Исследование и совершенствование технологии изготовления воздушных фурм доменных печей нанесением алюмосодержащих газопламенных покрытий с последующей термообработкой

• Автор: Акимов, Василий Александрович
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ причин замены и способов повышения стойкости

воздушных фурм доменных печей

1.1. Основные причины замены воздушных фурм

1.2. Способы повышения стойкости воздушных фурм по износу

1.3. Способы снижения тепловых потерь через поверхность воздушных фурм.

1.4. Применение СиА1 диффузионного слоя на воздушных фурмах

1.5. Создание диффузионных слоев на фурмах с использованием никельсодержащих покрытий
1.6. Технология и оборудование для нанесения покрытий способом газопламенного напыления.

1.7. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. Исследование влияния оксида алюминия на состав и

свойства медноалюминиевого диффузионного слоя.
2.1. Повышение свойств медноалюминиевого диффузионного слоя
путем добавления к алюминию оксидов алюминия.
2.1.1. Структура поверхностного слоя.
2.1.2. Распределение элементов в диффузионном слое.
2.1.3. Рентгеноструктурный фазовый анализ поверхностного слоя
2.1.4. Толщина диффузионного слоя
2.1.5. Теплопроводность и тепловое сопротивление.
2.1.6. Износостойкость.
2.1.7. Жаростойкость.
2.2. Создание диффузионных слоев на меди в защитной среде
2.2.1. Микроструктура
2.2.2. Микрозоидовое исследование
2.2.3. Микротвердость.
2.3. Выводы по главе
ГЛАВА 3. Методики расчета толщины диффузионного слоя и тепловых
потерь через поверхность воздушных фурм
3.1. Расчет толщины диффузионного слоя в системе Си основа А1А0з газопламенное покрытие
3.2. Методика расчета тепловых потерь через поверхность воздушной фурмы.
3.3. Оценка влияния А1 покрытия со стороны дутьевого канала на снижение тепловых потерь через воздушные фурмы
3.4. Оценка влияния двухслойного покрытия из алюминия и оксида алюминия на снижение тепловых потерь через воздушные фурмы.
3.5. Оценка влияния покрытия на снижение расхода кокса
3.6. Оценка влияния покрытия на снижение расхода кокса через температуру горячего дутья
3.7. Расчет тепловых потерь через воздушные фурмы с А1 покрытием со стороны дутьевого канала и экономии кокса на ДП6 ОАО
НЛМК
3.8. Расчет тепловых потерь через воздушные фурмы с двухслойным АА2О3 покрытием всей поверхности и экономии кокса на ДГ
ОАО НЛМК
3.9. Выводы по главе
ГЛАВА 4. Использование воздушных фурм с покрытиями из алюминия
и оксида алюминия в доменном цехе ОАО НЛМК.
4.1. Металлография серийных фурм с алюминиевым покрытием, рано вышедших из строя
4.2. Создание защитного слоя с использованием оксида алюминия на
воздушных фурмах и их испытание на ДГ ОАО НЛМК
4.3. Металлография экспериментальных фурм с покрытием на основе алюминия всей поверхности
4.4. Расчт экономического эффекта для доменной печи 6 ОАО НЛМК.
4.5. Технологические указания по нанесению покрытия с использованием оксида алюминия на воздушные фурмы
4.6. Выводы но главе.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Основные результаты и положения диссертации доложены на 6ой региональной научнопрактической конференции студентов и аспирантов, посвященной летию МИСиС Старый Оскол, г. Наука и производство Урала Новотроицк, г. Основное содержание работы отражено в 5 опубликованных работах. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников и приложения. Она изложена на 0 страницах машинописного текста, содержит рисунок и таблиц. Библиографический список включает наименований. Автор выражает искреннюю признательность и благодарность всем сотрудникам НИТУ МИСиС и специалистам ОАО НЛМК, принявшим участие в подготовке, проведении и обсуждении совместных исследований. Передняя часть фурмы, находящаяся в рабочем пространстве доменной печи рисунок 2, подвергается термическому, механическому и химическому воздействию газовой, жидкой и твердой фаз 6. Основными причинами выхода воздушных фурм из строя являются прогар рьтльной части, трещины по сварке и износ наружного стакана. Если первая причина выхода определяется преимущественно нарушением технологии плавки, вторая качеством сварного соединения, то последняя стойкостью материала фурмы, а именно стойкостью поверхностного слоя. Прогар рыльной части является самой непредсказуемой причиной замены воздушных фурм и может произойти в любой момент времени их эксплуатации при попадании на поверхность фурм жидкого чугуна. Доля фурм, выведенных из эксплуатации по прогару, составляет в среднем от общего числа замененных фурм. Механизм прогара фурм состоит в следующем. Жидкий чугун, попадая на охлаждающую поверхность, вызывает резкое повышение температуры стенки, а также образование устойчивой паровой пленки, изолирующей поверхность фурмы в месте контакта от массы воды. В результате резкого ухудшения теплообмена температура стенки в зоне контакта повышается до температуры плавления меди, и фурма прогорает 7. Трещины по сварным швам происходят преимущественно в начальный момент времени эксплуатации фурм при нарушении технологии сварки. Возможны трещины по внутреннему стакану, возникающие также в основном на начальной стадии работы фурм изза использования некачественной меди. Износ наружного стакана является наиболее ожидаемой причиной замены фурм и возникает в зависимости от объема печи и условий ее работы через месяцев их эксплуатации. Фурмы, находясь в зоне максимальных температур, подвергаются непрерывному истирающему действию шихтовых материалов, приводящему к их износу. Самое простое решение проблемы износа заключается в увеличении толщины стенок фурм, в частности, се рыльной части. В качестве примера на комбинате Криворожсталь исследовали причины выхода из строя воздушных фурм на различных доменных печах. Использовали показатели работы доменных печей полезным объемом м3 ДГТ1, м3 ДП5 и ДП7 и м3 ДП8 за г. На каждой печи установлено соответственно , , и воздушных фурм 8. Доменные печи выплавляли передельный чугун. На всех печах применяли двухкамерные медные воздушные фурмы с утолщенной рыльной частью конструкции комбината Запорожсталь. Независимо от полезного объема доменной печи, незначительное до 3 число фурм вышло из строя изза износа рыльной части. Это свидетельствует о том, что утолщенная конструкция рыльной части, ее индивидуальное охлаждение в целом обеспечивают достаточно высокую работоспособность. Одним из направлений совершенствования технологии изготовления воздушных фурм доменных печей является поиск новых материалов для их изготовления. Поскольку износ фурм происходит с их поверхности, было предложено изготавливать фурмы из алюминия или его сплава, при этом на наружной поверхности корпуса и поверхности дутьевого канала создавать защитное покрытие из оксида алюминия толщиной не менее 0,5 мм. В процессе изготовления фурм защитный слой создают путем оксидирования в электролите с постепенным повышением конечного напряжения до
В при плотности тока Адм 1. Применение алюминия для изготовления фурм имеет следующие преимущества перед медными невысокая стоимость изготовления, удобство в обращении изза малого веса.