WEB-ресурс научно-практических конференций

ВДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ ДРОТУ МАРКИ БСТОМ В КОВПАКОВИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ ПЕЧАХ

Усенко Ю.І., к.т.н . Іванов В.І., Скачков В.О., к.т.н . Болюк С.В., Моісейко Ю.В.

м. Запоріжжя

За умов ВАТ «Запорізький сталепрокатний завод» дріт марки БСтОМ піддають термічній обробці у двозонних ковпакових електричних печах типу СГЗ. Стопу, що складається з трьох бунтів щільно намотаного дроту, розміщують під муфелем з жароміцної сталі, нагрівають в середовищі захисного газу (95-96 % N ₂ , 4.5 % H ₂ ) до температури 750 ° С та охолоджують під відключеним ковпаком до температури 150 ° С.

Результатами досліджень, проведених на електричних печах опору даного типа, зафіксовано достатньо рівномірний розподіл температури як в їх робочому просторі, так і стопі бунтів дроту [1] . Так, в кінці періоду нагрівання значення максимального перепаду температури за висотою стопи бунтів для зовнішніх витків дроту не перевищує 5-10 ° С, для внутрішніх витків – 30-40 ° С. Проте наявність значного температурного перепаду за перерізом стопи по завершенні періоду нагрівання (70-80 ° С) суттєво обмежує швидкість підйому температури внутрішніх витків дроту всіх бунтів.

Для зниження значення зазначеного перепаду та розробки раціонального режиму термічної обробки дроту марки БСтОМ здійснювали детальний аналіз формування полів температури в бунтах під час їхнього нагрівання.

Спочатку моделювали процес, що досліджують, і вирішували одновимірну вісесиметричну задачу нестаціонарної теплопровідності для порожнистого циліндра за відповідних початкових і межових умов. Зіставлення результатів розрахунку розподілу температури в різних бунтах стопи дроту з результатами фізичного вимірювання за виробничих умов, підтверджує збіжність теоретичних кривих, що визначають характер процесу нагрівання металу у печі даного типа, з експериментальними даними:   значення відхилення температури для різних періодів термічної обробки не перевищує 5-8 ° С.

Під час подальшого обчислювального експерименту на ПЕОМ визначали раціональні температурно-часові параметри, що забезпечують як високу якість термічної обробки бунтів дроту марки БСтОМ, так і достатньо високу швидкість його нагрівання.

Перед моделюванням режимів термічної обробки задавали середню за масою температуру дроту, що досліджували, на початку та по завершенні даного процесу. Варіювали значення максимальної температури в зонах нагрівального ковпака, а також тривалість періодів нагрівання та витримки під відключеним ковпаком на окремих стадіях обробки стопи бунтів дроту різних геометричних розмірів у печі. При цьому оцінювали тривалість нагрівання, необхідну для швидкісного підйому температури дроту із збереженням рівня його якісних показників.

Як показали результати численних експериментів, вищезгаданим вимогам найбільшою мірою задовольняє режим, що передбачає нагрівання металу (у першій зоні за максимальної температури 850 ° С, в другій зоні за температури 820 ° С) протягом 8,9 год. і подальшу витримку під відключеним ковпаком протягом 2,3 год.

Випробування розробленого режиму термічної обробки дроту марки БСтОМ на одній з ковпакових електропечей ВАТ « Запорізький сталепрокатний завод » зафіксували суттєве зростання швидкості підйому температури середніх шарів усіх бунтів стопи. Максимальне значеня температурного перепаду між окремими точками зовнішньої і внутрішньої бічної поверхні верхнього та нижнього бунтів за висотою стопи по завершенні періоду нагрівання не перевищує 60 ° С, а після витримки під відключеним ковпаком - 25 ° С. Для нагрівання бунтів характерним є достатній рівень швидкості зростання температури, як наслідок, загальна тривалість періоду нагрівання дроту під час термічної обробки за даним режимом зменшилась на 3,5 год. [2].

Зіставлення витратних статей теплового балансу печі за розробленим і існуючим режимами термічної обробки дроту БСтОМ свідчить про зниження витрати теплової енергії на 4,5-6,5 % під час обробки за розробленим режимом, що дозволяє підвищити коефіцієнт корисної дії печі на 3,2-4,3 %.

Вплив розробленого режиму на пластичні та механічні показники (часовий опір s _В і відносне подовження d ), а також на мікроструктуру дроту марки БСтОМ після термічної обробки, визначали шляхом проведення випробувань партій зразків від різних ділянок зовнішнього, середнього та внутрішнього витків кожного бунта. Встановлено, що, після обробки за запропонованим режимом дріт характеризується достатнім підвищенням пластичних і механічних властивостей, а також наявністю більшої однорідності зерна за перерізом шліфів, яка відповідає вимогам стандарту.

Після реалізації розробленого режиму термічної обробки було зафіксовано високу якість термічної обробки усього сортаменту дроту марки БСтОМ .

Список використаних джерел::

1. Усенко Ю.И., Иванов В.И., Кулибанов В.И. и др. Повышение эффективности использования энергии нагревательных элементов в колпаковых электропечах типа СГЗ // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 1996. – № 2.

2. Усенко Ю.И., Иванов В.И., Назар П.И. и др. Оптимизация технологии отжига стальной проволоки марки БСтОМ // Металлург. – 1997. – № 10-11.