ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 2 2024 24 ТЕХНОЛОГИЯ излучательной способности керамических композиционных материалов с целью их использования в качестве покрытий на теплоотдающих поверхностях производственных печей для повышения энергоэффективности. Процесс термической обработки является одним из наиболее часто встречающихся технологических операций во всех отраслях промышленности. Передача тепловой энергии в печи происходит за счет конвекционного и радиационного механизмов, однако радиационный теплообмен становится доминирующим с повышением температуры [7]. Основным критерием, который характеризует эффективность радиационного теплообмена, является излучательная способность теплоотдающих поверхностей в производственных нагревательных печах. Такими поверхностями являются внутренние стенки, газоходы и змеевики в зависимости от конструкции и типа печи. Повышение энергоэффективности промышленных нагревательных печей в настоящее время рассматривается как один из перспективных способов преодоления постоянно растущего энергетического кризиса, потому что именно в нагревательных процессах тратится большое количество энергии [8]. С этой целью были разработаны и исследованы керамические композиционные покрытия с высоким коэффициентом излучения и термической стабильностью в процессе эксплуатации, состоящие из порошковых композиций Fe2O3, Al2O3 + 10 % Fe2O3 и Ti + 10 % Fe2O3. Влияние наличия в покрытии оксида железа и оксида алюминия на повышение излучательной способности было показано другими исследователями [9–11]. Ранее разработанные покрытия наносили разными способами на теплоотдающие стенки печи, что значительно повышало энергоэффективность передачи тепловой энергии [9–12]. Коэффициентом излучения материала считают способность его поверхности излучать энергию посредством радиационного теплообмена. Численно эту характеристику можно выразить отношением энергии, излучаемой конкретным материалом, к излучаемой энергии абсолютно черного тела при той же температуре, где абсолютно черное тело будет иметь значение коэффициента, равное единице, а для сравниваемого материала это значение будет находиться в диапазоне 0…1 [13]. В настоящее время исследовано множество методов нанесения покрытия с высоким коэффициентом излучения на поверхность металла, например следующие: метод золь-гель, глазурование, магнетронное распыление, электроннолучевое осаждение из паровой фазы, плазменное напыление и др. [14–19]. В представленной работе исследована возможность формирования покрытий с высоким коэффициентом излучения на теплоотдающие поверхности производственных хлебопекарных печей с использованием детонационного газодинамического напыления. Этот метод позволяет наносить покрытия с малой пористостью (1 %) и высокой адгезией к основе [20], что обеспечит стойкость покрытия к термоциклированию. Процесс нанесения покрытия осуществляется нагревом и ускорением порошков продуктами детонационного сгорания горючей газовой смеси пропана, кислорода и воздуха с частотой 20 Гц и выше. Скорость напыляемых частиц при помощи данного метода достигает 1200 м/с, а коэффициент использования материала для порошков оксидной керамики – не менее 67 % [21, 22]. Целью работы являлось получение покрытий с высокими показателями излучения в инфракрасном диапазоне для дальнейшей рекомендации по их использованию в хлебопекарных печах производства Шебекинского машиностроительного завода. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи. 1. Определены составы и подготовлены порошковые композиции Fe2O3, Al2O3 + 10 % Fe2O3 и Ti + 10 % Fe2O3. 2. Определены технологические параметры нанесения порошковых композиций детонационным газодинамическим методом. 3. Исследованы структура и фазовый состав полученных покрытий. 4. Определена излучательная способность полученных покрытий. 5. Исследована термостабильность полученных покрытий. Методика исследований В качестве сырьевых компонентов для создания покрытий были приобретены порошки Ti (ПТС-1, чистота 99 %), Al2O3 (ЧДА, чистота 98,51 %), Fe2O3 (ОСЧ 2–4, чистота 99,7 %).
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1