия. 3.Получены кинетические параметры процесса термодиффузионного отжига ового покрытия с различным содержанием алюминия в исходном расплаве.
4. Создана математическая модель АСУ толщиной алюмоцинкового покрытия
снове оптимизации конструкции газового «ножа» и учетом транспортного
давания измерительного сигнала толщиномера.
5. Разработана методика анализа пластических свойств алюмоцинкового
ытия; проведены исследования свойств покрытия в зависимости от скорости
«дения полосы после нанесения покрытия и последующего отпуска.
6. Получены основные закономерности ТХО проволоки, труб печной сва и уголков перед нанесением покрытия; разработаны и рекомендов; оптимальные температурно-временные и газовые режимы ТХО в зависимости вида алюмоцинкового покрытия.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ полученных результа заключается в следующем:
впервые в металлургической практике получены данные о действителы толщине оксидных пленок на поверхности малоуглеродистых сталей различг марок в условиях скоростного нагрева в продуктах сгорания топлива с различи коэффициентом расхода воздуха; определен действительный характер проце термической очистки холоднокатаной полосы от загрязнений прокатной смазко протяжной печи АНГА и АНГЦ;
полученные в процессе исследований предельные значения влагосодержа азотоводородного газа над расплавом в зависимости от содержания в нем алюмиї оптимальные скорости охлаждения полосы после нанесения покрытия, режи диффузионного отжига оцинкованной полосы непосредственно вошли в ТЛЗ проектирование агрегатов АНГА, временную технологическую инструкі. агрегата ЧсрМК и предложения по реконструкции (старого) агрегата цинкова ЧерМК.
Результаты исследования и разработок нашли применение при составле: ТЛЗ на проектирование агрегата алюмоцинкования проволоки на Ревдинс: ММЗ, агрегата алюмоцинкования труб на Челябинском ТПЗ.
АПРОБАЦИЯ И ПУБЛИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ Основные результаты работы докладывались на Всесоюзных Республиканских научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах:
- 5-я, 6-я Всесоюзные конференции по теплообмену и гидравлическ
сопротивлению при движении двухфазного потока в элементах энергетичес
машин и аппаратах (Ленинград, 1974,1978);
4-е Всесоюзное совещание по тепло- и массообмену (Минск,1972);
5-я научно - техническая конференция УПИ (Свердловск, 1976);
-6-я Всесоюзная конференция по тепло- и массообмену (Минск, 1980);
научно - техническая конференция «Применение вычислительных средств в отехнических и энергетических расчетах» (Свердловск, 1979);
научно - техническое совещание «Улучшение конструирования , освоение ;плуатация печей прокатного производства заводов ЧМ» (Череповец,1982);
8-я научно - техническая конференция молодых ученых и специалистов m (Свердловск, 1982);
Всесоюзный семинар ВДНХ (Москва, 1984);
Всесоюзный семинар «Расширение производства листового проката с ллическим и полимерным покрытиями с целью защиты от коррозии» лева, 1984);
Всесоюзное научно - техническое совещание "Повышение технического ня нагревательных устройств в прокатном производстве" (Москва, 1987);
Всесоюзное научно - техническое совещание «Применение ЭВМ в научно-едовательских разработках» (Москва, 1988);
Всесоюзная научно - техническая конференция , посвященная 60 - летиго [ИМТ (Свердловск, 1990);
9-я Юбилейная научно - техническая конференция УПИ (Свердловск, 1990);
3-й Международный симпозиум «Алюмоцинк - 91»
:пропетровск, 1991);
- Конференция теплоэнергетического факультета «Сыромятниковские
ия» УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 1995).
Основное содержание диссертации опубликовано в 54 печатных работах, :чень которых приводится далее.
Работа состоит из введения, восьми тематических разделов, заключеї списка литературы из 134 наименований, приложения и содержит 230 стра текста, 72 иллюстрации и 8 таблиц.