17 ноября 2018г.
Проблема использования уплотнительных устройств на горячем и холодном концах цементных вращающихся печей является актуальной [1…7]. Была поставлена задача по проведению исследования влияния высокой температуры, которая варьировалась в пределах от 250 до 300о С на гибкие элементы уплотнительного устройства, которое устанавливается на цементных вращающихся печах. При проведении экспериментов гибкие элементы уплотнительного устройства использовались с защитным поверхностным слоем, а также без покрытия.
Исследования проводились на трех образцах. Первый образец был изготовлен из стали Ст 3 без применения защитного покрытия (рис. 1). Второй образец был изготовлен из оцинкованной стали (рис.2). В качестве третьего образца был использован элемент, который был вырезан из одного лепестка уплотнительного устройства, которое находилось в эксплуатации, и было установлено на цементной вращающейся печи цементного предприятия г. Новороссийска. Исследуемое уплотнительное устройство эксплуатировалось в течении полутора лет (рис. 3).
В результате исследований было установлено, что первый образец имел явные нарушения поверхностного слоя (локальные и глубинные). Причем глубина дефектного слоя составляла до 10 мкм. Коррозия стали, не имеющей защитного слоя, была максимальна (рис. 4).
Второй образец, который был выполнен из оцинкованной стали, имел оцинкованный слой глубиной 50 мкм, и при исследовании никаких локальных объемных и глубинных дефектов обнаружено не было.
Третий образец, на поверхность которого был нанесен слой цинка, который имел толщину до 20 мкм, имел глубинные
дефекты: на расстоянии до 20 мкм от поверхности наблюдалось явление диффузии цинка в основной металл (рис. 5).
При исследовании третьего образца, который являлся элементом уплотнительного устройства, было учтено, что на цементных вращающихся печах наблюдаются частые выбросы пламени под уплотнение, и в результате этих процессов уплотнительное устройство подвергается кратковременному нагреву до 500оС, что приводит к изменениям в структуре оцинкованного слоя.
Для определения причин, в результате которых произошло проникновение цинка в сталь, проводились эксперименты.
Исследования и анализ данных показали, что образцы, которые не имели защитного покрытия, имели глубинную коррозию до 50 мкм, на образце, который был
подвергнут термической обработке, было обнаружено проникновение цинка на глубину до 40 мкм..
На основании экспериментальных исследований определено, что под действием перепада температур оцинкованный слой, который покрывает образец, выгорает не полностью. Он сохраняется на поверхности лепестка слоем глубиной до 20 мкм и одновременно проникает в основной металл. В случае отсутствия цинкового покрытия на поверхности лепестка уплотнительного устройства, происходит разрушение граничного слоя металла лепестка.
Образование окалины влечет за собой разрушение поверхностного слоя (ослабляются межатомные связи в металле, появляются микротрещины и т.д.). Применение оцинкованного металла (или оцинкованной стали) изменяет механизм коррозии. Окисление
цинка (его
пассивация) приводит к некоторому увеличению износостойкости поверхностного слоя. А в результате проникновения цинка в основной металл на глубину до 50 мкм повышается коррозионная стойкость материала.
Следовательно, экспериментально определено и удостоверено, что цинковое покрытие под влиянием высокой температуры отходящих газов полностью не выгорает, а часть расплавленного цинка проникает в основной материал лепестка уплотнения, создавая
защитный слой.
Защитный слой цинка препятствует коррозионному разрушению лепестков уплотнительного устройства, что увеличивает их работоспособность на срок до пяти лет.
Таким образом, элементы уплотнительных устройств цементных вращающихся печей должны иметь антикоррозионное покрытие.
Список литературы
1.
Clinker dust emissions elimination in atmosphere. Fedorenko M.A., Bondarenko J.A., Sanina T.M., Smirnykh A.P. Advances in Environmental Biology. 2014. Т. 8. №13. С. 84-88.
2.
Модернизация вращающихся агрегатов для сушки и обжига сыпучих материалов. Федоренко М.А., Бондаренко Ю.А., Дуганов В.Я., Антонов С.И. Технологиямашиностроения. 2015. №8. С. 32-34
3.
Проблемы энергосбережения и снижения пыления цементных
печей. Федоренко М.А., Бондаренко Ю.А., Санина Т.М., Антонов С.И. Вестник Белгородского государственного технологического
университета им. В.Г. Шухова. 2015. №5. С. 156-161.
4.
Технологии ремонта некоторых узлов вращающихся цементных печей и их модернизация. Бондаренко
Ю.А., Федоренко М.А., Маркова
О.В., Антонов С.И. Вестник Белгородского государственноготехнологическогоуниверситетаим.В.Г.Шухова. 2015. №5. С. 193-197.
5.
Конструкционный и технологический анализ уплотнительных устройств, устанавливаемых на горячем конце вращающейся печи. Харин Н.П., Бондаренко Ю.А. В сборнике: Юность и знания - гарантия успеха Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции. Ответственный редактор: Разумов М.С.. 2014. С 444-447.
6.
Анализ некоторых особенностей применения уплотнений вращающихся печей. Бондаренко Ю.А., Антонов С.И. В сборнике: Наукоемкие технологии инновации Юбилейная международная научно- практическая конференция, посвященная 60-летию БГТУ им. В.Г. Шухова, XXI научные чтения. 2014. С. 207-211.
7.
Проблемы повышения эффективности и работоспособности вращающихся агрегатов непрерывного цикла. Федоренко М.А., Бондаренко Ю.А., Аулов В.Г., Маркова О.В., Антонов С.И. Технология машиностроения. 2014. № 11. С. 46-49.
