Slag Pot Casting: Pilnīgs inženierzinātņu pamācība lieliem tērauda liešanām tērauda rūpnīcām

Meta apraksts: Tehniskais pamācībās par slagas katlu konstruēšanu, materiāliem un ražošanu tērauda rūpnīcām. Iepazīstieties ar trunjonu konstrukcijām, termiskās izturības pret izturību, smilšu liešanu 5–50 tonnu tērauda katliem, siltumapstrādi, CNC apstrādi un kvalitātes nodrošināšanu — no vadošās slagas katlu lietniecības.

---

Katrs tērauda rūpnīcas ražo slagu — kausēto blakusproduktu, kas rodas dzelzs un tērauda ražošanā un no metāla vannas aizvada neviestības. Un katrs slagas apstrādes sistēmas darbojas uz viena uzticama komponenta: slagas katls . Sverot no 5 līdz 50 tonnām, izgatavots no tērauda un ikvienā ciklā pakļauts kausētai slagai temperatūrā no 1300 līdz 1600 °C, slagas katls ir viens no visgrūtākajiem liešanas izstrādājumiem visā pasaulē.

Tomēr, neskatoties uz tās būtisko nozīmi, šlaka katlu konstruēšana un ražošana ir ļoti nepietiekami dokumentēta publiskajā literatūrā. Vairums inženierijas rokasgrāmatu apskata vārstus, sūkņus un mašīnu komponentus — tikai dažas rokasgrāmatas pievērš uzmanību speciālajām metalurģiskajām un ražošanas problēmām, kas saistītas ar masīviem tērauda liešanas izstrādājumiem, kuri darbojas ārkārtīgi augstās temperatūras un mehāniskās slodzes robežās.

Šis rokasgrāmata sniedz visaptverošu inženierijas pārskatu par šlaka katlu liešanu: funkciju, konstrukcijas variantus, materiālu izvēli, liešanas un apstrādes procesu, kvalitātes nodrošināšanu un ekspluatācijas laika pārvaldību.

---

1. daļa: Šlaka katls tērauda ražošanas operācijās

1.1 Kas ir šlaka katls?

Šlaka katls (arī saukts par šlaka kaucu, pelnu katlu vai desulfurizācijas katlu, atkarībā no lietojuma) ir smagās sienas, bļodveida tērauda liešanas izstrādājums, kas savāc šķidrās šlakas, kuras izvada no krāsnīm, konvertoriem un kaucu apstrādes stacijām.

1.2 Kur tiek izmantoti šlaka katli

1.3 Pakalpojuma cikls

Katrs šķeldas katra cikls izstāda liešanu ekstrēmiem apstākļiem:

1. Piepildījums : Kausā ielej kausētu šķeldu 1300–1650 °C temperatūrā. Iekšējā virsma pakļaujas momentānai sildīšanai — termiskajam triecienam.
2. Uzturēšana/pārvadāšana : Aizpildīto krūzi pārvieto ar virspusē esošo celtni, šlakastrādājumu krūžu pārvadātāju vai dzelzceļa vagonu uz šlakas apstrādes zonu. Pārvadāšanas laiks var būt no minūtēm līdz stundām.
3. Iztukšošana : Krūzi noliec (izmantojot griezes ass atbalstus vai noliekšanas mehānismu), lai izvadītu sacietējušo šlaku. Notiek mehāniskā trieciens un termiskās gradients, kad šlaka atbrīvojas.
4. Dzesēšana : Tukšo krūzi atdzesē gaisā vai ar ūdens smidzināšanu, lai paātrinātu atdzišanu. Termiskā ciklēšana rada spriegumus krūža mutnes malā, griezes ass atbalstos un sekciju pārejās.

Krūža korpusam notiek atkārtota termiskā ciklēšana no gandrīz vides temperatūras līdz šlakas temperatūrai — tas ir pamata konstrukcijas faktors šlakas krūžu metālurģijai: termiskās noguruma pretestība .

---

2. daļa: Šlakas krūžu konstrukcijas konfigurācijas

2.1 Pamata ģeometrija

Šlakas krūža ģeometrija ir funkcionālo prasību līdzsvars:

2.2 Trunjonu konfigurācijas

Trunjoni ir visvairāk slodzes pakļautās slagas kausa daļas — tie uztver visu kausa un šlakas svaru (līdz pat vairāk nekā 100 tonnām) pacelšanas un pagriešanas laikā.

Nozaru tendence iekšēji liektās truniones ir vēlamākas katliem līdz aptuveni 25 tonnām, jo tās novērš metinājuma savienojumu — visbiežāko atteices vietu. Ļoti lieliem katliem (>30 tonnas) bieži norāda kaltās truniones, kas metinātas pie korpusa, lai nodrošinātu augstāku truniones izturību un bezdefektu materiālu.

2.3. Tiltības mehānismi

Slāga katlus iztukšo, pagriežot tos. Tiltības mehānisms nosaka truniones un pacelšanas uzlikas konstrukciju:

2.4 Lūpas dizains

Katla lūpa (mutnes apmale) ir karstākā zona — tai nonāk šlakas šļakatas un pārpilšana, kā arī tā tieši pakļauta kausētās šlakas virsmas starojumam. Lūpas dizaina iespējas:

---

3. daļa: Slāga krāšņu materiālu izvēle

3.1 Termiskās izturības problēma

Slagkausa materiāla izvēle ir pakļauta vienam nosacījumam: pretestībai pret termisko izturību plaisāšanai . Katrs ekspluatācijas cikls rada:

• Saspiešanas termisko spriegumu karstajā iekšējā virsmā piepildīšanas laikā
• Stiepes spriegumu dzesēšanas un iztukšošanas laikā
• Sprieguma koncentrāciju šķērsgriezumu pārejās, malā un atzariņos
• Krāpšanās relaksāciju augstā temperatūrā (samazinot noderīgos kompresijas paliekspriegumus)

3.2 Materiālu kandidāti

3.3 Modificētā oglekļa tērauda kompromiss

Vairums šlakas katlu specifikāciju pasaules tērauda rūpniecībā izmanto modificētu oglekļa tēraudu — standarta oglekļa tērauda ķīmisko sastāvu, kas uzlabots ar kontrolētām hroma, niķeļa un reizēm molibdēna piedevām:

Tipisks modificēts oglekļa tērauda specifikācijas slagas katliem:

Kāpēc šī ķīmiskā sastāva sastāvs darbojas :

• Hroms uzlabo augstas temperatūras oksidācijas izturību un cietināmību
• Niķelis uzlabo triecienizturību — būtisks plaisu izplatīšanās pretestībai pie griezuma ass un malas
• Molibdēns nodrošina augstas temperatūras izturību un creep izturību karstās virsmas stabilitātei
• Oglekļa saturs līdzsvaro izturību un metināmību — katliem ekspluatācijas laikā nepieciešama metināšanas remonts

3.4 Slagas katlu liešanas termoapstrāde

Biezu šķērsgriezumu lietņu (sienas biezums 80–250 mm) termiskās apstrādes prasa ilgākus uzturešanās laikus — parasti 1 stunda uz katru 25 mm šķērsgriezuma biezumu, plus 1–2 stundas uzturešanās. Katlam ar maksimālo šķērsgriezumu 200 mm viena normālizācijas cikla ilgums temperatūrā var būt 10–12 stundas.

---

4. daļa: Ražošanas process

4.1 Raksts un kodolizstrāde

Slāga katlu raksti ir vieni no lielākajiem, ko jebkurā liešanas darbnīcā ražo.

4.2 Formēšana un kodolu izgatavošana

10–50 tonnu liešanai formas tiek būvētas bedrē vai uz lielas formēšanas grīdas:

4.3 Kausēšana un liešana

4.4 Cietošana un dzesēšana

40 tonnu liešanai pilnīga cietošana var ilgt 24–72 stundas. Dzesēšanas stratēģija ir būtiska:

1. Dzesēšana veidnē : Liešana paliek veidnē, līdz uzpildes kausiņi pilnībā cieto (parasti 24–72 stundas smagām daļām)
2. Izkrāsanas klājums tiek noņemts; liešana tiek pacelta kopā ar izpūšanas kamerām.
3. Izpūšanas kameru noņemšana izpūšanas kameras tiek noņemtas, izmantojot degvielas-gāzes griezēju vai termisko lances (ļoti lielām izpūšanas kamerām).
4. Tūlītēja stresa mazināšana liešanai jātiek ievietotai stresa novēršanas krāsnī 200–350 °C temperatūrā. pirms tā atdziest zem 200 °C. — novēršot pārmērīgu paliekošo spriegumu veidošanos un minimizējot aukstās plaisāšanas risku.

4.5 Liešanas apstrāde un virsmas sagatavošana

4.6 Slagpots apstrāde

Lai gan slagpoti ir ļoti lieli, vairumam no tiem nepieciešama precīza apstrāde kritiskajām funkcijām:

|Trunniona–trunniona koncentriskums | Urbums vienā uzstādījumā vai lāzera izlīdzināšana | ±0,2 mm | | Trunnionu uzpūšanas vietas (vientuļiem trunnioniem) | Urbuma un vītņu urbuma mašīna — urbt un vītņot stiprinājuma paraugu | ±0,5 mm parauga novietojums | | Kausa malas virsma (ja izlīdzināta) | Virsmas apstrāde horizontālā urbuma un vītņu urbuma mašīnā | ±0,5 mm | | Ceļošanas rokturu caurumi | Urbt un urbt caurumus | ±0,2 mm |

Trunnionu apstrādi veic horizontālās urbuma un vītņu urbuma mašīnās ar 130–200 mm lielu vārpstu. Kausu novieto grīdas plātnēs tā, lai trunnionu ass būtu horizontāla; abus trunnionus apstrādā vienā un tajā pašā iestatījumā, lai nodrošinātu koncentriskumu.

Pie Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd. slāģa kausu trunnionus apstrādā lielās horizontālās urbuma un vītņu urbuma mašīnās ar procesā notiekošu mērīšanu, sasniedzot koncentriskumu, kas nepieciešams gludai krānu āķa pievienošanai un nesēja darbībai.

4.7 Nedestruktīvās pārbaudes

---

5. daļa: Kvalitātes nodrošināšana un standarti

5.1 Piemērojamās specifikācijas

Slāga katli parasti tiek iegādāti, pamatojoties uz klienta izstrādātām specifikācijām, kurās atsaucoties uz starptautiskajiem standartiem:

5.2 Pārbaudes un testēšanas prasības

5.3 Dokumentācijas pakotne

Pilnīga šlakas katla piegādes dokumentācijas pakotne ietver:

• EN 10204 3.1 materiāla sertifikātu (ķīmiskais sastāvs + mehāniskās īpašības)
• Termiskās apstrādes grafiki (laika–temperatūras līknes katram ciklam)
• NDT ziņojumi (MT, UT, PT ar norādījumu zīmējumiem)
• Dimensiju pārbaudes ziņojums
• Metināšanas remonta karte un WPS atsauces
• Atbilstības sertifikāts

---

6. daļa: Kalpošanas laiks un apkope

6.1 Tipisks kalpošanas laiks

6.2 Bieži sastopamie ekspluatācijas laikā radušies defekti

6.3 Remonts un atjaunošana

Šlakas katla metinājuma remonts ir apstiprināta prakse — katli parasti tiek atjaunoti, nevis nomainīti:

1. Izpēte : Visu pieejamo virsmu magnētiskās pulvera izmeklēšana (MT); trunjonu savienojumu un kritisku sekciju ultraskaņas izmeklēšana (UT)
2. Defektu novēršana : Loka izgriešana vai slīpēšana līdz veselam metālam; krāsu penetrācijas pārbaude, lai pārliecinātos par pilnīgu defektu novēršanu
3. Priekšsildīšana : 150–250 °C oglekļa tēraudam; 200–300 °C zemā sakausējuma tēraudam
4. Saldēšana : Manuālais metināšanas process ar apvalkotu elektrodu (SMAW) vai metināšanas process ar caurulveida elektrodu (FCAW) ar atbilstošu vai zemā sakausējuma piepildvielu; pieslāpēšana (buttering) uzkrāšanas remontiem
5. Pēcmetināšanas termiskā apstrāde (PWHT) : Spriedzes novēršana 590–650 °C temperatūrā pēc ievērojama metinātā metāla daudzuma uzklāšanas
6. Pēdējā inspekcija : Remontēto vietu magnētiskās caurules izmēru pārbaude; izmēru verifikācija

---

7. daļa: Slāga katlu iegāde — uz ko vērsta uzmanība izvēloties piegādātāju

Ne katrs lietuve var ražot augstas kvalitātes slāga katlus. Smagā šķērsgriezuma liešanas ekspertīze, lielas jaudas formēšana, lielu tilpumu kausēšana, integrētā apstrāde un termiskās izturības metalurģijas zināšanas ir reti sastopamas kombinācijas. Kad notiek slāga katlu piegādātāja kvalifikācija, jāpārbauda:

Raktuvju ražošanas pieredze

Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd. ražo smagās rūpniecības tērauda liešanas izstrādājumus kopš 1958. gada, un tās vadošie produkti ir šlakas katli. Uzņēmumam ir 80 000 m² liela ražotne, kur tiek izgatavoti lējumi ar svaru līdz 25 tonnām gabalā, tai ir iekšējas lielas horizontālās urbjmašīnas trunnionu apstrādei, kā arī pilnīga termiskās apstrādes un nedestruktīvās izpētes infrastruktūra. Uzņēmums piegādā šlakas katlus tērauda rūpnīcām visā Ķīnā un starptautiskajos tirgos — ar ISO 9001 sertifikātu un pilnu EN 10204 dokumentāciju.

---

Secinājums

Šlakas katls ir augstākā līmeņa smagās inženierijas piemērs: viens lējums, kas jāiztur tūkstošiem termiskās cikla reižu, jāiztur 100 tonnu slodze caur trunnioniem, jāpretojas ķīmiskajai iedarbībai no kausētās šlakas un jāpaliek remontējams desmit vai vairāk gadu ekspluatācijas laikā. Katrs tā ražošanas posms — veidgabala konstruēšana, kausēšana, liešana, termiskā apstrāde, apstrāde un nedestruktīvā izpēte — prasa pieaugušas smago lējumu ražošanas uzņēmuma disciplīnu.

Galvenie secinājumi:

1. Termiskās izturības samazināšanās ir projektēšanas galvenais faktors — materiālu izvēle un šķērsgriezuma konstruēšana ir jāveic, prioritāti liekot plaisu pretestībai, nevis absolūtajai izturībai
2. Modificētais oglekļa tērauds ir rūpniecības standarta materiāls — līdzsvarota cena un veiktspēja; Cr-Mo sakausējumi augstas frekvences ekspluatācijai
3. Pivota ass ir kritiski svarīga detaļa — ielietā vienā gabalā izpildītā konstrukcija ir vēlamākā; stingri prasīti magnētiskās partikulu un ultraskaņas defektu noteikšanas pārbaudes, kā arī slodzes testēšana
4. Ražošanas process nosaka kvalitāti — nekavējoties pēc liešanas notiek spriegumu novēršana, kontrolēta termiskā apstrāde un trunnionu (pivota asu) apstrāde uz vienas mašīnas vienā uzstādījumā
5. Kalpošanas laiks ir prognozējams — ar regulārām inspekcijām un metināšanas remontiem labi izstrādāts krāsns atkritumu katls kalpo 5–10+ gadus

---

Vai Jums nepieciešami krāsns atkritumu katli Jūsu tērauda ražošanai? Dandong City Pengxin Machinery Co., Ltd. piedāvā pielāgotu krāsns atkritumu katlu projektēšanu, liešanu līdz 25 tonnām, integrētu pivota asu apstrādi, pilnu termisko apstrādi un neatkarīgo defektu noteikšanu (NDT), kā arī dokumentētu kvalitāti atbilstoši EN 10204 standartam. Sazinieties ar mums, norādot vēlamo katla tilpumu un ekspluatācijas apstākļus, lai saņemtu inženieru piedāvājumu.