Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!
Полезные статьи -> Обработка металлов -> Термообработка -> Термообработка в кипящем слое -> Налипание частиц на поверхность металла и их спекание

Налипание частиц на поверхность металла и их спекание

только в текущем разделе

Уже в ранних опытах по нагреву электротехнической стали в кипящем слое температурой 1150-1250° С при сжигании в нем природного газа с ав > 1 было обнаружено, что частицы шамота и корунда прилипают к поверхности металла.

Впоследствии было показано, что при нагреве образцов из этой стали толщиной 10 мм в течение 2,5 мин в кипящем слое электрокорунда налипания не было при всех значениях ав > 1, но при выдержке 5 мин оно становилось заметным, а при выдержке 10-15 мин и 1170-1200°С поверхность образцов была сплошь покрыта корундом. Замена корундовых частиц крошкой, полученной измельчением форстеритового кирпича, не дала положительных результатов: налипание было столь же интенсивным. Судя по наблюдениям, налипшие частицы обволакиваются окалиной.

В опытах, выполненных автором совместно с П. В. Садиловым (см. сноску на с. 29) в кипящем слое корундовых частиц, отапливаемых пропан-бутаном при ав = 1,2, толщина корочки из частиц, налипших при высоких температурах на прутки из сталей 35 и 65 (диаметром 22 или квадрат 25x25 мм), достигала 10 мм. В ряде случаев такое налипание совершенно недопустимо, поскольку оно может служить препятствием для дальнейшего технологического процесса.

Эти эксперименты, проведенные на частицах диаметром 0,12- 0,4 мм при сжигании пропан-бутановой смеси и природного газа, показали, что при 1100-1250° С наиболее склонны к налипанию серый (регенерированный) корунд и шамот (особенно мелкие фракции), наименее - белый электрокорунд. Частицы интенсивнее прилипают там, где они малоподвижны, особенно на обращенных кверху горизонтальных участках. Однако самым существенным было влияние состава газовой атмосферы: налипание частиц электрокорунда диаметром 0,32 мм при 1100-1250° С отсутствует, если нагрев и охлаждение осуществляются в безокислительной среде. В этих опытах образцы диаметром 25 мм и длиной 30 мм из стали 35 нагревали в печи, изображенной на рис. 4, оборудованной двухступенчатым сжиганием, а охлаждали либо на воздухе, либо в потоке метана. При 1000° С налипание отсутствует во всех случаях. При всех исследованных температурах электрокорунд не налипает на поверхность образцов из стали 1Х18Н9Т независимо от состава газовой среды.

Прилипшие к металлу частицы белого электрокорунда (в окислительной среде) имели бурый или даже черный цвет. Следовательно, они обволакиваются и смачиваются легкоплавкими соединениями, образующимися в месте контакта. Рентгенографический анализ указывает на наличие на поверхности окисленных при 1100-1270° С образцов всех трех окислов железа, а также соеди

нений алюминия. При взаимодействии окалины с псевдоожижаемыми частицами и кладкой печи могут образовываться различные соединения и эвтектики, имеющие низкую (1180-1230° С) температуру плавления (Fe2Al2Oe; Fe2Si04.FeO; Fe0.Fe203; 2Mg0.Si02.2Fe0.Si02), которая может еще понижаться за счет наличия примесей. По данным работы, шлак хорошо смачивает поверхность огнеупоров, выполненных из магнезии, шамота или корунда. Смоченные расплавом частицы мелкозернистого материала при последующем охлаждении прочно цементируются с окалиной.

Если образец имел слой окалины до нагрева, то налипание в окислительной среде интенсифицируется. Наоборот, в безокислительной среде окалина восстанавливается, поэтому тенденция к налипанию уменьшается.

Частицы, лежащие на горизонтальных участках образцов, нагретых в безокислительной среде, легко сдуваются или стряхиваются с них сразу после извлечения из печи. Однако в процессе охлаждения металла, нагретого до высоких температур, на воздухе, он окисляется, что приводит к прочному прилипанию частиц.

Авторы с помощью металлографического анализа обнаружили, что окалина, образующаяся на поверхности образцов из армко-железа, состоит из FeO и Fe304, в то время как у сталей 30, 45 и 60С2, содержащих кремний, кроме последовательно расположенных слоев FeO, Fe304 и Fe203 между металлом и вюститом (FeO) наблюдается еще один слой, состоящий из FeO и Fe2Si04 (фаялит), причем у стали 60С2 с большим содержанием кремния его толщина больше. Из диаграммы плавкости системы FeO- Si02 следует, что фаялит и вюстит образуют эвтектику с температурой плавления 1173° С.

Фазовый состав окалины авторы определяли идентифицированием окислов, измеряя их микротвердость с помощью микротвердомера ПМТ-3, т. е. точный состав фазы, непосредственно прилегавшей к поверхности, не определяли. Вполне вероятно, что окисление других содержащихся в стали примесей (так же как и кремния) приводило к образованию более сложных (тройных и т. д.) систем с еще более низкой температурой плавления эвтектик. Образующаяся жидкая фаза под давлением появляющихся зерен FeO выдавливается на поверхность окалины, смачивает соприкасающиеся с ней частицы, приклеивая их.

Подсчитано под микроскопом число частиц, налипших на единицу поверхности образцов из различных сталей после их выдержки в кипящем слое при скорости псевдоожижения 1,8-2,4 м/с, 1050-1300° С и ав, равном 0,3-1,0. В качестве образцов использовали пластины с размерами 1200 X 80 X 10 мм, расположенные перпендикулярно к решетке полупромышленной печи. Характеристики изученных псевдоожижаемых частиц приведены. Там же приведены характеристики корунда.

Налипание на поверхность полосы из стали 60С2 при ав = 1 и времени выдержки 5 мин частиц свежей кессонной массы и глинозема начинается при 1100° С. Авторы считают, что присутствие в них СаО приводит при их соприкосновении с FeO к образованию кальциовюстита (СаО-2FeO), температура плавления которого 1100° С. С, увеличением температуры число налипших частиц прогрессивно увеличивается до 50 и 80 шт/см2 при 1250° С, соответственно для глинозема и кессонной массы. Интересно, что частицы кессонной массы, отработавшей в установке в течение 30 ч, прилипают значительно меньше (при 1250° С всего ~15 шт/см2). Авторы объясняют это практически полным израсходованием за это время содержавшейся в них окиси кальция, затраченной на образование кальциовюстита. Частицы Zr02 начинают прилипать при 1180-1200° С, т. е. при температуре образования эвтектики фаялита с вюститом.

Количество налипших в окислительной среде частиц возрастает с увеличением времени выдержки и содержания кремния в стали. Так, при 1280° С на 1 см2 поверхности образца из стали 60С2, содержащей 1,73% Si, за 5 и 8 мин налипло ~30 и 55 частиц, а из стали 30 (0,25% Si) ~8 и 10 шт/см2, соответственно. Еще более резкая разница наблюдалась в слое частиц Zr02, не содержащих примесей в своем составе (~100 и 7 шт/см2 при 1300° С за 5 мин для указанных сталей).

В работе также показано, что с уменьшением угла наклона между поверхностью пластины и горизонталью, т. е. с ухудшением подвижности частиц у поверхности налипание резко интенсифицируется, причем на обращенной кверху поверхности наклонной и горизонтальной пластин налипает больше частиц, чем на нижней поверхности. Количество частиц, налипших на вертикальной поверхности в этой серии экспериментов, на порядок меньше, чем указано выше. Причины такого расхождения в работе не указаны.

С уменьшением ав уменьшается интенсивность образования окалины и, по-видимому, количество образующейся жидкой эвтектики. В безокислительной среде, получаемой при ав < 0,4-0,45, налипание частиц кессонной массы практически отсутствует, а частиц глинозема Г-90 сводится к минимуму. Поведение электрокорунда (А1203 высокой степени чистоты) не исследовано. По данным, изменение диаметра частиц в диапазоне 0,6-2 мм не влияет на интенсивность налипания.

Использование карборунда (карбида кремния - SiC) в качестве промежуточного теплоносителя при нагреве углеродистых сталей (60С2, 30, 45, ШХ-15, 40Х, 18ХГТ) в печи с кипящим слоем оказалось невозможным. Обладая большим, чем железо, сродством с кислородом, кремний взаимодействует с вюститом, восстанавливая его до железа и образуя Si02. Интенсивное химическое взаимодействие на поверхности образца было заметно визуально. Двуокись кремния образуется и при восстановлении карборундом углекислого газа до СО. В результате спекания Si02 и FeO образовалась рыхлая «шуба» из силикатов железа, которая легко отделялась от основного металла, причем после этого на поверхности металла отсутствовала окалина, в то время как толщина образца после 30 мин выдержки при 1250° С уменьшалась из-за окисления на 0,8 мм.

На образцы из стали 1Х18Н9 частицы указанных материалов в диапазоне температур 1050-1300° С не налипают даже в окислительной среде.

При наладке промышленной установки для патентирования проволоки нами было замечено, что корундовые частицы размером 120 мкм интенсивно налипали на нагреваемую в окислительной среде проволоку из углеродистой стали даже при температуре кипящего слоя, не превышающей 900-950°С. Механизм такого налипания не выяснен. Не исключено, что корунд, соприкасающийся с поверхностью проволоки механически закреплялся на ней растущим слоем окалины, хотя толщина этого слоя не превышала 0,1 мм. Избежать налипания столь мелкого корунда удалось лишь путем поддержания в печи безокислительной среды.

Таким образом, решающим условием предотвращения налипания частиц на поверхности стальных изделий в диапазоне температур 1100-1300° С является применение чистых (не содержащих большого количества примесей) материалов на основе окислов MgO, А1203 или Zr02 и создание в зоне нагрева безокислительной среды.

Высокие требования, предъявляемые к чистоте псевдоожижаемых материалов, необходимы также и для создания нормального режима псевдоожижения при высоких температурах. Например, наши опыты показывают, что частицы регенерированного корунда (особенно мелкие), в котором содержатся посторонние примеси, довольно интенсивно слипаются при 1100° С и выше, в то время как частицы белого электрокорунда, в котором содержание примесей не превышает 0,5-1,5% (по массе), отлично псевдоожижаются при всех исследованных нами температурах вплоть до 1450° С.

Спекание частиц серого корунда, связанное с наличием в нем примесей, остающихся при регенерации абразивных отходов, обнаружено. Мелкозернистый материал плотным слоем загружали в графитовый стакан, который помещали в крип-толовую печь. В этих условиях спекание частиц регенерированного корунда диаметром 0,5-0,8 мм наступает при 1170° С, кварцевого песка и карборунда диаметром 0,2-0,5 мм при 1240- 1270°С, частиц, приготовленных из динасового кирпича, при 1000- 1310° С, а из магнезитового кирпича - при 1390° С. Интересно, что те же частицы корунда и карборунда в кипящем слое (при числе псевдоожижения W = 5) не спекались при 1200° С, но прилипали тонким слоем к кладке. Белый электрокорунд в этой работе также не исследовали.

Oтмечено, что после 10-12 ч опытов по нагреву металла в слое карборундовых частиц образовались спеченные куски, которые, оседая на поверхности решетки, создавали застойные зоны в рабочей камере печи. По-видимому, карбид кремния, взаимодействуя с окалиной, отваливался от поверхности металла и образовывал спеки в объеме.

Наши наблюдения на промышленном агрегате для патентирования проволоки показывают, что даже при 950-1000° С частицы корунда диаметром 0,1 мм в застойных зонах с окислительной средой слипаются, образуя рыхлые отложения розового или светло-коричневого цвета. В местах контакта неподвижных частиц с углеродистой сталью эти отложения приобретают темно-коричневый или красный цвет и становятся достаточно прочными, не рассыпающимися при легком надавливании. Вокруг неподвижной окисляющейся проволоки диаметром 6 мм может образоваться трубка диаметром 40-50 мм. Причиной их возникновения является загрязнение корунда попадающей в слой и образующейся в нем окалиной и другими примесями.

При 1100-1350° С наблюдалась тенденция к спеканию частиц окалины и окиси магния в агломераты величиной до 60 мм плотностью 0,46-0,58 г/см3. Эти агломераты свободно «плавали» в псевдоожиженном слое.

Совершенно очевидно, что попадание больших количеств окалины в высокотемпературный кипящий слой с окислительной средой недопустимо. Поведение окалины в высокотемпературном кипящем слое с восстановительной средой, к сожалению, серьезно не изучено.

С возможностью налипания приходится считаться и при нагреве алюминия и его сплавов, особенно если заготовки нагревают не под термообработку, а под штамповку, поскольку неизбежная в таких случаях запрессовка частиц мелкозернистого материала в изделия недопустима. Совместные исследования, проведенные автором и Н. Ф. Филипповским, показали, что к поверхности алюминиевых изделий, нагреваемых в соответствии с технологическими требованиями до 500° С в кипящем слое частиц корунда или шамота различных фракций (от 0,1 до 0,5 мм), пристает небольшое число частиц практически независимо от ориентации поверхности в слое и марки сплава. При указанной температуре алюминий становится настолько мягким, что некоторые остроугольные частицы при столкновении с его поверхностью механически внедряются в него. Налипание было полностью устранено применением округлых частиц (шлаковые и алундовые шарики). Оно отсутствовало и в кипящем слое частиц из окиси магния.

Последние обсуждаемые темы

Самые обсуждаемые темы за все время

 Тема

сталь для саморезов

Помогите с тем. обработкай

Помогите выбрать ТВЧ установку.

Виды огнеупоров в металлургии

Термообработка стали

ТО пружины из стали 60

Цементация в гараже

Защита стали от окисления (окалины) и обезуглероживания при термообработке.

С ДНЁМ МЕТАЛЛУРГА!!!

Изотермическая закалка на бейнит

 Тема

Сообщений 

Частые вопросы и ответы по термообработке

42

Термообработка стали

9

Защита стали от окисления (окалины) и обезуглероживания при термообработке.

7

Химико-термическая обработка стали

5

Виды огнеупоров в металлургии

3

Как закалять и отпускать дюралюминий?

3

Цементация в гараже

2

Закалка бронзы

1

Помогите выбрать ТВЧ установку.

1

Сверхбыстрая закалка

1

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

Статьи

Цементация в кипящем слое
• Реставрационное науглероживание
• Условия безокислительного необезуглероживающего нагрева в кипящем слое
Налипание частиц на поверхность металла и их спекание
• Наладка установки для термообработки шатунов
• Промышленный агрегат непрерывного действия
• Агрегат для патентирования проволоки
• Муфельные печи для термообработки труб
• Рекристализационный отжиг и нагрев прутков под закалку
• Отжиг и нагрев под закалку труб из цветных металлов
• Термообработка стальных труб в безмуфельных агрегатах
• Промышленные ванны для отпуска инструмента и нагрева изделий до 500-600 С
• Термообработка изделий из быстрорежущих марок
• Термообработка изделий из алюминиевых сплавов и биметаллов
• Термообработка рельсов
• Низкотемпературный нагрев и отпуск проволоки
• Проходная печь для нагрева штанг под высадку
• Концевой нагрев заготовок
• Нагрев стальных листов под прокат и штамповку
• Конструирование печей с кипящим слоем

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

У 22:16 Металлолом Самовывоз. Дорого. Оперативно. Демонтаж

У 22:16 Металлолом. Прием и Вывоз Металлолома. Демонтаж.

Т 14:24 Генераторы дизельные, электростанции АД500, АД500-

Т 14:24 Дизельные электростанции АД 315

Т 14:24 Сварочный генератор ГД 2х2503, генератор ГД 4004,

У 12:08 Погружение винтовых свай

У 12:08 Металлоконструкции

Т 12:08 Винтовые сваи серии СВЛ (ВСЛ) и СВЛМ (ВСЛМ)

У 12:08 Аренда УБМ-85

Т 12:08 Винтовые сваи

У 11:39 Ходовые винты.

У 11:39 Ремонт промышленных редукторов.

НОВОСТИ

6 Декабря 2016 17:05
Пушка для стрельбы тыквами и шарами для боулинга

1 Декабря 2016 07:01
Столетние ткацкие станки (10 фото)

7 Декабря 2016 17:43
Американский импорт катанки в октябре вырос на 13,7%

7 Декабря 2016 16:48
Сортопрокатное производство ”ЧерМК” отметило 55-летие выпуском 100-тысячной тонны

7 Декабря 2016 15:11
Турецкий экспорт катанки за 10 месяцев вырос на 25,5%

7 Декабря 2016 14:09
АО ”ФГК” в ноябре 2016 года увеличило перевозки грузов на 25%

7 Декабря 2016 13:20
Перуанская добыча железной руды за 10 месяцев упала на 0,6%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Основные виды и области применения термопар

Использование мешков для упаковки в отраслях промышленности

Пневмоцилиндры и пневматическое оборудование

Промышленные светодиодные светильники - преимущества перед газоразрядными лампами

Бытовка для строителя

Как правильно поменять замок во входной двери?

Какой стабилизатор напряжения для дома лучше: отзывы и разновидности приборов

Использование нержавеющего проката в пищевой промышленности

Тротуарная плитка от ”АВТОСТРОЙ” - типы и назначение

ГНБ технология бурения

Лазерная резка металла

Рентгенофлуоресцентные спектрометры - толщиномеры

Малярные валики и кисти

Складские пластиковые ящики для хранения изделий

Современные промышленные фены

Основные виды масел в промышленности

Погрузчики в складской отрасли и промышленности

Листовые материалы из древесины в строительстве

Качественные и доступные гидрозамки

Доступные качественные гидроцилиндры

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2014 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.