вступ
Зварювання є одним із основних процесів у сучасному промисловому виробництві. Від його якості безпосередньо залежить безпека і термін служби конструкцій. У -високоефективних методах зварювання, таких як зварювання під флюсом і електрошлакове зварювання, флюс є важливим допоміжним матеріалом. Він покриває зону зварювання. Якість флюсу багато в чому визначає механічні властивості і тріщиностійкість наплавленого металу.
Серед різних типів флюсу агломерований флюс за останні роки завоював все більшу частку ринку як усередині країни, так і на міжнародному ринку. Це завдяки його відмінним металургійним характеристикам і гнучкому регулюванню складу. Однак виробництво агломерованого флюсу не є простим фізичним процесом змішування. Це систематичний інженерний процес, який передбачає точне дозування, змішування, гранулювання та високо{3}}температурне спікання. У цьому технологічному процесі ротаційна піч служить основним обладнанням для спікання. Це відіграє вирішальну роль у кінцевій якості продукту.
Огляд процесу виробництва агломерованого флюсу
Процес виробництва агломерованого флюсу можна підсумувати в наступні етапи:
Обробка та дозування сировини → Вологе змішування → Гранулювання → Низько-температурне сушіння → Високо-температурне спікання → Охолодження → Просіювання та пакування
Сировина включає різні мінеральні порошки, такі як боксит, вапняк, флюорит і кремнезем, а також добавки, такі як феросплави та розкислювачі. Ці матеріали точно зважують відповідно до складу флюсу. Помилки дозування зазвичай контролюються в межах ±0,3%.
Після дозування змішаний порошок змішується зі зв’язуючою речовиною, як правило, калієвим-натрієвим рідким склом, у процесі мокрого змішування. Це забезпечує рівномірне розподілення всіх компонентів. Потім суміш формують у гранули діаметром від 0,2 до 2 мм за допомогою обладнання для гранулювання. Вологі гранули спочатку сушать при низькій температурі (150-300 градусів), щоб видалити вологу. Потім їх відправляють на стадію спікання стрижня.
Високотемпературне-спікання є технічно найскладнішим етапом у всьому виробничому процесі. Також він висуває найсуворіші вимоги до обладнання. Завдання цього етапу полягає в прожарюванні висушених гранул флюсу при 750 градусів до 1000 градусів. Це надає частинкам остаточну фізичну міцність і мінеральний фазовий склад. Обертова піч є основним обладнанням на стадії високотемпературного-спікання. Його продуктивність безпосередньо визначає якість агломерованого флюсу.
Принципи процесу обертової печі для виробництва агломерованого флюсу
Принцип роботи обертової печі
Обертова піч являє собою злегка нахилений, безперервно обертовий циліндричний термічний пристрій. Матеріал подається з хвоста печі (піднесений кінець). Він безперервно перекидається під обертанням оболонки. У той же час він повільно рухається в осьовому напрямку до головки печі (нижнього кінця). Паливо впорскується та спалюється в головній частині печі. Гарячі димові гази втягуються вентилятором. Він протікає проти-крізь шар матеріалу та виходить із хвостової частини печі. Цей проти-теплообмін між матеріалом і гарячим газом забезпечує високу теплову ефективність і рівномірне нагрівання.
Режим нагрівання всередині обертової печі гарантує, що кожна частинка флюсу рівномірно піддається впливу потоку гарячого газу. Це дозволяє уникнути проблеми нерівномірного нагріву, яка є типовою для методів статичного нагріву.
Ключові компоненти обертової печі
| система | Основні компоненти | функція |
|---|---|---|
| Обертова оболонка | Оболонка сталева, вогнетривка футеровка, два шинних кільця | Переносить матеріал і завершує транспорт і теплообмін під час обертання |
| Пристрій підтримки | Роликові комплекти, основа, ролик гідроупорний | Витримує повну вагу оболонки та контролює осьовий рух |
| Система приводу | Головний двигун, допоміжний двигун, редуктор, відкрита передача | Забезпечує потужність обертання; допоміжний двигун підтримує повільне обертання під час відключення живлення, щоб запобігти деформації оболонки |
| Система ущільнення | Ущільнювач графітового блоку, ущільнювач шкали з нержавіючої сталі | Обмежує витік повітря до рівня нижче 10%, зменшує втрати тепла та викиди |
| Система опалення | Пальник або електричні нагрівальні елементи, паливні труби | Постачає тепло для спікання та підтримує декілька типів палива |
У системі приводу обертової печі використовується подвійна-конфігурація приводу. Основний двигун приводить в дію піч зі швидкістю від 0,5 до 4,0 об/хв під час нормальної роботи. Допоміжний двигун запускається автоматично під час відключення електроенергії. Він підтримує повільне обертання приблизно на 1/100 нормальної швидкості. Ця конструкція запобігає постійній деформації корпусу гарячої печі через власну вагу, коли обертання раптово припиняється. Для промислових печей з безперервною роботою це важливий технічний захід, що забезпечує надійність і термін служби обладнання.
Вплив обертової печі на якість агломерованого флюсу
Остаточна якість агломерованого флюсу включає міцність частинок на стиск, стабільність лужності, склад мінеральної фази та металургійні характеристики зварювання. Ці властивості значною мірою залежать від того, чи точно контролюється процес спікання всередині обертової печі. Три фактори-температура спікання, однорідність термічної історії та атмосфера печі-є ключовими змінними, які впливають на якість флюсу. Будь-яке відхилення в одному з цих факторів може спричинити дефекти міцності частинок, стабільності складу або зварювальних характеристик готового флюсу.
Реакції в твердому-фазі та часткове спікання в-рідкій фазі агломерованого флюсу відбуваються переважно в діапазоні температур від 830 градусів до 860 градусів. Якщо температура спікання надто низька, реакції в твердому-фазі не завершуються, а міцність частинок недостатня. Це призводить до подрібнення під час транспортування та використання. Якщо температура надто висока, поверхні частинок можуть пере-спікнутися або злипнутися. Крім того, короткочасні-коливання температури на 10-15 градусів під час спікання можуть вплинути на якість готових частинок. Таким чином, система контролю температури обертової печі повинна підтримувати температуру зони спікання в межах ±5 градусів від заданого значення.
Те, чи є теплова історія частинок флюсу в печі узгодженою, безпосередньо визначає однорідність якості продукції в одній партії. Переворотна дія обертової печі забезпечує однакові умови теплообміну для кожної частинки під час нагрівання. Загальний час перебування частинок флюсу в печі зазвичай становить від 45 до 90 хвилин. Управляється спільно швидкістю обертання оболонки і кутом нахилу. Регулюючи ці два параметри, оператори можуть установити відповідний час перебування, щоб забезпечити повну-реакцію твердого стану без надмірного-спікання. Такого точного контролю за термічною історією матеріалу важко досягти в статичних або тунельних печах.
Вміст FeO у флюсі є важливим показником його якості. Надмірно високий вміст FeO знижує міцність зварного шва та стійкість до корозії під час зварювання. FeO в основному надходить із сировини та матеріалів корпусу печі або атмосфери під час високотемпературного-спікання. Корпуси печі зі звичайної вуглецевої сталі схильні до окислення при високих температурах, утворюючи залізоокисні накипи. Якщо ця накип відколюється і змішується з матеріалом, це безпосередньо збільшує вміст FeO у флюсі. Корпуси, виготовлені з жаростійкої-нержавіючої сталі, можуть ефективно усунути цей шлях забруднення на фізичному рівні.
Вплив різних способів нагрівання про якість агломерованого флюсу
Існує три основних способи нагріву для обертових печей у виробництві агломерованого флюсу: прямий нагрів, непрямий нагрів та електричний нагрів.
Ротаційна піч прямого вогню
Пряме{0}}нагрівання спалює паливо та повітря для горіння безпосередньо в корпусі печі. Тепло передається матеріалу через випромінювання полум'я та конвекцію. Цей метод забезпечує найвищу теплову ефективність і найменші початкові інвестиції в обладнання. Він підходить для безперервного-виробництва стандартних флюсів, нечутливих до складу атмосфери.
Обертова піч з непрямим випалом
Непряме{0}}нагрівання розміщує камеру згоряння за межами корпусу печі. Тепло передається через стінку печі до матеріалу. Продукти згоряння повністю ізольовані від проходу матеріалу. Це гарантує, що флюс не забруднюється протягом усього процесу спікання. Це необхідний вибір для високо-основних флюсів і титан-вмісних флюсів з нержавіючої сталі.
Обертова піч з електричним нагріванням
Електричне опалення використовує в якості джерела тепла резистивні нагрівальні елементи. Електрична енергія повністю перетворюється в тепло без викидів згоряння. Точність контролю температури може досягати ±3 градусів. Цей метод підходить для дослідно-конструкторських ліній і територій із суворими екологічними нормами.
Висновок
Виробництво агломерованого флюсу - систематичний процес, який вимагає суворого контролю за кожним кроком. Від дозування сировини до змішування та гранулювання, від низько-сушіння до високо{2}}температурного спікання, кожен етап впливає на якість кінцевого продукту. У цьому процесі обертова піч виконує найважливіше завдання. Завдяки точному контролю температури, рівномірному розподілу тепла та гнучкому регулюванню параметрів процесу він перетворює гранульовану флюсову сировину на стабільні готові флюсові продукти.
Можна сказати, що технічний рівень обертової печі значною мірою визначає загальну продуктивність лінії виробництва агломерованого флюсу. Для промисловості виробництва флюсу глибоке розуміння принципу роботи обертової печі та його впливу на якість продукції є важливою основою для покращення якості флюсу та продуктивності виробничої лінії.
