Як компанія Dandong Pengxin Machinery виготовляє ковші для шлаку: лиття у смолистому піску, експертиза у роботі з двома матеріалами та суворий контроль якості

Шлакові котли належать до найбільш вимогливих компонентів у сталеплавильному виробництві. Їх проектують для збору, транспортування та вивантаження розплавленого шлаку при температурах понад 1300 °C; ці важкі посудини зазнають постійного термічного циклювання, корозійної дії хімічного складу шлаку та повторних механічних ударів. Одна-єдина структурна несправність може спричинити катастрофічні аварії на сталеплавильному цеху.

У Dandong Pengxin Machinery Co., Ltd. — заснована в 1958 році в Даньдоні, провінція Ляонін, Китай — виробництво шлакових котлів ґрунтується на майже семидесятирічному досвіді литейного виробництва. Підприємство займає виробничу площу 66 000 м², має 330 працівників і щорічну потужність, що наближається до 100 000 тонн, і постачає сталеплавильні цехи Північної Америки, Європи та Азії. У цій статті пояснюється, як компанія Pengxin виробляє шлакові котли методом лиття у форми з песочного піску з використанням смоли, охоплюючи варіанти матеріалів — ковкий чавун та литий сталь, технологічний процес виробництва та комплексну систему контролю якості, яка забезпечує кожну поставку.

Переваги лиття у форми з песочного піску з використанням смоли

Ливарство у формувальному піску з використанням смоли передбачає застосування синтетичних смол-зв’язувачів — зазвичай фуранових або фенольних — у суміші з кварцовим піском та кислотним каталізатором для отримання жорстких форм, зв’язаних хімічно. У порівнянні з ливарством у вологому піску або оболонковим ливарством цей процес забезпечує:

• Точні розміри , що зменшує припуски на механічну обробку великих виливків.
• Гладке поверхневе оздоблення , що мінімізує дефекти, такі як включення піску та венінг.
• Високу міцність форм , що дозволяє витримувати величезний гідростатичний тиск від тонн розплавленого металу.

Pengxin експлуатує дві повністю автоматизовані лінії ливарства у формувальному піску з використанням смоли з загальним річним обсягом виробництва 400 000 тонн. Такий масштаб дозволяє виготовляти як індивідуальні шлакові котли, так і великі партії продукції.

Підбір матеріалу: ковкий чавун і литий сталь

Pengxin пропонує шлакові котли двох матеріальних груп, підбираючи марку матеріалу відповідно до експлуатаційних умов кожного металургійного заводу.

Ковкий чавун (QT500-7, QT600-3)

Ковкий чавун використовується для виготовлення ковшів для шлаку, які широко застосовуються в доменних печах та при роботі з помірною температурою. Мікроструктура сфероїдального графіту забезпечує хорошу теплопровідність, здатність гасити вібрації та відмінну литтєву здатність — складні форми з різною товщиною стінок надійно заповнюються. Ковкий чавун має сприятливе співвідношення вартості й експлуатаційних характеристик для роботи з шлаком при температурах нижче діапазону фазових перетворень заліза. Однак вища температура переходу від пластичного до крихкого стану обмежує його застосування в умовах негативних температур або при експлуатації з важкими ударними навантаженнями.

Литий сталь (низьколегована Cr-Mo, Ni-Cr-Mo)

Для екстремальних умов експлуатації — шлак із основної кисневої печі (BOF) або електродугової печі (EAF) при температурі понад 1400 °C — литий стальний матеріал забезпечує вищу ударну в’язкість, ширший діапазон робочих температур та вищу межу міцності на розтяг. Сталеві шлакові ковші витримують грубе піднімання краном та ударне навантаження без крихкого руйнування й можуть бути відремонтовані зварюванням для подовження терміну служби. Компромісом є вища вартість матеріалу та суворіші вимоги до контролю в литейному виробництві: розплавлена сталь розливається при температурі приблизно 1550–1600 °C, що вимагає спеціальних вогнетривких матеріалів та проектування литникової системи.

Металургійні інженери компанії Pengxin безпосередньо співпрацюють із замовниками, щоб порекомендувати оптимальний сорт матеріалу з урахуванням хімічного складу шлаку, робочої температури, вантажопідйомності крана та запланованого терміну служби.

Огляд виробничого процесу

Виготовлення моделей та формування

Кожен ковш для шлаку починається з точного шаблону — дерев’яного, алюмінієвого або епоксидного — розробленого з урахуванням матеріалозалежних поправок на усадку (1,0–1,5 % для ковкого чавуну, 2,0–2,5 % для литої сталі). Pengxin виготовляє шаблони та формові ящики для стержнів у власному виробництві. Суміш смолистого піску ущільнюється навколо шаблону й затвердіває за кімнатної температури протягом кількох хвилин. Після цього половини форми збираються разом із стержнями для утворення внутрішніх порожнин.

Плавлення, обробка та розлив

Індукційні печі середньої частоти плавлять шихту в контрольованих умовах. Кожну плавку пробують для оптична емісійна спектрометрія (ОЕС) перевірки хімічного складу перед випуском металу. Плавки ковкого чавуну піддають модифікації (Fe-Si-Mg) методом покриття лійки або безпосередньо в формі. Температуру та швидкість розливу строго контролюють, щоб уникнути турбулентності, яка призводить до включення неметалічних домішок, і забезпечити направлене затвердіння за рахунок правильно спроектованої системи лиття та питань.

Охолодження, вивантаження відливок і зачистка

Великі шлакові котли вагою в кілька тонн можуть охолоджуватися в формі протягом 24–72 годин до виведення відливки. Після механічного видалення піску відливки проходять через процеси обрізання приливників, видалення литників і шліфування поверхні.

Теплова обробка

• Дюктильне залізо : відпал для зняття напружень при 550–620 °C або нормалізація при 880–920 °C для марок сталі з підвищеною міцністю.
• Викливана сталь : нормалізація й відпуск (N+T) або загартування й відпуск (Q+T), зазвичай нормалізація при 900–950 °C з подальшим відпуском при 600–700 °C.

Кожен цикл термічної обробки фіксується в цифровому вигляді. Криві температура–час архівуються й включаються до якісної документації замовника, що забезпечує слідкуваність під час аудитів за стандартами ISO 9001 та IATF 16949.

Контроль якості: багаторівневе забезпечення

Протокол перевірки компанії Pengxin не допускає жодних компромісів. Кожен шлаковий котел проходить шість контрольних точок перед випуском:

1. Візуальний і розмірний контроль

100 % візуальний огляд на наявність поверхневих дефектів — тріщин, включень піску, усадини, холодних зливів. Критичні розміри (діаметр горна, товщина стінки, відстань між центрами приливів-підшипників, геометрія краю) перевіряються за допомогою лазерних трекерів, координатно-вимірювальних машин (КВМ) та великогабаритних штангенциркулів. 3D-сканування забезпечує повні кольорові карти відхилень для складних контурів.

2. Магнітопорошкова індикація (МПІ)

Проводиться на всіх доступних поверхнях — зокрема на приливах-підшипниках, вушках для підйому та переходах до фланців — МПІ виявляє поверхневі та підповерхневі несплошності розміром до 0,5 мм. У відливі створюється магнітне поле; флуоресцентні або видимі барвники-частинки накопичуються в місцях тріщин, забезпечуючи негайну візуальну індикацію.

3. Ультразвукове контролювання (УЗК)

Тоді як магнітопорошкова дефектоскопія (MT) виявляє поверхневі дефекти, ультразвукова дефектоскопія (UT) досліджує внутрішню цілісність. Високочастотні ультразвукові імпульси, що передаються в стінку ковша, відбиваються від внутрішніх неоднорідностей — пористості, включень шлаку, усадкових дефектів, шаруватості — та відображаються на екрані А-сканування. Сертифіковані фахівці компанії Pengxin за стандартом ASNT перевіряють усі зони з високим рівнем напруження згідно з ASTM A609 або EN 12680-1, вимірюючи товщину стінки у точках сітки по всьому корпусу ковша.

4. Випробування механічних властивостей

Зразки для випробування на розтяг, виготовлені з контрольних зразків або литих приєднаних заготовок, піддають випробуванням згідно з ASTM E8 / ISO 6892 щодо границі текучості, межі міцності при розтягу та відносного подовження. Ударні випробування за методом Шарпі з V-образним надрізом (ASTM E23 / ISO 148) підтверджують ударну в’язкість при заданих температурах. Твердість за Бринеллем забезпечує швидке полеве підтвердження.

5. Металографічне дослідження

Поліровані та травлені зразки аналізують мікроскопічно. Для ковкого чавуну оцінюють кульковість, кількість вуглецевих включень та розподіл розмірів графіту згідно з ISO 945 — Pengxin постійно досягає кульковості понад 90 %. Для литої сталі перевіряють розмір зерна, розподіл фаз та відсутність шкідливих фаз, таких як карбіди на межах зерен.

6. Відстежуваність термічного циклу

Цифрові криві час–температура для кожної плавки в печі перевіряють на відповідність заданій температурі витримки, тривалості витримки та швидкості охолодження. Будь-яке відхилення спричиняє перевірку невідповідності. Ця крива об’єднується з усіма іншими даними випробувань у повному пакеті документації щодо відстежуваності — від сировини до готового виливка.

Шлакові ковшики в експлуатації

У повсякденній експлуатації шлакова каструля проходить чотири етапи: приймання розплавленого шлаку при температурі 1300–1500 °C під отвором для випуску металу з доменної печі, транспортування за допомогою спеціального вагона або мостового крана, нахилення для вивантаження шлаку на полігоні для його утилізації та повернення (часто нерівномірно охолодженої) для наступного циклу. Протягом кампанії, що триває кілька тисяч плавок, стінки каструлі зазнають багаторазових циклів теплового розширення та стискання, хімічної ерозії від шлаків на основі CaO-SiO₂-Al₂O₃ та механічних ударних навантажень.

Добре спроектована та ретельно перевірена шлакова каструля від Pengxin може забезпечити 5 000–8 000 плавок і більше до заміни або проведення капітального ремонту. Шлакові каструлі Pengxin зараз використовуються в інтегрованих сталеплавильних комбінатах, міні-заводах, заводах з виробництва феросплавів та кольорових металургійних комбінатах по всьому світу.

Висновок

Виробництво ковшів для шлаку, які витримують роки екстремального теплового й механічного навантаження, вимагає набагато більшого, ніж стандартна литейна практика. У компанії Dandong Pengxin Machinery кожен ковш виготовляється за технологією лиття у форми з фенольно-спиртового піску з високою точністю, з використанням двокомпонентної металургійної експертизи та шеститочкового протоколу інспекції — магнітно-порошкового контролю (MT), ультразвукового контролю (UT), перевірки геометричних розмірів, механічних випробувань, металографічного аналізу та відстеження кривої термообробки. Незалежно від того, чи потрібен вам економічний ковш із ковкого чавуну QT500-7 чи ковш із високоміцної сплавленої сталі, інженери Pengxin проектують ковші для шлаку з огляду на безпеку, тривалий термін експлуатації та спокій на виробничій дільниці.

Для запитів щодо ковшів для шлаку, рекомендацій щодо матеріалів або отримання комерційної пропозиції зверніться до компанії Dandong Pengxin Machinery за адресою [email protected]або відвідайте www.pengxincasting.com .