Uvod
Zavarivanje je jedan od temeljnih procesa u modernoj industrijskoj proizvodnji. Njegova kvaliteta direktno utječe na sigurnost i vijek trajanja konstrukcija. U visokoefikasnim metodama zavarivanja kao što su zavarivanje pod vodom i zavarivanje elektrotroskom, fluks je bitan pomoćni materijal. Pokriva zonu zavarivanja. Kvaliteta fluksa u velikoj mjeri određuje mehanička svojstva i otpornost na pucanje metala šava.
Među različitim vrstama fluksa, aglomerirani fluks je posljednjih godina dobio sve veći tržišni udio, kako na domaćem tako i na međunarodnom nivou. To je zbog njegovih odličnih metalurških performansi i fleksibilne prilagodljivosti formulacije. Međutim, proizvodnja aglomeriranog fluksa nije jednostavan fizički proces miješanja. To je sistematski inženjerski proces koji uključuje precizno doziranje, miješanje, granulaciju i visoko{3}}sinteriranje. U ovom toku procesa, rotaciona peć služi kao oprema za sinterovanje jezgra. On igra odlučujuću ulogu u konačnoj kvaliteti proizvoda.
Pregled procesa proizvodnje aglomeriranog fluksa
Proces proizvodnje aglomeriranog fluksa može se sažeti u sljedeće faze:
Rukovanje sirovinama i doziranje → Mokro miješanje → Granulacija → Nisko-sušenje na niskoj temperaturi → Visoko-sinteriranje → Hlađenje → Prosijavanje i pakovanje
Sirovine uključuju razne mineralne prahove kao što su boksit, krečnjak, fluorit i silicijum dioksid, kao i aditive poput ferolegura i deoksidatora. Ovi materijali su precizno vagani prema formulaciji fluksa. Greške u šarženju se obično kontrolišu unutar ±0,3%.
Nakon šarže, izmiješani prah se miješa sa vezivom, obično kalijum-natrijum vodenim staklom, u procesu mokrog miješanja. Ovo osigurava jednoliku disperziju svih komponenti. Smjesa se zatim oblikuje u granule prečnika 0,2 do 2 mm pomoću opreme za granulaciju. Vlažne granule se prvo suše na niskoj temperaturi (150-300 stepeni) kako bi se uklonila vlaga. Zatim se šalju u fazu sinterovanja jezgra.
Visoko{0}}sinterovanje je tehnički najzahtjevnija faza u cjelokupnom proizvodnom procesu. Takođe nameće najstrože zahteve za opremu. Zadatak ove faze je kalcinacija osušenih fluksnih peleta na 750 stepeni do 1000 stepeni. To daje česticama njihovu konačnu fizičku snagu i mineralni fazni sastav. Rotaciona peć je osnovna oprema u visokoj{7}}fazi sinterovanja. Njegove performanse direktno određuju kvalitet aglomeriranog fluksa.
Principi procesa rotacione peći za proizvodnju aglomerisanog fluksa
Princip rada rotacione peći
Rotaciona peć je blago nagnuta cilindrična termalna naprava koja se kontinuirano okreće. Materijal se dovodi iz repa peći (uzdignuti kraj). Neprekidno se prevrće pod rotacijom školjke. Istovremeno se polako kreće duž aksijalnog smjera prema glavi peći (donjem kraju). Gorivo se ubrizgava i sagoreva na glavi peći. Vrući dimni plin usisava se ventilatorom za induciranje promaje. Teče suprotno-trenutno kroz sloj materijala i izlazi iz repa peći. Ova -razmjena topline između materijala i vrućeg plina osigurava visoku termičku efikasnost i ravnomjerno grijanje.
Način grijanja unutar rotacijske peći osigurava da je svaka čestica fluksa ravnomjerno izložena struji vrućeg plina. Time se izbjegava problem neravnomjernog grijanja koji je uobičajen kod statičkih metoda grijanja.
Ključne komponente rotacione peći
| Sistem | Glavne komponente | Funkcija |
|---|---|---|
| Rotary Shell | Oklop od čelične ploče, vatrostalna obloga, dva prstena za gume | Nosi materijal i dovršava transport i razmjenu topline tokom rotacije |
| Uređaj za podršku | Setovi valjaka, baza, hidraulički potisni valjak | Podržava punu težinu školjke i kontrolira aksijalno kretanje |
| Drive System | Glavni motor, pomoćni motor, reduktor, otvoreni zupčanik | Pruža snagu rotacije; pomoćni motor održava sporu rotaciju tokom nestanka struje kako bi spriječio deformaciju školjke |
| Sistem zaptivanja | Zaptivka od grafitnog bloka, zaptivka ploče od nerđajućeg čelika | Ograničava curenje zraka na ispod 10%, smanjuje gubitak topline i emisije |
| Sistem grijanja | Gorionik ili električni grijači, cijevi za gorivo | Opskrbljuje toplinu za sinteriranje i prihvaća više vrsta goriva |
Pogonski sistem rotacione peći koristi dvostruku{0}} konfiguraciju pogona. Glavni motor pokreće peć pri 0,5 do 4,0 o/min tokom normalnog rada. Pomoćni motor se automatski pokreće tokom nestanka struje. Održava sporu rotaciju na približno 1/100 normalne brzine. Ovaj dizajn sprječava trajnu deformaciju savijanja ljuske vruće peći zbog vlastite težine kada se rotacija naglo zaustavi. Za industrijske peći s kontinuiranim radom, ovo je važna tehnička mjera za osiguranje pouzdanosti opreme i vijeka trajanja.
Utjecaj rotacijske peći na kvalitet aglomeriranog fluksa
Konačni kvalitet aglomeriranog fluksa uključuje čvrstoću na pritisak, stabilnost alkalnosti, sastav mineralne faze i metalurške performanse zavarivanja. Ova svojstva u velikoj mjeri zavise od toga da li je proces sinteriranja unutar rotacijske peći precizno kontroliran. Tri faktora-temperatura sinterovanja, ujednačenost termalne istorije i atmosfera peći-su ključne varijable koje utiču na kvalitet fluksa. Svako odstupanje u jednom od ovih faktora može uzrokovati defekte u čvrstoći čestica, stabilnosti kompozicije ili performansama zavarivanja gotovog fluksa.
Reakcije u čvrstom stanju-i parcijalno tečno{1}}sinterovanje aglomeriranog fluksa dešavaju se uglavnom u temperaturnom opsegu od 830 stepeni do 860 stepeni. Ako je temperatura sinterovanja preniska, reakcije u čvrstom-a stanju su nepotpune i čvrstoća čestica je nedovoljna. To dovodi do usitnjavanja tokom transporta i upotrebe. Ako je temperatura previsoka, površine čestica mogu postati previše-sinterirane ili se zalijepiti. Pored toga, kratkoročne-kolebanje temperature od 10-15 stepeni tokom sinterovanja mogu uticati na kvalitet gotovih čestica. Prema tome, sistem kontrole temperature rotacione peći mora održavati temperaturu zone sinterovanja unutar ±5 stepeni zadate vrednosti.
Da li je termička istorija čestica fluksa u peći konzistentna direktno određuje ujednačenost kvaliteta proizvoda unutar iste serije. Akcija okretanja rotacione peći osigurava da su uslovi razmene toplote u suštini jednaki za svaku česticu tokom zagrevanja. Ukupno vrijeme zadržavanja čestica fluksa u peći je tipično 45 do 90 minuta. Zajednički se kontrolira brzinom rotacije školjke i kutom nagiba. Prilagođavanjem ova dva parametra, operateri mogu postaviti odgovarajuća vremena zadržavanja kako bi osigurali potpune-reakcije u čvrstom stanju bez prekomjernog-sinterovanja. Ova precizna kontrola nad termičkom istorijom materijala teško je postići u statičnim pećima ili tunelskim pećima.
Sadržaj FeO u fluksu važan je pokazatelj njegovog kvaliteta. Previše visok sadržaj FeO smanjuje žilavost zavara i otpornost na koroziju tokom zavarivanja. FeO uglavnom dolazi iz sirovina i materijala ljuske peći ili atmosfere tokom visoko{2}}sinterovanja. Školjke peći izrađene od običnog ugljičnog čelika sklone su oksidaciji na visokim temperaturama, stvarajući kamenac od željeznog oksida. Ako se ova ljuska otcijepi i pomiješa s materijalom, ona direktno povećava sadržaj FeO u fluksu. Školjke napravljene od nerđajućeg čelika-otpornog na toplotu mogu efikasno eliminisati ovaj put kontaminacije na fizičkom nivou.
Utjecaj različitih metoda grijanja o kvaliteti aglomeriranog fluksa
Postoje tri glavna načina grijanja za rotacijske peći u proizvodnji aglomeriranog fluksa: direktno grijanje, indirektno grijanje i električno grijanje.
Rotaciona peć sa direktnim pečenjem
Direktno{0}}grijanje sagorijeva gorivo i zrak za izgaranje direktno unutar kućišta peći. Toplota se prenosi na materijal zračenjem plamena i konvekcijom. Ova metoda nudi najveću termičku efikasnost i najniže početne investicije u opremu. Pogodan je za kontinuiranu-proizvodnju velikih količina standardnih fluksnih proizvoda koji nisu osjetljivi na sastav atmosfere.
Indirektna rotirajuća peć
Indirektno{0}}grijanje postavlja komoru za sagorijevanje izvan kućišta peći. Toplina se provodi kroz zid peći do materijala. Proizvodi sagorevanja su potpuno izolovani od prolaza materijala. Ovo osigurava da fluks nije kontaminiran tokom cijelog procesa sinteriranja. To je neophodan izbor za fluksove visoke{5}}bazičnosti i fluksove od nerđajućeg čelika koji-sadrže titanijum.
Električna rotirajuća peć za grijanje
Električno grijanje koristi otporne grijaće elemente kao izvor topline. Električna energija se u potpunosti pretvara u toplinu bez emisija izgaranja. Preciznost kontrole temperature može doseći ±3 stepena. Ova metoda je prikladna za pilot linije istraživanja i razvoja i područja sa strogim ekološkim propisima.
Zaključak
Proizvodnja aglomeriranog fluksa je sistematski proces koji zahtijeva strogu kontrolu nad svakim korakom. Od šarže sirovog materijala do miješanja i granulacije, od nisko-sušenja na niskoj temperaturi do visoko-sinterovanja, svaka faza utiče na kvalitet finalnog proizvoda. U ovom toku procesa, rotirajuća peć preuzima najkritičniji zadatak. Kroz preciznu kontrolu temperature, ujednačenu distribuciju toplote i fleksibilno podešavanje parametara procesa, pretvara granulisane sirovine fluksa u stabilne gotove proizvode fluksa.
Može se reći da tehnički nivo rotacione peći u velikoj meri određuje ukupne performanse linije za proizvodnju aglomerisanog fluksa. Za industriju proizvodnje fluksa, temeljno razumijevanje principa rada rotacione peći i njenog uticaja na kvalitet proizvoda je važan temelj za poboljšanje kvaliteta fluksa i performansi proizvodne linije.
