Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1960, H. 20 - Värmeöverföring i bränsleeldade industriugnar, av Per-Olof Strandell
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
syre, vattenånga. Erfarenheten visar också att
glödskalsbildningen på stål ändras markant vid
ändring från 10 % luftunderskott till 10 %
luftöverskott, medan ytterligare ökning av detta
är utan nämnvärd verkan.
Prov utförda av Tholander® i elektrisk
kammarugn har t.ex. visat att oxidationen blir
ungefär densamma i luft som i teknisk
kvävgas, troligen innehållande mindre än 3 % 02.
Enligt Edströms undersökning10 av
glödskalsbildningen på rostfria stål är
oxidationshastigheten mindre om gasen innehåller 1,5 % CO
än om den håller 1,5 % 02. Mycket större
verkan har dock svaveldioxid i gasen. Vid
förbränning med luftunderskott (reducerande
atmosfär) ökas oxidationen markant av
svaveldioxid, medan denna är utan verkan vid
luftöverskott. Vid användning av svavelhaltigt
bränsle, såsom eldningsolja, bör man därför
använda luftöverskott vid förbränningen. På
grund av bränslets svavelhalt är det också
riskabelt att låta en icke utbränd flamma träffa
materialet, då dess kärnpartier innehåller
bränsle i överskott.
Baukrowitz11 har studerat inverkan av
ugnsatmosfärens sammansättning på ståls
oxidation och avkolning i en liten
genomskjutnings-ugn. Ren olja och ren koksugnsgas visade sig
ge samma oxidation vid luftöverskott. För
blandningar blir oxidationen avsevärt större
med ett maximum för 10—20 % olja.
Det påstås ofta att oxidation skall hindra
avkolning vid glödgning av stål, därför att
oxidskiktets tillväxthastighet anses vara större än
avkolningshastigheten. Vid jämförelse av
avkolningen på stålets oxiderade översida med
avkolningen på dess undersida, från vilken
oxiden skrapas av vid frammatningen, fann
Baukrowitz att den var lika stor på båda
sidorna.
Vid ökning av luftöverskottet växte
avkolningen vilket snarast tyder på att ökad
oxidation medför ökad avkolning. Kolförlusten blev
dubbelt så stor vid eldning med olja som vid
eldning med ren koksugnsgas. Den steg
kontinuerligt med oljehalten i
bränsleblandningar.
Fasgränsreaktioner är
hastighetsbestämman-de, bara om flyktiga oxider eller porösa
oxidskikt bildas. Oxidskiktets tillväxthastighet är
då konstant. Vid bildning av den första tunna
oxidfilmen kan fasgränsreaktioner också
bestämma reaktionshastigheten, varvid
oxidskiktets tjocklek växer linjärt med tiden.
Normalt bestämmer diffusionen i fast fas
reaktionshastigheten vid såväl oxidation som
avkolning, varvid det förändrade skiktets
tjocklek blir proportionellt mot kvadratroten ur
tiden. Denna paraboliska relation erhålls för
täta, skyddande oxidskikt.
Proportionalitetskonstanten innefattar både
koncentrationsskillnaden och en
diffusions-faktor D som enligt Arrhenius anges av
D = D0e ~ A,RT
där D0 är en konstant och A aktiveringsenergin
för diffusion. Diffusionsfaktorn är alltså starkt
temperaturberoende varför
oxidationshastigheten växer snabbt med stigande temperatur.
Detsamma gäller för avkolningen12.
Vid oxidation av stål vandrar syre från ytan
inåt, medan järnatomer vandrar utåt genom
oxidskiktet. Dunnington, Bech & Montana13 har
funnit att syres diffusionshastighet i FeO är
en tiondel av järns. Därför bestämmer den
senare oxidationshastigheten.
Det oxidskikt, som vid värmning bildas på
mjukt stål, består ytterst av ett skikt Fe2Os
(fig. 9), vars tjocklek är tämligen konstant
0,01 mm11. Innanför kommer först ett skikt
Fe304 med ganska konstant tjocklek och ett
lager FeO med utskild Fe304 under vilket finns
porös FeO. Det sistnämnda spricker vid
avkylning, och man anser att brotten vid
glöd-skalsbrytning uppstår i det porösa skiktet
varför underliggande föroreningar valsas in.
Oxidskiktet växer paraboliskt med tiden men
bara om det är tätt. Vid långvarig värmning
till hög temperatur blir oxidationen stark;
oxidskiktet spricker då lätt varvid
underliggande ytor blottas medförande en snabb
oxidation. Den förorenade zonen c i fig. 9
innehåller (FeMn)O och utskiljningar av
järnmangan-silikat. Denna zon växer linjärt med tiden
men uppträder först vid en temperatur över
1 100°C.
Atmosfärens syrepotential har liten inverkan
på den avkolade zonen, men denna växer med
värmningstiden. Även temperaturen inverkar
på avkolningszonen. Snabb värmning ger
därför både liten avbränna och liten avkolning.
Möjligen kan den också medföra mindre
invägning.
Vid värmning av grova arbetsstycken måste
man emellertid ta hänsyn till att
yttemperaturen inte får bli för hög. Oxidationshastigheten
växer snabbt med stigande temperatur, och
om oxidens smältpunkt uppnås, ökas
diffusionen till den hundrafaldiga eller mera. Även
om den flytande oxiden har hög viskositet,
kan den flyta av, varvid oxidationen
underlättas.
Detta sätter en gräns för
värmningshastighe-ten. Som normal yttemperatur vid värmning av
stål kan man räkna med ca 1 250°C. Det är
tänkbart att minska värmningshastigheten när
yttemperaturen börjar närma sig 1 250°C. Som
tidigare visats kan detta uppnås genom
kombination av hög konvektiv värmeöverföring
med strålning från ugnsväggar som hålls vid
måttligt hög temperatur.
Tillämpning
Snabbvärmning i praktiken
Snabbvärmning tillämpas vid Wirsbo Bruk för
rör till rörreduceringsverket. Från ett magasin
matas röret genom en värmningslinje som
består av 15 ugnsenheter placerade efter
varandra omedelbart framför valsverket. Högst två
rör är samtidigt i värmningslinjen.
Värmningstiden är 1,4 min, och 10 t/h kan värmas. Ugns-
TEKNISK TIDSKRIFT 1960 H. 18 549
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
