Застосування кріогенного бластінгу як сучасного методу очищення від забруднень виливниць для розливки сталі

Шрифт:
35

https://doi.org/10.15407/steelcast2021.04.085

Met. litʹe Ukr., 2021, Tom 29, №4, P. 85-91

О.С. Воденнікова1 , канд. техн. наук, доц., e-mail: oksana_vodennikova@ukr.net, https://orcid.org/0000-0003-0496-5435
С.А. Воденніков2 , д-р техн. наук, проф., e-mail: s_vodennikov@i.ua, https://orcid.org/0000-0002-5563-5244
Є.А. Манідіна1 , канд. техн. наук, доц., e-mail: manidina_zgia@ukr.net, https://orcid.org/0000-0003-4090-9991

1 Запорізький національний університет (Запоріжжя, Україна)
2 Національний університет «Запорізька політехніка» (Запоріжжя, Україна) 

Надійшла 16.08.2021

УДК 621.747.55-026.658:[621.746.393:669.141.25

Запропоновано застосування нової ресурсозберігаючої технології – кріогенного бластінгу як сучасного методу очищення від забруднень деталей та механізмів металургійного призначення. Зокрема, запропоновано використання гранул сухого льоду (твердої фази двоокису вуглецю) як сучасного методу очищення чавунних виливниць в процесі їх підготовки до розливки сталі. Наведено основні переваги технології кріогенного бластінгу та показано, що ця технологія в порівнянні з іншими методами очищення деталей та механізмів металургійного призначення найменше впливає на навколишнє середовище та є екологічно безпечною для життя та здоров’я довкілля. Представлено схему процесу видалення забруднень (слідів нагару, хлоридів, сплесків та іншого) зі стінок виливниці за допомогою подачі гранул сухого льоду. Процес очищення металевої поверхні від забруднень відбувається в три етапи: механічний (коли гранули сухого льоду видуваються струменем стисненого повітря і вдаряються об забруднення на високій швидкості, видаляючи їх); термічний (за рахунок низької температури (-79 °С) сухий лід робить забруднення більш крихкими, при цьому виникає так званий «термічний шок», сприяючи їх повному видаленню); сублімація (коли швидке перетворення твердого сухого льоду в газ провокує вибух на поверхні, що видаляє залишки забруднень та іржі). Запропоновано схему руху гранул сухого льоду при кріогенному бластінгу, яка дозволяє розкрити суть процесу накоплення відцентрової енергії гранул льоду при обертанні спеціального диска у виливниці. За допомогою теоретичного розрахунку визначено інтервал зміни відцентрової сили частинок льоду залежно від впливу маси частинок льоду (в діапазоні 0,002–0,01 кг), радіуса диска, що обертається (в діапазоні 0,1–0,3 м), при фіксованих параметрах швидкості обертання диска (в діапазоні 1000–1600 об/хв). Показано, що залежно від зміни зазначених параметрів максимальне значення відцентрової сили досягає 84,14 Н.

Ключові слова: кріогенний бластінг, гранули сухого льоду, чавунна виливниця, підготовка виливниць для розливки сталі, очищення стінок виливниці від забруднень.

Література

1. Амоша О.І., Нікіфорова В.А. Розвиток металургійної старт-промисловості в Україні: передумови, проблеми, особливості, наслідки: науково-аналітична доповідь; НАН України, Інститут економіки промисловості. Київ, 2019. 67 c.
2. Мельник О.В. Тенденції та перспективи розвитку металургійних підприємств України. Електронний журнал «Ефективна економіка». 2017. № 8. URL: http://www.economy.nayka.com.ua/?op=1&z=7629
3. Кириченко О.С. Визначальні тенденції та засади Четвертої промислової революції, їх сутність та вплив на промисловий розвиток. Бізнес-навігатор: науково-виробничий журнал. 2019. Вип. 3–1 (52). С. 39–43. URL: http://nbuv.gov.ua/ UJRN/bnav_2019_3-1_9
4. Чигирик Н.Д., Чвала О.М. Перспективи впровадження кріобластінгу у процесі ремонту ТРС. Збірник наукових праць Українського державного університету залізничного транспорту. 2015. Вип. 158. Т 2. С. 115–119.
5. Способы очистки металла. URL: https://www.krasko.ru/articles/art_56/ (дата звернення: 05.08.2021).
6. ГОСТ Р ИСО 8501-1-2014. Подготовка стальной поверхности перед нанесением лакокрасочных материалов и относящихся к ним продуктов. Визуальная оценка чистоты поверхности. Часть 1. Степень окисления и степени подготовки непокрытой стальной поверхности и стальной поверхности после полного удаления прежних покрытий [Действительный от 2012-07-08]. М.: Стандартинформ, 2016. 8 с.
7. DIN EN ISO 8502-3-2017. Preparation of steel substrates before application of paints and related products – Tests for the assessment of surface cleanliness – Part 3: Assessment of dust on steel surfaces prepared for painting (pressure-sensitive tape method) (ISO 8502-3:2017); German version EN ISO 8502-3:2017, 2017.
8. DIN EN ISO 8503-1-2013. Preparation of steel substrates before application of paints and related products. Surface roughness characteristics of blast-cleaned steel substrates. Part 1: Specifications and definitions for ISO surface profile comparators for the assessment of abrasive blast-cleaned surfaces, 2013.
9. ISO 8504-1:2019. Preparation of steel substrates before application of paints and related products – Surface preparation methods – Part 1: General principles, 2019. 10. Яковлєв О.Ю. Підвищення термостійкості графітованої сталі для виливниць відцентрового лиття: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.02.01 / Зап. нац. техн. ун-т. Запоріжжя, 2011. 25 с.
11. Виды и причины разрушений, ремонт изложниц. URL: http://steelcast.ru/defekty-izlozhnic (дата звернення: 05.08.2021).
12. Отделение чистки и смазки изложниц. URL: http://emchezgia.ru/proektirovanie/80_Otdelenie_chistki_i_smazki_izlozhnits. php (дата звернення: 05.08.2021).
13. Криогенный бластинг. URL: http://cryoblasting.ru/ (дата звернення: 05.08.2021).
14. Бластинг – очистка оборудования гранулами сухого льда. URL: https://bizorg.su/peskostruynaya-obrabotkametallicheskikh-izdeliy-r/p13547643-blasting-ochistka-oborudovaniya-granulami-sukhogo-lda (дата звернення: 05.08.2021).
15. Криогенный бластинг. URL: https://blastingservice.ru/services/kriogenniy-blasting/ (дата звернення: 05.08.2021).
16. ГОСТ 12162-77. Двуокись углерода твердая. Технические условия [Действительный от 1978-01-01]. Москва: ИПК Издательство стандартов, 1995. 25 с.
17. Криогенный бластинг, что это и зачем. URL: https://rostovprodukt.ru/2018/05/17/kriogennyj-blasting/ (дата звернення: 05.08.2021).
18. Криогенный бластинг. URL: https://www.corrosio.ru/posts/kriogennyiy-blasting (дата звернення: 05.08.2021).
19. Лягунцов С.С., Джемелінський В.В. Комбінований метод очистки технологічних пристроїв для виготовлення пластмасових виробів. Тези доповідей загально-університетської науково-технічної конференції молодих вчених та студентів, присвяченої дню науки. Секція «Машинобудування», підсекція «Лазерна техніка та фізико-технічні технології». Київ: НТУУ «КПІ», 2014. С. 97–98.
20. Лавренченко Г.К., Копытин А.В., Дмитриев Н.М. Разработка норм расхода сухого льда при реализации технологии СО2 - бластинга. Технические газы. 2013. № 3. С. 47–54. DOI: https://doi.org/10.18198/j.ind.gases.2013.0677
21. Тарасов В.К., Воденнікова О.С., Воденніков С.А., Манідіна Є.А. Удосконалення методів підготовки виливниць до розливки сталі. Метал та лиття України. 2021. № 3 (326). С. 28–35. DOI: https://doi.org/10.15407/steelcast2021.03.028
22. Воденнікова О.С., Воденніков С.А., Манідіна Є.А. Сучасні способи підготовки виливниць для розливки сталі. Актуальні проблеми, пріоритетні напрямки та стратегії розвитку України: тези доповідей ІІ Міжнародної науково-практичної онлайн-конференції (м. Київ, 16 червня 2021 р.). Київ: ІТТА, 2021. С. 362–366.