Исследование влияния качества поверхности материала на эксплуатационные свойства нагревательных элементов

Abstract

RU: Цель. Для повышения долговечности и безотказной работы электрических печей сопротивления требуется обеспечить надежную работу его наиболее важного элемента - нагревателя. В качестве материала для элементов сопротивления используются жаростойкие стали и сплавы, широкое применение среди них находят железохромалюминиевые сплавы: фехрали и хромали. Для повышения срока службы нагревателей необходимо повышение качества поверхности нагревателей и, следовательно, технологических и служебных свойств. Методика. В статье рассмотрены основные факторы, влияющие на процесс образования плотных окисных пленок, проанализированы дефекты, которые наблюдаются на поверхности проволоки, применяемой для изготовления нагревательных элементов электрических печей сопротивления. Показано, что обеспечение образования плотного, прочно сцепленного слоя защитных окисных пленок типа шпинелей FeO-(AhO3, СГ2О3) на поверхности металла, играет большую роль в повышении коррозионной стойкости. Результаты. При исследовании поверхностного слоя проволоки марок Х15Ю5, Х20Н80 установлено, что на поверхности металла присутствуют дефекты, образовавшиеся в процессе производства проволоки в заводских условиях. В статье проводится сравнительный анализ поверхности проволоки из стали 03Х23Ю5Т до обработки пароплазменным разрядом и после обработки в течение 30 секунд и 6 минут. Научная новизна. Исследователями широко изучалось влияние реактивных легирующих элементов Ca, Ce, La, Y, на свойства защитных оксидных пленок: адгезионную способность оксидного слоя, его пластичность и скорость роста. Однако взаимосвязь между качеством поверхности проволоки для нагревателей и технологическими, эксплуатационными свойства не была установлена. Практическая значимость. Срок службы печи до капитального ремонта напрямую связан со сроком службы нагревательных элементов, следовательно, увеличение срока службы нагревателя является важной задачей, как с технической, так и с экономической точки зрения. Выявлена и обоснована необходимость использования совместного комплексное модифицирование с дополнительной обработкой ППР для повышение технологических и эксплуатационных свойств сплавов Fe-Cr-Al.

UK: Мета. Для підвищення довговічності і безвідмовної роботи електричних печей опору потрібно забезпечити надійну роботу його найбільш важливого елемента - нагрівача. В якості матеріалу для елементів опору використовуються жаростійкі сталі і сплави, широке застосування серед них знаходять залізохромалюмінієві сплави: фехралі і хромалі. Для підвищення терміну служби нагрівачів необхідно підвищення якості поверхні нагрівачів і, отже, технологічних і службових властивостей. Методика. У статті розглянуті основні фактори, що впливають на процес утворення щільних окисних плівок, проаналізовано дефекти, які спостерігаються на поверхні дроту, що застосовується для виготовлення нагрівальних елементів електричних печей опору. Показано, що забезпечення утворення щільного, міцно зчепленого шару захисних окисних плівок типу шпінелей FeO-(AhO3, &2O3) на поверхні металу, грає велику роль у підвищенні корозійної стійкості. Результати. При дослідженні поверхневого шару дроту марок Х15Ю5, Х20Н80 встановлено, що на поверхні металу присутні дефекти, що утворилися в процесі виробництва дроту в заводських умовах. У статті проводиться порівняльний аналіз поверхні дроту зі сталі 03Х23Ю5Т до обробки пароплазмовим розрядом і після обробки протягом 30 секунд і 6 хвилин. Наукова новизна. Науковцями широко вивчався вплив реактивних легуючих елементів Ca, Ce, La, Y, на властивості захисних оксидних плівок: адгезійну здатність оксидного шару, його пластичність і швидкість росту. Однак взаємозв'язок між якістю поверхні дроту для нагрівачів і технологічними, експлуатаційними властивостями не був встановлений. Практична значимість. Термін служби печі до капітального ремонту безпосередньо пов'язаний з терміном служби нагрівальних елементів, отже, збільшення терміну служби нагрівача є важливим завданням, як з технічної, так і з економічної точки зору. Виявлено та обґрунтовано необхідність використання спільного комплексне модифікування з додатковою обробкою ППР для підвищення технологічних та експлуатаційних властивостей сплавів Fe-Cr-Al.

EN: Purpose. To improve durability and trouble-free operation of electric furnaces it is required to ensure reliable operation of their most important element - heater. As a material for heating elements heat-resistant steels and alloys shall be used. Extensive application among them find Fe-Cr-Al alloys. To increase durability of the heaters it is required to improve surface quality of the heaters and, consequently, technological and service properties. Methodology. The article describes the main factors which affect the process of formation of dense oxide films, analyzed defects that are observed on the surface of the wire, used for manufacture of heating elements of electric resistance furnaces. It shows that ensuring formation of dense and adherent scale of protective oxide films such as spinels FeO-(AhO3, &2O3) on metal surface, plays an important role in improvement of corrosion resistance. Findings. During the study of the surface layer of wires Х15Ю5, Х20Н80 it was found that on the surface of the metal there were defects formed during the factory production of the wires. The article presents a comparative analysis of the surface of steel wire 03Х23Ю5Т before vapor-plasma discharge treatment and after the treatment which lasted for 30 seconds and 6 minutes. Originality. Researchers have extensively studied the effect of reactive alloying elements Ca, Ce, La, Y, on the properties of protective oxide films: adhesive capasity of the oxide layer, its plasticity and growth rate. However, the relation between quality of the surface of the wire for the heaters and technological, operational properties has not been established. Practical significance. Service life of a furnace before the overhaul is directly connected with the service life of heating elements. Consequently, increasing the service life of the heater is an important issue, both from technical and economical points of view. Necessity for use of joint integrated modification with additional vapor-plasma discharge treatment for improvement of technological and operational properties of Fe-Cr-Al alloys is identified and justified.