ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНОЙ СТАЛИ Мариуполь

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРОЦЕСС
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДВУХСЛОЙНОЙ СТАЛИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
Мариуполь
1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
/поискового характера/
1.Наименование.
«Электромагнитный процесс изготовления двухслойной стали».
2.Ключевые слова.
КВАНТОВЫЙ ПРОЦЕСС, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПРИТЯЖЕНИЕ, ДВУХСЛОЙНАЯ
СТАЛЬ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ДАВЛЕНИЕ.
3.Назначение.
Снижение энергозатрат, повышение производительности изготовления и улучшение
качества двухслойной стали
4.Область применения.
Черная металлургия и машиностроение
5.Описание и основные технико-экономические показатели.
В настоящее время двухслойная сталь изготавливается путем электродуговой
наплавки плакирующего слоя на углеродистую сталь или сварки плакирующего и
углеродистого листов с последующей прокаткой до заданных размеров. При этом трудно
обеспечить надежный контакт листов по всей поверхности и высокое качество двухслойной
стали, так как в процессе прокатки под действием высоких удельных давлений и различных
коэффициентов
линейного
расширения
нарушается
сцепление
плакирующего
и
углеродистого слоев. Процесс наплавки легированными материалами является трудоемким,
требует
значительных затрат электроэнергии и не обеспечивает надежного сцепления
плакирующего и углеродистого слоев, вследствие возможного образования закалочных
структур в зоне сплавления.
Предлагаемый способ изготовления двухслойной стали
основан на использовании
квантовых процессов электромагнитного притяжения проводников, по которым протекает
ток одинакового направления. Способ основан на электромагнитной природе межатомных
сил связей, которые обеспечивают сплошность тел и лежат в основе процесса сварки.
Электромагнитный процесс изготовления двухслойной стали производится за счет
пропускания по углеродистому и плакирующему металлу постоянного тока одинакового
направления и приложения механического
давления, величину которого устанавливают
в зависимости от процесса по следующему выражению:
P  25  27   10 5
где

I
,МПа,
 – толщина плакирующего слоя, мм;
I – величина тока, пропускаемого по металлу, А.
2
Приложение
механического
давления
в
данной
зависимости
обеспечивает
возникновение нового эффекта - увеличения электромагнитного поля под действием
приложенного механического давления - и комплексное воздействие электромагнитного и
механического давления на соединяемые поверхности углеродистого и плакирующего слоев.
Электромагнитное давление определяется индукцией поля в квадратичной зависимости.
При этом индукция электромагнитного поля зависит от величины тока и расстояния от оси
проводника с током. В начале, когда
соединяемые поверхности углеродистого и
плакирующего слоев располагаются на расстоянии более межатомного, электромагнитные
силы притяжения и электромагнитное давление меньше механического давления.
Под
действием механического давления соединяемые поверхности в месте контакта сближаются.
При этом электромагнитные силы притяжения и электромагнитное давление резко
возрастают. Электромагнитное давление становится вначале больше предела текучести, и
начинается процесс пластической деформации, при котором окисные пленки выдавливаются
с контактных поверхностей углеродистого и плакирующего слоев. Затем по мере сближения
атомов контактных поверхностей на межатомное расстояние электромагнитное давление
становится больше предела прочности, и обеспечивается прочное сцепление плакирующего
и углеродистого слоев. Механическое давление в начале процесса является импульсом,
который резко повышает электромагнитное давление и увеличивает силы межатомного
взаимодействия. Это обеспечивает прочное сцепление плакирующего и углеродистого слоев,
высокие механические и коррозионные свойства при меньших значениях величины тока.
Все существующие способы изготовления двухслойной стали основаны на сближении
атомов на межатомное расстояние за счет механического давления, расплавления
плакирующего и углеродистого слоев.
Электромагнитный процесс основан на эффективном способе сближения атомов за
счет
электромагнитного
притяжения,
которое
усиливается
путем
приложения
механического давления в зависимости от толщины плакирующего слоя и величины тока,
пропускаемого по металлу.
Электромагнитный процесс изготовления двухслойной стали обеспечивает:
–
надежное сцепление плакирующего и углеродистого слоев за счет резкого увеличения
электромагнитного давления, сближения атомов на межатомное расстояние и взаимное
проникновение атомов двух слоев;
–
повышение прочности двухслойной стали и сопротивления срезу в результате
увеличения площади контакта плакирующего и углеродистого слоев под действием
электромагнитного давления, которое возрастает в квадратичной зависимости от
индукции электромагнитного поля;
3
–
повышение стойкости к межкристаллитной коррозии вследствие незначительного
перемешивания углеродистого и плакирующего слоев;
–
снижение энергоемкости процесса и себестоимости изготовления двухслойной стали.
Для реализации способа в промышленных условиях необходим сварочный
выпрямитель, используемый для контактной сварки, и существующий прокатный стан.
Ожидаемый
годовой
экономический
эффект
применения
разработанного
электромагнитного изготовления двухслойной стали за счет снижения энергозатрат,
сокращения производственного цикла изготовления, повышения качества и увеличения
выхода годного составит 10 – 15 млн. грн. Срок окупаемости затрат 2 года.
6. Иллюстрации.
В
В
В
В
P
I
Pэм
I
I
Рэм
P
Схема электромагнитного процесса изготовления двухслойной стали:
I – постоянный ток, Р – механическое давление, Рэм – электромагнитное давление,
В – силовые линии электромагнитного поля
7. Сопоставление с аналогами, преимущества.
Снижение энергоемкости
процесса,
повышение производительности и качества
двухслойной стали.
8. Потребители.
Предприятия черной металлургии и машиностроения
9. География предполагаемого рынка.
Украина, страны ближнего и дальнего зарубежья
4
10. Правовая охрана.
Патент Украины № 20478, В 23 К 9/ 00 „Спосіб виготовлення двошарової сталі”.
Патент Украины № 65093 А, В 23К 9/00 „ Спосіб виготовлення двошарової сталі”.
11. Срок действия предложения.
Не ограничен.
12. Предлагаемые условия реализации технологического предложения.
На условиях договора. Предусматривается разработка технологического задания,
ТЭО, научное сопровождение проекта поискового характера.
Стоимость работ по реализации технологического предложения
составляет
300 тыс. грн., срок выполнения работ - 2 года.
Завершенная разработка может тиражироваться на лицензионной основе.
13. Контакты.
Тел.: (0629) 44 64 98; факс: (0629) 52 99 24; e-mail:omid@pstu.edu
5