автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Особенности окалинообразования и усовершенствование процесса нагрева колесных заготовок в кольцевых вращающихся печах

Министерство образования Российской Федерации ГОУ ВПО «Уральский государственньш технический университет - УПИ»

На правах рукописи

ПРОНИНА Мария Владимировна

ОСОБЕННОСТИ ОКАЛИНООБРАЗОВАНИЯ И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАГРЕВА КОЛЕСНЫХ ЗАГОТОВОК В КОЛЬЦЕВЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов

АВТОРЕФЕРАТ д иссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2003

Работа выполнена на кафедре «Теплофизика и информатика в металлургии» ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет -УПИ»

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки

и техники РФ, доктор технических наук, профессор Ярошенко Ю.Г.

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки

и техники РФ, доктор технических наук, профессор Торопов Е.В.

Волков В.В., к.т.н., с.н.с.

Ведущая организация: ОАО «ВНИИМТ»

г. Екатеринбург

Защита состоится «.5"» ¿ ^¿¿?/Уг»'2003 г. на заседании диссертационного совета Д 212.285.05 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ», ауд. I (зал Ученого Совета). Ваш отзыв в одном экземпляре, скрепленный гербовой печатью, просим направить по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19, УГТУ - УПИ, ученому секретарю совета.

Факс: (3432) 74-38-84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ».

Автореферат разослан « 3 » 2003года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Карелов С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Развитие железнодорожного транспорта и обеспечение безопасности движения, как важнейшие условия современной цивилизации, требуют постоянного увеличения производства железнодорожных колес и улучшения их качественных показателей. Необходимость успешного решения этой задачи при снижении материально-энергетических затрат обусловливает актуальность и целесообразность научных исследований существующей технологии производства железнодорожных колес с целью выявления возможности её совершенствования и экологизации.

Неизбежной составляющей процесса горячей прокатки является нагрев заготовки, оказывающий существенное влияние на качество готового изделия и одновременно составляющий одну из основных причин весьма значительных удельных потерь металла из-за образования оксидного слоя на его поверхности. В связи с этим изучение условий и причин формирования различных типов окалины, исследование их свойств и возможностей минимизации образования за счет усовершенствования режимов нагрева в кольцевых вращающихся печах представляет собой важную научную проблему.

В современных условиях нарастания антропогенного давления на окружающую среду и необходимости осуществления принципов устойчивого развития большое значение имеет выполненная в настоящей диссертационной работе эколого-экономическая оценка степени экологизации колесопрокатного производства и предлагаемых способов ресурсосбережения.

Изучение этих вопросов в настоящей диссертационной работе и определяет ее своевременность и актуальность.

Цель работы. Совершенствование технологии нагрева колесных заготовок в кольцевых вращающихся печах, обеспечивающее снижение удельных потерь металла, минимизацию ресурсопотребления и повышение качества железнодорожных колес с оценкой эколого-экономической эффективно-

сти их производства.

* .1 '*< ¿-ЗА</»Ы1А>1

Ь^Л Нг ТЕ К А

Научная новизна. В соответствии с теорией окисления стали и на основе экспериментальных исследований особенностей процесса нагрева в кольцевых вращающихся печах изучены причины и установлен механизм образования «липкой» окалины. В зависимости от прочности адгезии окалины к поверхности металла предложена и научно обоснована классификация типов окалины с разделением на отслаивающуюся и трудноудаляемую, так называемую «липкую». Для обоих типов окалины, образующейся при нагреве в кольцевой вращающейся печи, получены регрессионные зависимости от температуры и времени нагрева, а также от содержания диоксида кремния в огнеупорной кладке подины, на которую устанавливаются нагреваемые колесные заготовки. Для колесной стали построена кривая, характеризующая зависимость потерь металла с окалиной от температуры нагрева. Впервые определены тешюфизические характеристики непрерывнолитой колесобан-дажной стали 55, положенные в основу разработки усовершенствованного теплового режима работы кольцевых вращающихся печей.

Практическая ценность. Особую практическую значимость составляет использование полученных результатов проведенных исследований для усовершенствования процесса нагрева колесных заготовок в кольцевых вращающихся печах ОАО «НТМК», обеспечивающего снижение расхода топлива на 10% и уменьшение удельных потерь металла на 18%. Полученные выводы также могут быть использованы для анализа процесса окалинообра-зования на предприятиях с аналогичной технологией. В плане экологизации колесопрокатного производства и с переходом на ресурсосберегающие технологии впервые выполнен расчетный эколого-экономический анализ производства железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК» с оценкой удельных потерь металла на каждом переделе, а также эколого-экономическая оценка колёсопрокатного производства ОАО «НТМК».

Реализация работы. Результаты выполненных исследований и разработанные практические рекомендации могут быть использованы для прове-

дения предстоящей реконструкции колесопрокатного производства ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат», являющегося одним из основных производителей колес в Российской Федерации.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на всероссийской научной конференции «Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (С. Петербург, 1999), XXXI научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «НТМК» (Н. Тагил, 1999), межрегиональной молодежной научно-практической конференции «Новые материалы и технологии в металлургии и горнодобывающей промышленности» (Екатеринбург, 2001), межрегиональной конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2001), XXXII научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «НТМК» (Н. Тагил, 2000), на научно-практическом семинаре в рамках международной выставки «Уралэкология-2001» (Екатеринбург, 2001), ХХХ1П научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «НТМК» (Н. Тагил, 2001), пятом всероссийском молодежном научном симпозиуме «Безопасность биосферы - 2001/02» (Екатеринбург, 2002), научно-технической конференции «Проблемы металлургии, механики и машиностроения» (Н. Тагил, 2002), XXXIV научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «НТМК» (Н. Тагил, 2002), XXXV научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «НТМК» (Н. Тагил, 2003).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 15 печатных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения; изложена на 148 страницах, содержит 126 страниц машинописного текста, 30 рисунков, 41 таблицу, список литературы из 126 наименований работ отечественных и зарубежных авторов и приложения на 20 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Анализ процесса окисления

Аналитический обзор технической литературы показал, что, при многочисленности фундаментальных исследований процесса окисления (В.И. Архаров, Е.И. Казанцев, А.И. Ващенко, В.И. Губинский, В.П. Северденко, Вагнер, Химмель, Ж. Бенар, Тамман и другие), до настоящего времени недостаточно изучены конкретные условия образования окалины, факторы, влияющие на её свойства, и причины, определяющие прочность адгезии окалины к металлу. Отсутствуют необходимые данные о структуре и свойствах различных видов окалины.

Для достижения поставленной в работе цели с учетом современных теоретических представлений о процессах формирования оксидных пленок на поверхности металла при нагреве были сформулированы задачи исследования, которые сводились к следующему:

- изучить особенности процесса окисления колесной стали в кольцевых вращающихся печах с целью определения условий возможной минимизации потерь металла;

- исследовать структуру и свойства оксидного слоя для выявления факторов, определяющих образование «липкой» окалины;

- разработать рекомендации по усовершенствованию процесса нагрева колесных заготовок в кольцевых вращающихся печах, обеспечивающего снижение удельных потерь металла, энергозатрат и расхода топлива, а также улучшение качества цельнокатаных железнодорожных колес, производимых в условиях ОАО «НТМК»;

- выполнить сравнительную эколого-экономическую оценку существующей и рекомендуемой технологии производства железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК» с разработкой количественной оценки степени экологизации производства.

2. Анализ процесса окалинообразования при нагреве колесной стали Окисление поверхности колесных заготовок при нагреве в пламенных печах перед прокаткой является одной из основных причин весьма существенных потерь металла как из-за угара в печи, так и вследствие необходимости удаления дефектного слоя со всей поверхности нагреваемых заготовок.

Особенности процесса образования оксидной пленки на поверхности стальной заготовки зависят от химического состава колесобандажной стали и способа её выплавки, состава и свойств образующейся окалины, а также конкретных условий нагрева в кольцевых вращающихся печах.

Железнодорожные колеса изготавливают из конструкционной стали 55. Химический состав колесной стали оцениваются в соответствии с ГОСТ 10791-89, представленным в табл. 1

Таблица 1

Химический состав колесной стали (ГОСТ 10791-89)

Соде ржание элементов в стали, %

С Мп Р Б

0,55... 0,65 0,50... 0,90 0,22... 0,45 <£,035 <0,04

Фактически содержание различных химических элементов в колесной стали, выплавляемой на ОАО «НТМК», колеблется в пределах, представлен-

ных в табл. 2.

Таблица 2

Фактический химический состав колесной стали ОАО НТМК (%)

С Мп & Р Б Сг № Си п А1 V

Нижний предел 0,56 0,69 0,28 0,010 0,005 0,02 0,05 0,01 0,003 0,005 0,01

Верхний предел 0,63 0,80 0,38 0,025 0,018 0,06 0,14 0,011 0,012 0,05

Изучение особенностей процесса окалинообразования на непрерывно-литых колесных заготовках проводилось с учетом колебаний химического состава.

В работе проанализировано влияние на процесс окисления практически всех компонентов стали 55 и показано, что наиболее существенное влияние на процесс формирования слоя окалины оказывают углерод и никель.

Основным количественным показателем процесса окалинообразования являются удельные потери металла.

Для определения зависимости удельных потерь металла от температуры нагрева были выполнены опытные нагревы образцов из непрерывнолитой колесной стали. Кубические и цилиндрические образцы нагревали в лабораторной печи до заданных температур. При этом половина образцов имела шлифованную поверхность, а вторая половина не подвергалась механической обработке перед нагревом.

Полученная автором экспериментальная кривая (рис. 1, кр. 5) для колесной стали с содержанием углерода 0,55...0,65% вполне соответствует представленным по литературным данным зависимостям удельных потерь металла в окалину от температуры для различных сталей (рис. 1, кр. 1-4).

^ 2000

X

1 1500'

1С

о

О 1000

<

<

0

1 500

X

CL

Си

I 0

900 950 ЮОО 1050 1100 1150 Температура/ С

1 - железо Армко; 2,3,4- содержание углерода в стали 0,15%; 0,47%; 0,9% соответственно, 5 - колесная сталь (0,55. ..0,65%) Рис. 1. Влияние содержания углерода в стали на процесс окисления

Из кривых следует, что с увеличением содержания углерода в стали не только уменьшаются потери металла с окалиной, но и изменяется характер кривых окисления в зависимости от температуры. Исследования показали, что влияние углерода усиливается при уменьшении содержания кислорода в окружающей среде. Высокое содержание углерода в стали (0,63...0,65%) обеспечивает условия для образования более пористой окалины.

Увеличение содержания никеля с 0,04...0,07% до 0,11..0,25% (табл. 2) способствует усилению адгезии окалины, что затрудняет ее удаление с поверхности заготовки, увеличивает количество брака по причине «запрессованная» окалина и повышает удельные потери металла (рис. 2).

0,04..0,07 0,08...0,10 0,11...0,25 Содержание никеля,%

Рис. 2. Влияние содержания никеля в стали на брак колес по дефекту «запрессованная окалина»

Анализ химического состава окалины показал, что общее содержание железа в ней составляет 73,5%, М^О - 0,24%, СаО - 0,59%.

Но на основании только химического анализа нельзя четко выявить количественный состав структурных составляющих окалины. Определение микроструктуры и фазового состава окалины колесной стали, оценка количества, размеров, формы и распределения различных фаз выпол-

нены методом микроскопии. На основании результатов исследований выявлена связь химического состава колесной стали, условий её производства и предварительной обработки с микроструктурой и свойствами образующейся окалины. Установлено, что в кольцевых вращающихся печах на колесных заготовках образуется два типа окалины: отслаивающаяся, отделяющаяся от поверхности заготовки по мере её продвижения к прокатному стану, и труд-ноудаляемая, так называемая «липкая», которая остаётся на заготовке и при её деформации запрессовывается в металл, образуя дефекты.

Металлографические исследования для обоих типов были проведены на шлифах, изготовленных на срезах, перпендикулярных к поверхности окалины. Для травления образцов окалины использовалась плавиковая кислота. При этом металлическое железо травлению не подвергается. Такой способ дает хорошее дифференцирование оксидов БеО, Ре203 и Ре304 и позволяет достаточно легко различить неметаллические включения, а также изучить состояние границы разделения металл - окалина, определить толщину и пористость окалины, сделать количественный анализ ее составляющих, выявить наличие микротрещин и т.д.

При рассмотрении под микроскопом определена толщина окалины обоих типов и различных ее слоев. Достаточно высокая точность измерений достигнута подбором линз с различной степенью увеличения. Пористость окалины определена планиметрированием. Содержание пор на различных образцах достигает 46...62%.

С учётом термодинамики окислительных реакций и на основе анализа проведенных металлографических исследований автором выявлен механизм образования «липкой» окалины, который сводится к следующему.

Окалина, образующаяся на поверхности колесных заготовок, содержит оксиды железа: БеО, Ре304, Ее203. При нагреве ниже 570°С в окалине отсутствует вюстит. Наличие высших оксидов железа, улучшает условия адгезии, в связи с чем удаление окалины с поверхности усложняется.

При нагреве в сварочной зоне до температуры 1280°С и коэффициенте расхода воздуха а= 1,1... 1,2 образуется легко отслаивающаяся окалина, имеющая в своем составе все три оксида.

Повышение температуры нагрева выше 1330°С приводит к оплавлению окалины, благодаря чему доступ окислителя к внутреннему слою окалины затрудняется. С ростом температуры и увеличением времени выдержки слой гематита начинает распадаться с выделением тонких пластинок чистого железа в пограничной области и увеличением слоя магнетита с образованием двухслойной «липкой» окалины.

Предложенный механизм образования «липкой» окалины является основой для выбора температуры нагрева заготовок и разработки рекомендаций по усовершенствованию теплового режима работы печи.

3. Анализ условий образования «липкой» окалины в кольцевых вращающихся печах ОАО «НТМК»

Качество железнодорожных колес, производимых в условиях ОАО «НТМК» во многом зависит от качества нагрева поверхности непрерывноли-тых заготовок и окалинного слоя, образующегося на ней.

Нагрев заготовок под прокатку колес производится в двух кольцевых печах с вращающимся подом. Выбор такого типа печей предопределен требованиями технологического процесса.

Температурный и тепловой режим на действующих печах соответствует разработанной на предприятии технологической инструкции, согласно которой конечная температура нагрева заготовок составляет 1330±10°С.

Фактическая продолжительность нагрева металла в печи 5-6 часов и составляет по зонам: методическая - 0,2 ч., первая сварочная - 1,3 ч., вторая сварочная - 1,8 ч., томильная - 2,7 ч.

Расход топлива на печь составляет 10900 мъ/ч, Давление газа в газопроводе перед печью 1500 Па. Воздух, подаваемый в печь на горение, подог-

ревается в рекуператорах до температуры 100 - 350°С. Давление воздуха после рекуператора не ниже 2940 Па.

Одним из основных требований хорошего качества нагрева металла перед прокаткой является получение заготовок с минимальной толщиной окисленного слоя и без оплавления окалины. После окончания деформации окалина, запрессованная в металл, удаляется на механических станках.

Дефекты колес, связанные с запрессовкой окалины при прокатке, среди прокатных дефектов являются основными. Этот вид брака достигает 24,7%. Общие потери металла за счет окалинообразования и последующего ремонта колес составляют в среднем за последние годы около 20,4 тыс. т/год при общей производительности 255 тыс. т/год.

Количество образующейся «липкой» окалины в колесобандажном цехе ОАО «НТМК» колеблется в пределах 6,82...50,35% от общего объема производства (рис. 3) и практических разработок по прогнозированию количества окалинообразования в литературе не обнаружено.

Рис.3. Черновой ремонт колес, произведенных КБЦ ОАО «НТМК» по дефекту «запрессованная окалина» (1979-2002 гг.)

Результаты проведенных экспериментов и выполненные расчеты показывают, что при образовании отслаивающейся окалины удельные потери металла составляют 120 кг/т готовой продукции, которые увеличиваются при наличии «липкой» окалины до 160 кг/т готовой продукции за счет чернового ремонта колес, организация которого требует дополнительной механической обработки и существенных энергетических затрат. Стоимость чернового ремонта одного колеса в условиях ОАО «НТМК» по данным на 01.05.2003 г. составляла 11 рублей 68 копеек. По этой причине особую практическую значимость имеет изучение условий образования «липкой» окалины и факторов, способствующих ее уменьшению.

Исследование большого массива практических данных, представленных центральной лабораторией ОАО «НТМК», показало, что на процесс адгезии окалины к металлу оказывают влияние следующие факторы, обусловливающие явление локального «прилипания» окалины к поверхности заготовки: теплота сгорания топлива, температура, продолжительность нагрева, схема посада заготовок, их расположение подине, а также состав огнеупорного кирпича печного пода.

Действие факторов как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения образования «липкой» окалины носит комплексный характер. Выявленный на основании металлографических исследований механизм образования «липкой» окалины отражает действие полного комплекса факторов в конкретных условиях действующей печи.

Анализ данных по нагреву заготовок в действующей печи выявил линейную зависимость количества образующейся «липкой» окалины от теплоты сгорания топливной смеси. Увеличение теплоты сгорания газа приводит к снижению продолжительности нагрева, что создаёт дополнительные условия для образования «липкой» окалины, вследствие ее недоокисленности до трехслойной структуры. С другой стороны - уменьшение теплоты сгорания

будет способствовать увеличению продолжительности нагрева и количества отслаивающейся окалины.

Процесс образования «липкой» окалины в кольцевых вращающихся печах подчиняется экспоненциальному закону окисления. Адгезия окалинно-го слоя к металлу заготовки усиливается при температуре выше 1300°С в соответствии с разработанным автором механизмом образования «липкой» окалины из-за термодинамической неустойчивости гематита в атмосфере кольцевых вращающихся печей.

Экспериментальное снижение температуры нагрева металла на 10°С и 20 °С в Ш и IV зонах действующей печи привело к незначительному уменьшению количества «запрессованной» окалины на 0,76% и 1,13% соответственно.

Фазовый состав окалины и толщина окисленного слоя в большой степени зависят не только от температуры, но и продолжительности нагрева заготовок в печи. Как показали исследования на действующей печи, при продолжительности нагрева заготовок менее 4 часов времени для образования трехслойной отслаивающейся окалины оказалось недостаточно; однако, его увеличение сверх 5,1 часа приводит к разложению верхнего фазового слоя и образованию двухслойной «липкой» окалины. В соответствии с установленным механизмом образования «липкой» окалины следует рекомендовать нагрев заготовок в узком временном интервале 4... 5 часов.

Анализ экспериментов многолетнего опыта работы КБЦ ОАО «НТМК» по нагреву колесных заготовок в кольцевых вращающихся печах и разработанный механизм образования «липкой» окалины показали, что снижению количества «липкой» окалины, а следовательно уменьшению чернового ремонта колес способствуют следующие факторы: - нагрев заготовок в интервале 4... 5 часов;

- уменьшение содержания окислителя в продуктах горения за счет снижения коэффициента расхода воздуха;

- поддержание содержания углерода в стали на уровне верхнего, а никеля - на уровне нижнего предела в соответствии с ГОСТом.

4. Разработка рекомендаций по снижению потерь металла при производстве железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК»

В настоящее время по действующей технологической инструкцией конечная температура нагрева заготовок составляет 1330±10°С. Повышенная температура нагрева способствует увеличению расхода топлива, повышает угар металла из-за окисления поверхности и ухудшает качество окружающей среды. Необходимым условием для обоснованного выбора температуры нагрева заготовок является исследование пластичности и теплофизических свойств непрерывнолвггой заготовки, а также технологических особенностей посада в печь.

Отечественный и зарубежный опыт производства цельнокатаных железнодорожных колес и анализ экспериментальных данных по исследованию пластичности непрерывнолитой стали 55 показали, что достаточная температура нагрева заготовок перед прокаткой составляет 1260±10°С.

При нагреве непрерывнолитой заготовки возникает анизотропия пластических свойств по ее сечению, которая является одной из причин локальной адгезии окалины. Рекомендуемое снижение конечной температуры нагрева заготовок позволит уменьшить влияние этого фактора, а также обеспечит уменьшение продолжительности нагрева и толщины окисленного слоя.

Обеспечение качественного нагрева колесных заготовок определяется как внешними условиями теплообмена в печи, так и внутренней теплопередачей, интенсивность которой зависит, прежде всего, от теплофизических свойств нагреваемого материала.

Приведенные в технической литературе справочные данные по тепло-физическим свойствам углеродистых сталей не могут быть использованы- в расчетах температурных режимов нагрева, так как химический состав указанных марок значительно отличается от фактического состава исследуемой стали. Сталь в процессе нагрева претерпевает структурно-фазовые превращения, обусловливающие изменение физических свойств. Фазовый состав стали зависит не только от химического состава, но и от технологического процесса ее выплавки, характера предварительной термической обработки, скорости и температуры нагрева. В условиях ОАО «НТМК» колесную заготовку изготавливают из непрерывнолитой конвертерной стали 55, сведения по теплофизическим свойствам которой в справочной литературе отсутствуют.

Эта обстоятельства диктуют необходимость экспериментального определения комплекса температурных зависимостей теплофизических характеристик (теплоемкости, теплопроводности и температуропроводности) коле-собандажной стали в процессе нагрева из одного опыта. Нагрев образцов проводился в квазистационарном режиме. Полученные теплофизические характеристики колесной стали представлены в табл. 3.

Таблица 3

Теплофизические характеристики колесной стали

Характеристика Температура, °С

100 200 400 600 800 1000 1200

Удельная теплоемкость, 0,492 0,538 0,615 0,731 0,665 0,625 0,665

Температуропроводность, х Юб, 13,4 11,9 9,3 5,9 5Д 6,3 6,4

Теплопроводность, 48,37 46,99 41,98 31,66 24,89 28,90 31,24

Полученные температурные зависимости теплофизических характеристик были использованы для расчета продолжительности нагрева колесной заготовки до технологически необходимой температуры 1260±10°С. В итоге

данные по теплофизическим свойствам стали 55 позволили определить условия качественного нагрева заготовки с минимальным перепадом температур по сечению и обосновать изменение температурного режима нагрева заготовки в действующей кольцевой вращающейся печи. Результаты этих расчетов приведены в табл. 4.

Сравнение расчетных данных по суммарному времени нагрева заготовок - 245 минут - с временем нагрева, установленным технологической инструкцией, - 320 минут - указывает на возможность завершения операции нагрева заготовок при более низких конечных температурах поверхности заготовки без ухудшения качества ее нагрева по перепаду температур. Дальнейшие расчеты позволили установить, что после реализации усовершенствованного теплового режима нагрева заготовок расход топлива может быть снижен на 10%, а количество образующейся окалины - на 18%.

Таблица 4

Рекомендуемый температурный режим нагрева колесных заготовок

Зона чтечи» ^ ^поверхность °с ^центраэ °С д1:,°С Время нагрева, мин.

Методическая 850 800 748,4 56,6 77,48

Сварочная I 1100 1050 971,6 83,4 68,88

Сварочная П 1300 1200 1122,03 77,9 49,20

Томильная 1280 1260 1222,66 37,3 39,64

Исследования показали, что масса образующейся окалины зависит не только от температуры и времени нагрева, но и от теплообменных процессов, определяемых в значительной степени расположением заготовок на подине, схемой их посада, а также составом огнеупорного материала печного пода.

Замечено, что «липкая» окалина образуется преимущественно на нижнем торце заготовки, соприкасающемся с кладкой пода печи, и, в отличие от отслаивающейся, содержит диоксид кремния в виде фаялита (2ГеО • )•

Методом трехфакторного планируемого эксперимента получены нелинейные уравнения первого порядка, характеризующие зависимости удельных потерь металла с отслаивающейся и с «липкой» окалиной от температуры нагрева, времени выдержки и содержания диоксида кремния в огнеупорном материале пода печи, на котором располагается заготовка. Полученные уравнения имеют вид:

Уот =3,5^-340,5*2 +58,2*3 + 0,39хгх2 -0,04хгх3 -2,Зх2-х3 -3558,1 7Л = 0,5x1 + 9,1*2 + 2,7*3 - 0,01x1 • х2 - 0,003x2 • х3 + 0,28х2 • х3 + 285,2

где XI - температура нагрева, °С; х2 - время выдержки, мин.;

хз - содержание диоксида кремния в огнеупоре, %.

Расхождение расчетных и экспериментальных данных составило 10,6% для отслаивающейся и 1,25% для «липкой» окалины.

Проведенные исследования и анализ технической литературы позволяют сделать вывод о недопустимости контакта нагреваемых заготовок с огнеупорными материалами пода, содержащими более 10...12% диоксида кремния.

В настоящее время печи колесобандажного цеха ОАО «НТМК» находятся в неудовлетворительном состоянии. Большие потери тепла через кладку, частые местные разрушения подины, открывающие слои огнеупорных материалов, содержащих большое количество диоксида кремния, неудовлетворительная работа горелок, неконтролируемая атмосфера печи и расходы топлива и воздуха, а также их влажность, недостаточность тяги на дымовой трубе, многочисленные подсосы воздуха - все это обусловливает большие удельные потери металла с окалиной. С целью их уменьшения предлагается на основании проведенных исследований заменить горелочные устройства на более совершенные и изменить конструкцию подины действующих нагревательных печей.

Уменьшение удельных потерь металла по причине «липкой» окалины может быть достигнуто обеспечением равномерности нагрева по всей по-18

верхности заготовки при установке заготовок на желобчатой подине из высокопрочных хромомагнезитовых огнеупоров и заменой существующих горелок типа ГМ на горелки типа ГНП улучшенного типа с заменой литых завих-рителей на выточенные.

5. Эколого-экономическая оценка производства железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК»

Обязательным условием оценки эффективности технологического процесса с точки зрения расходования всех видов ресурсов и учета последствий процесса для окружающей среды и общества является разработка системы качественных и количественных показателей. Эколого-экономическая оценка производства железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК» впервые выполнена методом составления экобаланса.

На основе проведенных расчетных исследований предложена совокупность показателей, отражающих степень экологизации существующей и предлагаемой технологий и уровень их воздействия на окружающую среду. К ним относятся удельные потери металла с отслаивающейся и «липкой» окалиной, технологическое экологическое число (ТЭЧ), интегральный показатель конкурентоспособности (I).

При взаимодействии печных газов с поверхностью металла неизбежно образуется отслаивающаяся окалина, количество которой для кольцевых вращающихся печей ОАО «НТМК» достигает 5,22% от массы заготовки.

Удаление дефектов, возникающих по причине образования второго типа окалины («липкой»), производится механической обработкой колес, поэтому технологией предусматривается припуск размеров заготовки. Несмотря на локальный характер образования трудноудаляемой окалины, удаление ее требует съема металла со всей поверхности, что существенно увеличивает удельные потери металла, которые включают в себя неизбежные потери с отслаивающейся окалиной, а также потери металла в стружку при механиче-

ской обработке, которые составляют ЗД %. Таким образом, удельные потери при наличии «липкой» окалиной - 8% от массы заготовки, не считая дополнительных энергетических и экономических затрат, связанных с необходимым ремонтом колес.

На основании проведенного автором расчета экобаланса колесопрокатного производства ОАО «НТМК» получено, что для получения 1 тонны готовых железнодорожных колес в настоящее время расходуется 7,85 т природных ресурсов в виде угля, руды и т.д. При производительности цеха в настоящее время 225 тыс. т/ год необходимо извлечь из недр Земли 1766,25 тыс. т природных ресурсов в год. При этом ежегодно с обоими типами окалины теряется 18 тыс. т металла.

Разработанные в настоящей диссертационной работе рекомендации позволят уменьшить количество образующейся окалины на 18% по сравнению с существующим положением, что приведет к уменьшению удельных потерь металла при производстве железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК» на 6,255 тыс. т/год, при этом добыча природных ресурсов сократится на 2,5%, а производительность цеха повысится до 243 тыс. т/год при прежней ресурсоемкости производства.

Внедрение разработанных автором рекомендаций позволит также сократить энергетические затраты на производство продукции и уменьшить ее стоимость.

Технологическое экологическое число (ТЭЧ) представляет собой удельное количество условного топлива, требуемого для погашения стоимости экологического ущерба от вредных выбросов на единицу выпускаемой продукции. С точки зрения энергетической эффективности менее затратным на основании анализа предполагается также производство железнодорожных колес с образованием только отслаивающейся (ТЭЧ=491,3 кг у.т./т прод.) без удаления с поверхности колес слоя «липкой» окалины (ТЭЧ=527,7 кг у.т./т прод.).

Интегральный показатель конкурентоспособности железнодорожных колес ОАО «НТМК», отражающий отличие готового изделия от продукции предприятия-конкурента как по степени соответствия конкретной потребности, так и по затратам на ее удовлетворение, составил 1,05 и 1,11 для случаев образования отслаивающейся и «липкой» окалины, что свидетельствует об их конкурентоспособности, причем большей в случае образования только отслаивающейся окалины и отсутствии ремонта по причине запрессованной окалины.

Анализ результатов проведенных расчетов показал, что разработка и внедрение технологических процессов, обеспечивающих минимизацию ока-линообразования, предпочтительнее существующих технологий с утилизацией слоя окалины, как в экологическом, так и в энергетическом и экономическом отношениях.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлена зависимость удельных потерь металла с окалиной для непрерывнолитой колесной стали от температуры, времени и технологических условий нагрева.

2. Экспериментальными методами впервые изучены теплофизи-ческие характеристики непрерывнолитой колесной стали - теплоемкость, температуропроводность и теплопроводность.

3. Изучен механизм образования отслаивающейся и «липкой» окалины на колесных заготовках, обусловливающий необходимость корректировки теплового режима действующей печи. Выполненный анализ пластических свойств непрерывнолитой заготовки, позволил обосновать снижение температуры нагрева против существующей на 70°С.

4. В результате расчетного анализа процесса нагрева с использованием полученных теплофизических характеристик усовершенствован режим нагрева заготовок в действующей печи, позволяющий снизить расход топлива на 10% и удельные потери металла с окалиной на единицу готовой продукции на 18%.

5. Выполнен расчетный эколого-экономический анализ производства железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК» с оценкой удельных потерь металла на каждом переделе, а также дана эколого-экономическая оценка колёсопрокатного производства ОАО «НТМК».

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях:

1. Михайлов Б.В., Казанцева Н.М., Пронина М.В. Опыт эколого-экономического анализа прокатного передела металлургического предприятия старопромышленного города. // Материалы всероссийской научной конференции «Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон». С. Петербург: РГГМУ, 1999. С. 110-112

2. Пронина М.В. Эколого-экономический анализ как объективная необходимость развития природоохранной деятельности металлургического предприятия. // Материалы межрегиональной.молодежной научно-практической конференции «Новые материалы и технологии в металлургии и горнодобывающей промышленности». Екатеринбург, 2001. С. 107-108

3. Казанцева Н.М., Пронина М.В. Определение критериев экологической опасности прокатного производства ОАО «НТМК». // Мате-

риалы межрегиональной конференции «Экологические проблемы промышленных регионов». Екатеринбург, 2001. С. 26-27

4. Ярошенко Ю.Г., Пронина М.В. Оценка способов ресурсосбережения прокатных цехов металлургического производства на основе эколо-го-экономического анализа деятельности предприятия. // Научные труды I отчетной конференции молодых ученых ГОУ УГТУ-УПИ. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. С. 76-77

5. Пронина М.В. Минимизация окалинообразования как одно из направлений ресурсосбережения. // Сборник докладов XXXIII научно-технической конференций молодых специалистов ОАО «НТМК». Н, Тагил, 2001. С. 32-33

6. Казанцева Н.М., Пронина М.В. Способы экологизации прокатного производства. Л Сборник докладов научно-технической конференции «Проблемы металлургии, механики и машиностроения». Н. Тагил: НТИ УГТУ-УПИ, 2002. С. 78-80

7. Ярошенко Ю.Г., Казанцева Н.М., Пронина М.В. Исследование структуры и свойств окалины, образующейся в кольцевых вращающихся печах ОАО «НТМК». // Сборник докладов XXXIV научно-технической конференции молодых специалистов ОАО «НТМК». Н. Тагил, 2002. С. 41-42

8. Ярошенко Ю.Г., Пронина М.В. Разработка способов уменьшения окалинообразования в кольцевых вращающихся печах ОАО «НТМК». // Научные труды III отчетной конференции молодых ученых ГОУ УГТУ-УПИ. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2002. С. 88-89

9. Жуков Ю.С., Матюхин В.И., Пронина М.В., Подковыркин Е.Г., Ярошенко Ю.Г. Разработка технологии переработки замасленной окалины. // Сборник материалов V международной научно-

2.оо^ -Д

" \ Г ■

практической конференции «Экономика природопользования и природоохраны». Пенза, 2002. С. 55-57 Ю.Ярошенко Ю.Г., Казанцева Н.М., Степаненко В.Я., Пронина М.В. Исследование процессов окалинообразования колесной стали в кольцевых вращающихся печах ОАО «НТМК». И Сборник научных трудов «Металлургическая теплотехника» Национальной металлургической академии Украины. Днепропетровск (Украина): НМетАУ, 2003. Т.9. С. 25-32

Подписано в печать 31.10.2003 Формат 60 х 84 1/16 Бумага писчая Офсетная печать Тираж 100 Заказ №272

Ризография НИН УГТУ 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира 19

Список условных обозначений

Введение

Глава 1. Анализ процесса окисления

1.1. Механизм и кинетика образования оксидных фаз на металлах

1.2. Окалинообразование при нагреве металла

1.3. Окалинообразование при прокатке металла

1.4. Удаление и утилизация окалины прокатных цехов металлургических предприятий

1.5. Выводы

Глава 2. Анализ процесса окалинообразования при нагреве колесной стали

2.1. Анализ влияния химического состава колесной стали на процесс образования окалины

2.2. Структура и свойства окалины колесной стали

2.3. Расчет количества окалины при окислении колесной стали

2.4. Выводы

Глава 3. Анализ условий образования «липкой» окалины в кольцевых вращающихся печах ОАО «НТМК»

3.1. Технология производства железнодорожных колес в условиях

ОАО «НТМК»

3.2. Исследование качества железнодорожных колес, прокатываемых из непрерывнолитой заготовки в условиях ОАО «НТМК»

3.3. Анализ статистических данных по дефекту «запрессованная» окалина в условиях ОАО «НТМК»

3.4. Основные факторы, определяющие процесс образования «липкой» окалины на колесных заготовках

3.5. Выводы

Глава 4. Разработка рекомендаций по снижению потерь металла при производстве железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК»

4.1. Исследование пластических свойств колесной стали, определяющих необходимые условия прокатки

4.2. Исследование теплофизических свойств колесной стали, определяющих параметры нагрева

4.3. Исследование влияния типа огнеупоров в кладке подины на процесс окалинообразования

4.4. Исследование температурного и теплового режимов кольцевых вращающихся печей ОАО «НТМК» и разработка рекомендаций по их усовершенствованию

4.5. Разработка рекомендаций по усовершенствованию конструкции кольцевых вращающихся печей ОАО «НТМК»

4.6. Выводы

Глава 5. Эколого-экономическая оценка производства железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК»

5.1. Эколого-экономическая оценка производства железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК»

5.2. Выводы

Развитие железнодорожного транспорта и обеспечение безопасности движения, как важнейшие условия современной цивилизации, требуют постоянного увеличения производства железнодорожных колес и улучшения их качественных показателей.

В этих условиях важнейшими задачами хозяйственной деятельности становится модернизация существующих и разработка новых технологических процессов, обеспечивающих снижение потребления сырья и энергии, уменьшение потерь в процессе производства, повышение качества готовых изделий и их конкурентноспособности.

Успешное решение поставленных задач требует соответствующего научно-теоретического обоснования, чем и обусловлены необходимость, своевременность и практическая значимость настоящей диссертационной работы, конкретную цель которой составляет совершенствование технологии нагрева колесных заготовок, обеспечивающее снижение удельных потерь металла, минимизацию ресурсопотребления и повышение качества готовых колес с оценкой эколого-экономической эффективности процесса их производства.

Государственная экологическая политика, принятая и документально утвержденная Правительством Российской Федерации [1, 2], направлена на реализацию стратегии устойчивого развития с учетом международных требований и Экологической доктрины Российской Федерации [3, 4] и предусматривает осуществление экологизации производства путем внедрения ресурсосберегающих и экологически чистых технологий.

Металлургия, являясь основой промышленного производства, представляет собой одну из наиболее ресурсоемких и экологически опасных отраслей народного хозяйства. Большие масштабы производства, высокая степень негативного воздействия на окружающую среду определяют особую важность и эколого-экономическую значимость разработки и внедрения ресурсосберегающих и экологически чистых металлургических технологий.

Производство готового продукта - металлопроката - сложный, многоступенчатый технологический процесс, на всем протяжении которого осуществляется воздействие на окружающие природные системы. При этом доля конечной стадии в общем металлургическом процессе, по сравнению с начальными переделами, относительно невысока, однако нельзя не учитывать, что получение готовых железнодорожных колес включает полный металлургический цикл, при производстве которого расходуется сырье, энергия, оказывается негативное воздействие на окружающую среду. В этом плане повышение качества готового металла и снижение потерь при прокате имеет особенно важное значение.

Неизбежной составляющей процесса горячей прокатки железнодорожных колес является тепловая обработка металла, которая оказывает существенное влияние на качество прокатываемого изделия и одновременно составляет одну из основных причин весьма значительных потерь металла из-за образования оксидного слоя на его поверхности, как при нагреве, так и при прокатке. В связи с этим, исследования механизма и кинетики окалинообразования имеют важное научное значение. Такие исследования являются основой для разработки ресурсосберегающих технологий нагрева металла и режимов прокатки.

Окалинообразование - сложный физико-химический процесс, теория и термодинамические основы протекания которого изучены в фундаментальных исследованиях Архарова В.И. [5], Казанцева Е.И. [6], Губинского В.И., Минаева А.Н. [7], Се-верденко В.П. [8], Ващенко A.M. [9] и других.

Вместе с тем, процесс окисления колесной стали в кольцевых вращающихся печах исследован недостаточно и требует более детального изучения условий тепловой обработки, а также анализа структуры и свойств образующейся окалины.

Окалина содержит более 70 % железа и при существующем ресурсном дефиците может стать ценным металлургическим сырьем. Однако ее утилизация требует соответствующей подготовки к использованию, что связано со значительными экономическими затратами. Менее затратными в ресурсном и энергетическом отношении и экологически более выгодными оказываются процессы минимизации или недопущения образования окалины, которые, однако, менее разработаны по сравнению с утилизацией образующейся окалины.

Доля железнодорожных колес в сортаменте металлопроката Российской Федерации составляет не менее 5%. Причем около 50% выпускаемых в Российской Федерации колес производится на ОАО «НТМК» из непрерывнолитой стали 55. В связи с тем, что предыстория производства стальной заготовки оказывает существенное влияние на её инженерно-технические характеристики, необходимые сведения в этом направлении в литературе крайне ограничены или совсем отсутствуют. Это диктует необходимость проведения экспериментальных исследований по определению пластичности стали и её теплофизических свойств, что позволяет произвести более обоснованный выбор условий обработки и усовершенствовать существующий режим нагрева в целях уменьшения потерь металла за счет его окисления.

В свете современных представлений по экологизации производства внедрение ресурсосберегающих технологий требует обязательной эколого-экономической оценки разрабатываемых технологических процессов, что и составляет заключительную часть проведенных исследований.

В соответствии с изложенным выше в настоящей диссертационной работе поставлены следующие конкретные задачи:

1. выделить и оценить особенности окалинообразования в технологическом процессе производства железнодорожных колес из непрерывно-литой заготовки на основании общего анализа проблемы окисления металла;

2. выполнить анализ процесса окисления колесной стали в кольцевых вращающихся печах с целью определения условий возможной минимизации потерь металла;

3. разработать рекомендации по усовершенствованию режима нагрева колесных заготовок в кольцевых вращающихся печах, обеспечивающего снижение потерь металла и энергозатрат при производстве железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК»;

4. оценить эффективность и рейтинг рекомендуемой технологии с точки зрения расходования всех видов ресурсов и учета последствий процесса для окружающей среды и общества.

5.2. Выводы

1. Эколого-экономическая оценка обладает значительными возможностями глубокого анализа, в частности, металлургической технологии производства, например, железнодорожных колес.

2. Разработка и внедрение технологических процессов, обеспечивающих минимизацию окалинообразования, предпочтительнее существующих технологий с утилизацией слоя окалины как в экологическом, так и в экономическом отношениях.

3. В условиях нагрева непрерывнолитых колесных заготовок на ОАО «НТМК» удельные потери металла с «липкой» окалиной в 1,3 раза больше, чем с отслаивающейся.

4. Для определения рейтинга существующей технологии и оценки степени воздействия ее на окружающую среду предлагается использовать совокупности известных показателей: удельные потери металла с отслаивающейся и «липкой» окалиной, технологическое экологическое число (ТЭЧ), интегральный показатель конкурентоспособности (I), которые с высокой достоверностью отражают все особенности существующих металлургических технологий.

Заключение

В связи с необходимостью повышения качества и конкурентоспособности железнодорожных колес, увеличения объема их производства и перехода на современные ресурсосберегающие технологии, важной задачей колесопрокатного производства является снижение удельных потерь металла на единицу готовой продукции и уменьшение негативного влияния на окружающую среду за счет оптимизации технологического процесса на всех этапах его реализации.

В настоящей работе в соответствии с указанными задачами выполнен анализ процесса окалинообразования при нагреве колесной заготовки. Изучен механизм этого явления, определяющий удельные потери металла, и рассмотрены пути минимизации образования окалины за счет усовершенствования температурного режима нагрева заготовок в действующих вращающихся печах.

В результате работы:

1. Установлена зависимость удельных потерь металла с окалиной для непрерывнолитой колесной стали от температуры, времени и технологических условий нагрева.

2. Экспериментальными методами впервые изучены теплофизические характеристики непрерывнолитой колесной стали - теплоемкость, температуропроводность и теплопроводность.

3. Изучен механизм образования отслаивающейся и «липкой» окалины на колесных заготовках, обуславливающий необходимость корректировки теплового режима действующей печи.

4. Выполненный анализ пластических свойств непрерывнолитой заготовки, позволил обосновать снижение температуры нагрева против существующей на 70°С.

5. В результате расчетного анализа процесса нагрева с использованием полученных теплофизических характеристик усовершенствован режим нагрева заготовок в действующей печи, позволяющий снизить расход топлива на 10% и удельные потери металла с окалиной на единицу готовой продукции на 18%.

6. Выполнен расчетный эколого-экономический анализ производства железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК» с оценкой удельных потерь металла на каждом переделе, а также экологоэкономическая оценка колёсопрокатного производства ОАО «НТМК». Кроме того составлен рейтинг производства по сравнению с другими схемами производства металла.

Автор выражает благодарность научному руководителю работы заслуженному деятелю науки и техники РФ, доктору технических наук, профессору Ю.Г. Ярошенко и доценту к.т.н. Н.М. Казанцевой. Её неоценимая поддержка и огромная практическая помощь автору во время учебы в аспирантуре во многом способствовали решению задач, поставленных в диссертационном исследовании. За оказанную практическую помощь и важные теоретические советы выражаю благодарность доктору технических наук, профессору Е.Г. Зудову. За помощь в проведении экспериментальных исследований автор благодарен сотрудникам кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии» УГТУ-УПИ доценту, к.т.н. В.И. Матюхину и к.т.н. О.В. Матюхину, инженерам Центральной лаборатории ОАО «НТМК», а именно В.Я. Степаненко, к.т.н. В.В. Тимофееву, К.Н. Шведову, А.Р. Иваницкому, доцентам Нижнетагильского института УГТУ-УПИ Г.И. Астафьеву и к.т.н. Г.Е. Трекину. Всем сотрудникам кафедр «Теплофизика и информатика в металлургии» УГТУ-УПИ и «Металлургическая технология» НТИ УГТУ-УПИ, участвовавшим в обсуждении работы на различных этапах ее готовности автор выражает искреннюю признательность.

Экобаланс производства железнодорожных колес в условиях ОАО «НТМК»

Содержание железа в производимых железнодорожных колесах, исходя из химического состава колесобандажной стали (табл. 2.3), составляет 98,51%. Количество получаемого проката составляет 1015,13 кг/т Fe проката, а количество необходимых непрерывнолитых заготовок - 1057 кг/т Fe проката с учетом массы и содержания железа в образующейся печной и прокатной окалине, количества обрези и неуловимой пыли колесобандажного цеха. Для производства такого количества колесных заготовок на MHJI3 в условиях ОАО «НТМК» необходимо 1147,8 кг жидкой стали/ т Fe проката.

На основании заданного соотношения лом/чугун в кислородно-конвертерном цехе ОАО «НТМК», которое составляет 0,2, а также по данным химического состава чугуна и лома определен средний состав металла до продувки, после чего, исходя из допущения об окислении легирующих добавок, рассчитан состав металла после продувки (табл. 1).

1. Конституция Российской Федерации: Комментарии Конституционного суда РФ, официальный текст принятия и вступления в силу поправок к конституции РФ. 2-е изд. доп. и перераб. М.: Юрайт, 1999. - 160 с.

2. Федеральный закон РФ «Об охране окружающей среды». 10.01.2002 г., №7-ФЗ// Собрание законодательства Российской Федерации. №2. Опубл. 14.01.2002, ст. 133, с. 739-777 (оф. изд.).

3. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 31 августа 2002 г., №1225 р «Экологическая доктрина Российской Федерации»/ Собрание законодательства Российской Федерации №36. Опубл. 09.09.2002, ст. 3510, с. 8879-8892 (оф. изд.)

4. Коптюг В.А. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, июнь 1992 г.) Информационный обзор, РАН, Сибирское отделение. -Новосибирск, 1992

5. Архаров В.И., Окисление металлов, Свердловск Москва, Металлургиздат, 1945, 171 с.

6. Казанцев Е.И., Докторская диссертация «Теоретические основы технологии и усовершенствование нагрева слитков перед прокаткой», Донецк, 1968,433 с.

7. Губинский В.И., Минаев А.Н., Гончаров Ю.В., Уменьшение окалинообразования при производстве проката, Киев: "Техника", 1981, 136 с.

8. Северденко В.П., Макушок Е.М., Равин А.Н., Окалина при горячей обработке металлов давлением, М.: "Металлургия", 1977, 208 с.

9. Ващенко A.M., Зеньковский А.Г., Лифшиц А.Е. и др., Окисление и обезуглероживание стали, М., Металлургия, 1972, 336 с.

10. G. Tamman. Zeitschrift anorganische Chem., 78, 1920, 111 p.

11. N. В. Pilling, R. E. Badworth. J. Inst. Metals, 29, 1923, 529 p.

12. Н.Ю. Тайц, ЖРМО, 1929, №2, Исследование угара в нагревательных печах, с. 236

13. А.В. Смирнов, Л.В. Белоручев, Окисление и обезуглероживание стали, Металлургиздат, 1934, 198 с.

14. Г.В. Акимов, Основы учения о коррозии и защите металлов, Металлургиздат, 1946

15. С. Wagner. Z. phys. chem., (В), 21, 25, 1932; Z. angew. chem., 49, 1936, 747 p.

16. G.Himmel, R. F. Mehl, C.E. Birchenall. Trans. AIME, J. Metals, 5, 1953, 827 p.

17. Филиппов С.И., Теория металлургических процессов, М.: «Металлургия», 1967, 280 с.

18. А.С. Телегин, Н.С. Лебедев, Конструкции и расчет нагревательных устройств, М.: «Машиностроение», 1975

19. Кривандин В.А., Филимонов Ю.П., Теория металлургических процессов М: «Металлургия», 1986, 361 с.

20. Окисление металлов. Под ред. Ж. Бенара. Т.1 и 2. М., «Металлургия», 1968, т.1 -499 е., т.2 448 с.

21. Алимов В.И., Брусова А.Л., Влияние холодной деформации на окисление стали при ее аустенизации, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №1, 1983, с. 156-157

22. Алимов В.И., Самарханова В.К., Долгополова Е.И., Влияние холодной деформации на окисление стали при низкотемпературном нагреве, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №1, 1982, с. 155-156

23. Антонов В.И., Расчет нагрева слитка в камерной печи с учетом окалинообразования, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №1, 1990, с. 88-90

24. Афанасьев С.И., Бородай Г.П., Костик В.О., Расчет окалинообразования на полосовом прокате, Сталь, №5, 1997, с. 45-46

25. Вакула Л.А., Костик В.О., Очистка поверхности круглого проката от окалины тепловым ударом, Сталь, №6, 1997, с. 58-59

26. Вольфман И.Б., Глинков Г.М., Климновицкий М.Д., Математическая модель процесса нагрева металла в печах с шагающими балками и подом, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №7, 1979, с. 134-137

27. Воронцов Н.М., Рудим В.М., Газов В.И., Остапчук В.К., Щербакова В.М., Очистка металлопроката от окалины термоэлектроразрядным способом, Сталь, №12, 1983, с. 50-52

28. Гарбер Э.А., Румянцев В.В., Напряженное состояние и энергосиловые параметры процесса абразивно-порошковой очистки листового проката от окалины, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №1, 1994, с. 44-46

29. Гарбер Э.А., Тишков В.Я., Данилов Л.И., Маковецкий И.Г., Румянцев В.В., Промышленные испытания трехмодульного агрегата абразивно-порошковой очистки горячекатаных полос от окалины, Сталь, №4,1996, с. 38-40

30. Гарбер Э.А., Летавин М.И., Касаткин В.А., Кузнецов С.А., Субботин А.Н., Теория энергосилового расчета процесса абразивно-порошковой очистки проката от окалины, Сталь, №10, 1990, с. 56-60

31. Григорьев С.М., Совершенствование способов переработки и повышения степениутилизации окалины быстрорежущих сталей, Сталь, №10, 1997, с. 75-78

32. Григорьев С.М., Карпунина М.С. Структурные превращения при углеродотерми-ческом восстановлении окалины сталей Р19 и Р12МЗК5Ф2, Сталь, №1, 1997, с.69-72

33. Григорьев С.М., Москаленко А.С., Математическое моделирование термодинамического равновесия системы Fe-O-Н применительно к технологии металлизации окалины прецизионного сплава типа НК, Сталь, №8, 1997, с. 66-69

34. Делюсто Л.Г., Делюсто М.Л., Определение деформирующих усилий при абразивно-порошковой очистке листового проката от окалины, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №5, 1996, с. 37-38

35. Жуков Н.Б., Двухфазная модель струи гидравлической очистки металла от окалины, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №11, 1987, с. 77-78

36. Жуков Н.Б., Оптимальный режим работы сопла гидравлического удаления окалины, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №11, 1990, с. 50-52

37. Заверюха В.Н., Прохоренко В.П., Андреев А.Н., Математическая модель окалино-образования на стане горячей прокатки листов, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №3, 1982, с. 76-79

38. Ксензук Ф.А., Худас А.Л., Котькорло В.М., Демченко В.И., Причины образования окалины на горячекатаных полосах малоуглеродистых сталей, Сталь, №2, 1978, с.158

39. Кузнецов С.А., Виноградов А.И., Совершенствование рабочих камер установок абразивно-порошковой очистки катанки от окалины с использованием математической модели, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №4, 2000, с. 17-22

40. Кузнецова Н.П., Колченко Г.И., Влияние окалинообразования на интенсивность теплообмена в методических печах, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №7, 1988, с. 123-126

41. Макаева Т.С., Дьяков A.M., Притчина Е.М., Васюк Л.П., Образование окалины в процессе изготовления железнодорожных колес, Сталь, №5, 1990, с. 106-107

42. Малышева Т.В., Гончаров Ю.В., Руденко Н.П., Киселев В.В., Видишев И.П., Изучение некоторых свойств окалины на ускоренно охлажденной стали, Сталь, №8, 1979, с. 619-620

43. Михайленко Ю.Е., Окисление и обезуглероживание стали при двухстадийном пламенном нагреве, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №10, 1981, с. 153

44. Михеев В.А., Павлов A.M., Гидросбив окалины в прокатных цехах, М.: "Металлургия", 1964

45. Налча Г.И., Шебаниц Э.Н., Тодуров А.Ф., Глазов Э.Ю., Руднев А.Е., Повышение эффективности гидросбива окалины на непрерывном стане горячей прокатки, Сталь, №3 ,1978, с. 241-243

46. Панасейко С.П., Утилизация окалины прокатных цехов, Сталь, №6, 1997, с. 83-84

47. Прохоров В.И., Черепанов К.А., Коломников Г.Ф., Исследование нагрева металла в методической печи мелкосортного стана, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №4, 1975, с. 98-100

48. Седяко О.Ю., Ковалевский В.Б., Тимофеев B.C., Седяко Д.Г., Терехов С.А., Интенсификация теплообмена и уменьшение окисления и обезуглероживания стали в проходных печах, Сталь, №11,1991, с. 50-52

49. Сельский Б.И., Корочкин Е.И., Медиокритский Е.А., Коломников Г.Ф., Определение потерь металла от окисления в цикле производства проката из слитков, Сталь, №10, 1976, с. 958-960

50. Тильга С.С., Омесь Н.М., Лозовая В.А., Тряпичкин М.Г., Иванов И.И., Выбор теплового режима методических печей мелкосортных станов, Сталь, №4, 1998, с. 4445

51. Фисенко В.Ю., Ващенко А.И., Условия получения устойчивых защитных слоев газа в печах малоокислительного нагрева, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №9, 1981, с. 84-86

52. Франценюк И.В., Беремблюм Г.Б., Ващенко А.И. и др. Окисление трансформаторной стали при высокотемпературном нагреве, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №3, 1978, с. 174-178

53. Шадрин В.Н., Теплоухов Г.М., Гордин Е.О., Фурсова Л.Г., Тумбина В.П., Исследование структурных составляющих количества вторичной окалины на катанке, Сталь, №4,1982, с. 51-52

54. Шкляр Ф.Р., Ждановская И.В., Малкин В.М., Влияние окалинообразования на нагрев металла, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №8, 1988, с. 154-155

55. Шлямнев А.П., Шаповалов Э.Т., Ульянин Г.А., Никитин В.Д., Фишер А.Р., Исследование технологических параметров дробеметной очистки от окалины листов коррозионностойкой стали, Сталь, №7, 1980, с. 599-601

56. Казанцев Е.И., Выпов Г.П., Гинкул С.И., Выбор оптимального температурного режима по минимуму окалинообразования, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №9, 1977, с. 165-168

57. Казанцев Е.И., Лебедев А.Н., Исследования химического состава и температур плавления окалины, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №10, 1986, с. 153-154

58. Бардыбахин А.И., О задаче нагрева металла с минимальным окислением, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №11, 1997, с. 55-59

59. Жадан В.Т., Брейгин В.Д., Трусов В.А., Оратовская И.Е., Чичаев А.Н., Методика расчета обезуглероживания и окалинообразования при горячей прокатке углеродистых сталей, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №11, 1987, с. 73-74

60. Кривандин В.А., Филимонов Ю.П., Теория, конструкции и расчеты металлургических печей, М.:» Металлургия», 1978,215 с.

61. Лебедев А.Н., Казанцев Е.И., Павлыш В.Н., Применение метода Монте-Карло в исследованиях высокотемпературного окисления металлов, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №11, 1988, с. 155-156

62. Афанасьев А.С., Беляева Л.А. Растворение окалины низкоуглеродистой стали в кислотах. В кн.: Травление и обезжиривание труб из сталей и сплавов, М.: Металлургия, 1967, с. 54

63. Афанасьев А.С., Малышева Т.В. Скорость травления стали, защищенной и покрытой окисными слоями. Журнал прикладной химии, 1964, т.37

64. Лотош В.Е., Галкин Ю.А., Совершенствование технологии утилизации окалино-маслосодержащих осадков сточных вод машиностроительных предприятий, Сталь, №8, 1996, с. 65-67

65. Золотухин Н.М., Нагрев и охлаждение металла, М.: "Машиностроение", 1973, 254с.

66. Иванов А.И., Федорина В.Г., Исследование окислительных свойств продуктов сгорания топлива, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №2,1984, с. 91-94

67. Кривош С.М., Рындина Р.Г., Окисление пористых металлов, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №9, 1982, с. 148

68. Жук Н.П., Курс коррозии и защиты металлов. М., Металлургия, 1968,472 с.

69. Ахметов Н.С., Общая и неорганическая химия, М.: Высшая школа, 1998, 743 с.

70. Кубашевский О., Гопкинс Б., Окисление металлов и сплавов, М., Металлургия, 1965,428 с.

71. Металлургические печи, под ред. М.А. Глинкова, М.: «Металлургиздат», 1951, 543с.

72. Данков П.Д. ДАН, 1939, т. 23, с. 543

73. Копытов В.Ф. Нагрев стали в печах. М. Металлургиздат, 1955, 264 с.

74. Яловой Н.И., Тылкин М.А., Полухин П.И., Васильев Д.И. Тепловые процессы при обработке металлов и сплавов давлением, М.: «Высшая школа», 1973, 129 с.

75. Чекмарев А.П., Гончаров Ю.В. Влияние условий охлаждения катанки на процесс травления. Обработка металлов давлением. М.: Металлургиздат, 1962, вып. 48

76. K.Lohberg, F. Wolstein. Z. Metalik., 46,734,1955

77. Яицков С. А. Окалинообразование при индукционном нагреве. Кузнечно-штамповочное производство. №12, 1961

78. Есин О.А., Гельд П.В., Физическая химия пирометаллургических процессов, Свердловск, 1962,215 с.

79. Филонов О.В., Металлургическая и горнорудная промышленность, М.: «Металлургия», 1969, 114 с.

80. Казанцев Е.Г., Промышленные печи, М.: «Металлургия», 1975, 254 с.

81. Китаев Б.И. и др., Теплотехнические расчеты металлургических печей, М.: «Металлургия», 1970, 528 с.

82. Пластичность и разрушение. М.: «Металлургия», 1977, 336с с ил. Авт.: В.Л. Колмогоров, Б.А. Мигачев, А.А. Богатов и др., 251 с.

83. Тимофеев В.В., Петренко Ю.П., Мюнх В.Ф., Семянов Р.Ю., Скороходов А.А. Исследование пластичности непрерывно-литой колесобандажной стали, Сталь, №2, 2002, с. 72-73

84. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике. Справочник144под ред. Б.Е. Неймарка. М.: «Энергия», 1967,240 с.

85. Теплофизические свойства веществ. Справочник. Под ред. Н.Б. Варгафтика. М.: Госэнергоиздат, 1956, 367 с.

86. Лыков А.В., Теория теплопроводности, М.: Высшая школа, 1967, 599 с.

87. Методы определения теплопроводности и температуропроводности/ Шашков А.Г., Волохов Г.М., Абраменко Т.Н., Козлов В.П. М.: Энергия, 1973, 336 с.

88. Кудрявцев Е.В., Чакалев К.Н., Шумаков Н.В. Нестационарный теплообмен. М.: АН СССР, 1961.- 157 с.

89. Н.В. Шумаков Метод последовательных интервалов в теплометрии нестационарных процессов. М.: Атомиздат, 1979.- 216 с.

90. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М.: Гостехиздат, 1954.- 408 с.

91. Ярошенко Ю.Г., Будрин Д.В. Исследование теплопроводности шихтовых материалов доменной плавки. Труды УПИ, Сб.№ 63. Металлургиздат, 1955, с.12- 75.

92. Метод определения теплофизических свойств в широком диапазоне температур /Д.В. Будрин, Ю.Г. Ярошенко, В.Д. Сучков. Изв. Вузов. Приборостроение, том V, 1962, № 1, с.119 - 127

93. Ускоренное определение коэффициентов температуропроводности и теплопроводности огнеупорных материалов. Д.В. Будрин, В.Д. Сучков, Ю.Г. Ярошенко Огнеупоры, 1963, № 5, с.193 206

94. Теплофизические свойства некоторых марок сталей / Н.М. Казанцева, А.С. Телегин, JI.A. Федяева. Изв. Вузов ЧМ, 1991 № 7. с.86 - 88.

95. Иванцов Г.П., Нагрев металла. Металлургиздат, 1948, 192 с.

96. Будрин Д.В., Суханов E.JT. Применение метода двух точек определения температуропроводности сталей при высоких температурах. Изв. ВУЗов. Приборостроение, 1961, т. IV, №3, с. 130-134

97. Матюхин О.В. Совершенствование технологии производства агломерата воздействием на распределение внутренних и внешних источников тепла. Кандидатская диссертация. Екатеринбург, 2002, 125 с.

98. М. Кнотек, Р. Войта, Й Шефц Анализ металлургических процессов методамиматематической статистики. М.: Металлургия, 1968

99. Спирин Н.А., Лавров В.В., Бондин А.Р., Лобанов В.И. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента. Екатеринбург, 2003. 263 с.

100. Паршин В.А., Зудов Е.Г., Колмогоров В.Л., Деформируемость и качество, М.: «Металлургия», 1979, 191 с.

101. Юсфин Ю.С., Леонтьев Л.И., Черноусое П.И. Промышленность и окружающая среда. Москва, ИКЦ «Академкнига», 2002, 472 с.

102. Лисиенко В.Г., Дружинина О.Г., Морозова В.А. Методика сквозного энергоэкологического анализа энерготехнологических объектов. Известия ВУЗов. Черная металлургия, №9, 1999, с. 61-65ъ

103. О бюджете областного внебюджетного экологического фонда на 1997 г. Законодательное собрание Свердловской области. Областная Дума. Постановление от 12.03.97 №244, Екатеринбург, 15с.

104. Юзов О.В., Седых A.M., Анализ производственно-хозяйственной деятельности металлургических предприятий. М.: МИСИС, 2002, 360 с.

105. Колмогоров В.Л., НГарафутдинов Н., Методика экспериментального определения диаграмм пластичности окисных пленок, Известия ВУЗов. Черная металлургия, №10, 1975, с. 100-102

106. Ревун М.П., Бондаренко В.А., Корниенко В.И., Исследование угара металла, Сталь, №11, 1976, с. 1057-1058

107. Экологически чистое производство, под ред. Пегова С.А., Солобоева И.С., УфЦПРП, Екатеринбург, 2000, 393 с.

108. Паршин В.А., Зудов Е.Г., Прошенков В.Н., Технология производства и управление качеством металлопродукции, М.: «Металлургия», 1991, 176 с.

109. Веников В.А., Веников Г.В., Теория подобия и моделирования, М.: «Высшая школа», 1984,234 с.

110. Григорьев В.Н., Кольцевые печи для нагрева металла, М.: «Металлургиздат», 1958,292 с.

111. Немзер Г.Г., Тепловые процессы производства крупных поковок. Ленинград «Машиностроение», Ленинградское отделение, 1979, 148 с.

112. Зиннатуллин М.Г., Телегин А.С., Сучков В.Д., Определение коэффициента температуропроводности полуавтоматическим способом, Металлургическая теплотехника и теплофизика, Труды ВУЗов Российской Федерации, Свердловск, Издание УПИ, 1976

113. Лаборатория металлографии. Под ред. Е.В. Панченко, Ю.А. Скакова и др. М.: Метаплургиздат, 1957.

114. Баранова Л.В., Демина Э.Л. Металлографическое травление металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1986.

115. Ямпольский A.M. Травление металлов. М.: Металлургия, 1980, 112 с.

116. Коваленко B.C. Металлографические реактивы. М.: Металлургия, 1982.

117. Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов. Справочник в 3 томах под ред. Бернштейна М.Л., Рахштада А.Г. Том 1. М.: Металлургия, 1983, 352с.

118. Метод статистических испытаний / под. ред. Ю.А. Шрейдера, М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962.

119. Короткое П.А., Лондон Г.Е. Динамические контактные измерения тепловых величин. Ленинград: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1974, 224 с.

120. Панферов В.И. Об оптимальном управлении нагревом окисляющихся массивных тел при теплообмене со средой через поверхностный слой окалины. Известия ВУЗов. Черная металлургия, №2, 1984, с. 87-90

121. Сталь на рубеже столетий. Колл. авторов. Под научной редакцией Ю.С. Карабасова. М.: МИСИС, 2001, 664 с.

122. Хауффе К. Реакция в твердых телах и на их поверхности, ч. I и II. Ленинград, 1963

123. Винтовкин А.А., Ладыгичев М.Г., Гусовский В.Л., Усачев А.Б. Современные горелочные устройства (конструкции и технические характеристики). Справочник. М.: «Машиностроение-1», 2001, 487 с.