Bevezetés
A hegesztés a modern ipari gyártás egyik alapvető folyamata. Minősége közvetlenül befolyásolja a szerkezetek biztonságát és élettartamát. A nagy-hatékonyságú hegesztési eljárásokban, mint például a merülőíves hegesztés és az elektroslaghegesztés, a fluxus elengedhetetlen segédanyag. Lefedi a hegesztési zónát. A fluxus minősége nagymértékben meghatározza a hegesztett fém mechanikai tulajdonságait és repedésállóságát.
A különféle folyasztószerek közül az agglomerált folyasztószer az elmúlt években egyre nagyobb piaci részesedést szerzett belföldön és nemzetközi szinten egyaránt. Ez a kiváló kohászati teljesítményének és a rugalmas formulázhatóságnak köszönhető. Az agglomerált folyasztószer előállítása azonban nem egyszerű fizikai keverési folyamat. Ez egy szisztematikus tervezési folyamat, amely precíz adagolást, keverést, granulálást és magas hőmérsékletű szinterezést foglal magában. Ebben a folyamatfolyamatban a rotációs kemence szolgál magszinterelő berendezésként. Meghatározó szerepet játszik a termék végső minőségében.
Az agglomerált folyasztószer gyártási folyamatának áttekintése
Az agglomerált folyasztószer gyártási folyamata a következő szakaszokban foglalható össze:
Nyersanyagkezelés és adagolás → Nedves keverés → Granulálás → Alacsony-hőmérsékletű szárítás → Magas-hőmérsékletű szinterezés → Hűtés → Szűrés és csomagolás
A nyersanyagok közé tartoznak a különféle ásványi porok, például bauxit, mészkő, fluorit és szilícium-dioxid, valamint adalékanyagok, például vasötvözetek és dezoxidálószerek. Ezeket az anyagokat a folyasztószer-összetételnek megfelelően pontosan lemérjük. Az adagolási hibák jellemzően ±0,3%-on belül szabályozhatók.
Adagolás után a kevert port nedves keverési eljárással összekeverik egy kötőanyaggal, általában kálium{0}}nátrium-vízüveggel. Ez biztosítja az összes komponens egyenletes eloszlását. A keveréket ezután granuláló berendezéssel 0,2-2 mm átmérőjű szemcsékké formálják. A nedves granulátumot először alacsony hőmérsékleten (150-300 fok) szárítjuk a nedvesség eltávolítása érdekében. Ezután a magszinterelési szakaszba kerülnek.
A magas-hőmérsékletű szinterezés a műszakilag legigényesebb szakasz a teljes gyártási folyamatban. A berendezésekkel szemben is a legszigorúbb követelményeket támasztja. Ennek a szakasznak a feladata a szárított fluxus pellet kalcinálása 750-1000 fokon. Ez adja a részecskék végső fizikai szilárdságát és ásványi fázisú összetételét. A rotációs kemence a magas hőmérsékletű szinterezési szakasz fő berendezése. Teljesítménye közvetlenül meghatározza az agglomerált fluxus minőségét.
Az agglomerált folyasztószer előállítására szolgáló forgókemencék eljárási elvei
Rotary kemence működési elve
A forgó kemence enyhén ferde, folyamatosan forgó hengeres termikus berendezés. Az anyagot a kemence farkából táplálják (a felemelt vég). Folyamatosan bukdácsol a héj forgása alatt. Ugyanakkor lassan tengelyirányban mozog a kemencefej (az alsó vége) felé. Az üzemanyag befecskendezése és elégetése a kemencefejnél történik. A forró füstgázt az indukált ventilátor szívja fel. Jelenleg ellentétes-folyik át az anyagágyon, és kilép a kemence végéből. Ez az ellenáramú hőcsere az anyag és a forró gáz között magas hőhatékonyságot és egyenletes fűtést biztosít.
A forgókemencében lévő fűtési mód biztosítja, hogy minden fluxusrészecske egyenletesen legyen kitéve a forró gázáramnak. Ezzel elkerülhető az egyenetlen fűtési probléma, amely a statikus fűtési módoknál gyakori.
A forgókemencék kulcsfontosságú elemei
| Rendszer | Fő komponensek | Funkció |
|---|---|---|
| Rotary Shell | Acéllemez héj, tűzálló bélés, két gumigyűrű | Anyagot szállít, és teljessé teszi a szállítást és a hőcserét forgás közben |
| Támogatási eszköz | Görgőkészletek, talp, hidraulikus nyomógörgő | Támogatja a héj teljes súlyát és szabályozza az axiális mozgást |
| Hajtásrendszer | Főmotor, segédmotor, reduktor, nyitott hajtómű | Forgási teljesítményt biztosít; A segédmotor lassú forgást tart fenn az áramszünet alatt, hogy megakadályozza a héj deformálódását |
| Tömítőrendszer | Grafit blokk tömítés, rozsdamentes acél mérleglemez tömítés | 10% alá korlátozza a légszivárgást, csökkenti a hőveszteséget és a kibocsátást |
| Fűtési rendszer | Égő vagy elektromos fűtőelemek, tüzelőanyag csövek | Hőt biztosít a szinterezéshez, és többféle tüzelőanyaghoz is használható |
A forgókemence hajtásrendszere kettős{0}}hajtási konfigurációt használ. A főmotor normál működés közben 0,5-4,0 fordulat/perc sebességgel forgatja a kemencét. A segédmotor áramkimaradás esetén automatikusan elindul. Lassú forgást tart fenn a normál fordulatszám körülbelül 1/100-ánál. Ez a kialakítás megakadályozza, hogy a forró kemencehéj a forgás hirtelen leállásakor a saját súlya miatt maradandó hajlító deformációt okozzon. A folyamatos üzemű ipari kemencéknél ez fontos műszaki intézkedés a berendezések megbízhatóságának és élettartamának biztosítására.
A forgókemencék hatása az agglomerált folyasztószer minőségére
Az agglomerált folyasztószer végső minősége magában foglalja a részecskék nyomószilárdságát, a lúgosság stabilitását, az ásványi fázis összetételét és a hegesztési kohászati teljesítményt. Ezek a tulajdonságok nagyban függenek attól, hogy a forgókemencében a szinterezési folyamat pontosan szabályozott-e. Három tényező, -a szinterezési hőmérséklet, a hőtörténeti egyenletesség és a kemence légköre-a fluxus minőségét befolyásoló fő változók. E tényezők bármelyikének eltérése a részecskeszilárdság, az összetételi stabilitás vagy a kész folyasztószer hegesztési teljesítményének hibáit okozhatja.
Az agglomerált fluxus szilárd halmazállapotú-fázisú-szinterezése és szinterezése főként a 830 fok és a 860 fok közötti hőmérséklet-tartományban megy végbe. Ha a szinterezési hőmérséklet túl alacsony, a szilárd halmazállapotú reakciók nem teljesek, és a részecskeszilárdság nem megfelelő. Ez a szállítás és a használat során porlódáshoz vezet. Ha a hőmérséklet túl magas, a részecskék felületei túl-szinterezhetnek vagy összetapadhatnak. Ezenkívül a szinterezés során fellépő, rövid ideig tartó 10-15 fokos hőmérséklet-ingadozások befolyásolhatják a kész részecskék minőségét. Ezért a forgókemence hőmérséklet-szabályozó rendszerének a szinterezési zóna hőmérsékletét az alapjelhez képest ±5 fokon belül kell tartania.
Az, hogy a kemencében lévő folyasztószer részecskék hőtörténete konzisztens-e, közvetlenül meghatározza a termékminőség egyenletességét ugyanazon a tételen belül. A forgó kemence bukdácsoló hatása biztosítja, hogy a hőcsere feltételei lényegében egyenlőek legyenek minden részecske esetében a fűtés során. A folyasztószer részecskék teljes tartózkodási ideje a kemencében jellemzően 45-90 perc. A héj forgási sebessége és dőlésszöge együttesen szabályozza. E két paraméter beállításával az operátorok megfelelő tartózkodási időket állíthatnak be, hogy biztosítsák a teljes szilárdtestreakciót a túl-szinterelés nélkül. Az anyag hőtörténetének ezt a pontos szabályozását statikus kemencékben vagy alagútkemencékben nehéz elérni.
A fluxusban lévő FeO-tartalom fontos mutatója annak minőségének. A túl magas FeO tartalom csökkenti a hegesztési szívósságot és a korrózióállóságot a hegesztés során. A FeO főként nyersanyagokból és kemencehéj anyagokból vagy magas hőmérsékletű szinterezés során keletkező légkörből származik. A közönséges szénacélból készült kemencehéjak magas hőmérsékleten hajlamosak az oxidációra, és vas-oxid-lerakódást képeznek. Ha ez a vízkő leválik és az anyaghoz keveredik, az közvetlenül növeli a folyasztószer FeO-tartalmát. A hőálló, -rozsdamentes acélból készült héjak fizikai szinten hatékonyan kiküszöbölik ezt a szennyeződési utat.
Különböző fűtési módok hatása az agglomerált folyasztószer minőségéről
Az agglomerált folyasztószergyártásban három fő fűtési mód létezik a forgókemencék számára: közvetlen fűtés, közvetett fűtés és elektromos fűtés.
Közvetlen tüzelésű forgó kemence
A közvetlen-tüzelésű fűtés közvetlenül a kemencehéjon belül égeti el az üzemanyagot és az égési levegőt. A hőt lángsugárzással és konvekcióval továbbítják az anyaghoz. Ez a módszer biztosítja a legmagasabb hőhatékonyságot és a legalacsonyabb kezdeti berendezés-befektetést. Alkalmas a légkör összetételére nem érzékeny szabványos folyasztószer-termékek folyamatos nagy mennyiségű-gyártására.
Közvetett tüzelésű rotációs kemence
A közvetett-tüzelésű fűtés az égésteret a kemencehéjon kívülre helyezi. A hőt a kemence falán keresztül vezetik az anyaghoz. Az égéstermékek teljesen el vannak szigetelve az anyagjárattól. Ez biztosítja, hogy a fluxus ne szennyeződjön a szinterezés teljes folyamata alatt. Ez a szükséges választás nagy-bázisú folyasztószerek és titán-tartalmú rozsdamentes acél folyasztószerek esetén.
Elektromos fűtésű forgó kemence
Az elektromos fűtés ellenállásfűtőelemeket használ hőforrásként. Az elektromos energia teljes mértékben hővé alakul, égéskibocsátás nélkül. A hőmérséklet-szabályozás pontossága elérheti a ±3 fokot. Ez a módszer alkalmas K+F kísérleti vonalakra és szigorú környezetvédelmi előírásokkal rendelkező területekre.
Következtetés
Az agglomerált folyasztószer előállítása szisztematikus folyamat, amely szigorú ellenőrzést igényel minden lépésben. A nyersanyag adagolásától a keverésig és granulálásig, az alacsony-hőmérsékletű szárítástól a magas-hőmérsékletű szinterezésig minden szakasz befolyásolja a végtermék minőségét. Ebben a folyamatfolyamatban a forgókemence vállalja a legkritikusabb feladatot. A precíz hőmérsékletszabályozás, az egyenletes hőeloszlás és a folyamatparaméterek rugalmas beállításával a granulált folyasztószer-alapanyagokat stabil kész folyasztószervé alakítja.
Elmondható, hogy a forgókemencék műszaki színvonala nagyban meghatározza az agglomerált folyasztószer gyártósor általános teljesítményét. A folyasztószer-gyártó ipar számára a forgókemencék működési elvének és a termékminőségre gyakorolt hatásának alapos ismerete fontos alapot jelent a folyasztószer minőségének és a gyártósor teljesítményének javításához.
