Industry Insight: تقاضاهای سختگیرانه برای یکنواختی دما و خلوص مذاب در فرآیندهای قلعسازی صنعتی
در ساخت دقیق یاتاقانهای مکانیکی، پردازش بوشینگهای آلیاژی بابیت الکتریکی سطح بالا و عملیات ضد خوردگی قطعات الکترونیکی، قلعکشی گرم فرآیندی حیاتی برای ایجاد استحکام پیوند بین صورت است. اگرچه نقطه ذوب قلع نسبتاً پایین است (تقریباً 232 درجه سانتیگراد)، در تولید واقعی، دمای کار قلع مذاب باید به طور پایدار در یک پنجره فرآیند با دمای متوسط بالاتر حفظ شود تا عملکرد تسطیح بهینه و یک لایه پخش مرطوب عالی به دست آید.
در دماهای بالا، قلع مذاب با عناصر آهن موجود در فولاد معمولی واکنش تهاجمی می دهد و ترکیبات بین فلزی سخت و شکننده Fe-Sn (مانند فسنگ $FeSn_2$) تولید می کند. این نه تنها خوردگی موضعی و نازک شدن دیواره گلدان را تسریع میکند، بلکه ذرات سخت را به حوضچه مذاب وارد میکند و تراکم پوشش و براقیت سطح را کاهش میدهد. به طور همزمان، اگر چگالی شار حرارتی اطراف گلدان ناهموار باشد، گرمای بیش از حد موضعی باعث همرفت حرارتی شدید می شود و اکسیداسیون سطح را تشدید می کند.
WONDERY از طریق یک ماتریس گرمایش صفحه با بار سطحی پایین و فناوری دیگ آهن خالص با کربن کم بسیار ضخیم، کنترل دما و نقاط درد خوردگی مواد در پردازش فلز مذاب را برای یک شرکت مهندسی برجسته امارات متحده عربی (Osborne Engineering LLC) با موفقیت حل کرد.
راه حل های فنی و شواهد پارامتری
1. قابلمه آهن خالص 1.1 متری سفارشی: ریشه کن کردن "آلودگی آهن" در منبع
برای ارضای الزامات سخت قلعکشی گرم برای خلوص مذاب، WONDERY عمیقاً متالورژی و هندسه راکتور را سفارشی کرد:
ابعاد ساختاری: ابعاد کار داخلی موثر دیگ حلبی 1.1 لیتر × 1.1 وات × 1.0 H متر است که یک ساختار عمودی عمودی استاندارد را فراهم می کند که قادر است دسته های بزرگی از لنت های بلبرینگ دقیق یا اجزای بوش را برای غوطه وری کامل غوطه ور کند.
فناوری صفحه بسیار ضخیم 30 میلی متر: دیواره های گلدان به طور کامل از صفحات آهن خالص کم کربن با خلوص بالا 30 میلی متری (Pure Iron Pot) با جوشکاری تخصصی ساخته می شوند. در مقایسه با فولاد ضد زنگ عمومی یا فولاد کربنی، آهن خالص با خلوص بالا حاوی سطوح ناچیزی کربن، سیلیکون و سایر ناخالصی ها است. این به طور قابل توجهی نرخ نفوذ مرز دانه مایع قلع با دمای بالا را غیرفعال می کند، انحلال آهن را به حداقل می رساند، طول عمر عملیاتی بدنه گلدان را چند برابر می کند و خلوص مذاب طولانی مدت را تضمین می کند.
2. ماتریس گرمایش نوع صفحه چهار وجهی و سیم کشی متوازن از نوع Y
برای از بین بردن "مناطق مرده" یا جوش قلع موضعی ناشی از چگالی حرارتی موضعی بیش از حد و تشعشعات غیریکنواخت از پین های گرمایش لوله ای سنتی، WONDERY یک پیکربندی میدان حرارتی همه جانبه را به کار برد:
عناصر گرمایش صفحه بزرگ: محیط دیگ حلبی توسط 4 قطعه سیم گرمایش صفحه ای سنگین احاطه شده است که ابعاد صفحه جداگانه به 1200 میلی متر (عرض) × 850 میلی متر (ارتفاع) و توان خروجی 12.5 کیلو وات در هر قطعه می رسد.
انتقال حرارت کم بار سطحی: مجموع خروجی 50 کیلو وات (پیکربندی شده به عنوان یک طرح بار متعادل 7×7 کیلووات) به طور مساوی در یک منطقه گرمایش عمودی نزدیک به 4 متر مربع توزیع می شود. این مکانیسم با مساحت زیاد و بار سطحی کم، تضمین میکند که انرژی حرارتی از طریق رسانش و تابش ملایم به دیواره دیگ آهنی خالص جریان مییابد و خستگی حرارتی مواد ناشی از گرادیانهای شدید دما را کاهش میدهد.
پیکربندی استاندارد ملی Y-Type: آرایه های گرمایش با استفاده از پیکربندی Y-type (Star) به منبع تغذیه صنعتی 3 فاز 380VAC متصل می شوند. طراحی متعادل خنثی تنش ولتاژ تک فاز را به حداقل میرساند و با کابلهای مسی خالص استاندارد ملی 25$mm^2$ (استاندارد GB) در مدار اولیه جفت میشود تا افزایش ایمن دمای هادی تحت بار کامل مداوم را تضمین کند.
3. تنظیم قدرت بصری حلقه بسته که دقت کنترل 1± درجه سانتیگراد را تضمین می کند
ضخامت و چسبندگی پوششهای غوطهور داغ بهطور استثنایی به نوسانات حرارتی حساس است (معمولاً، واریانس فقط ۵ درجه سانتیگراد ویسکوزیته قلع مذاب و ضخامت لایه انتشار را بهطور قابلتوجهی تغییر میدهد). بنابراین WONDERY یک معماری کنترل الکترونیکی حلقه بسته هوشمند را مهندسی کرد:
اندازه گیری دمای مشترک دو طرفه: گره های ترموکوپل دقیق به طور متقارن در هر دو انتهای دیگ حلبی 1.1 متری یکپارچه شده اند. هنگامی که سیستم افت دمای مذاب محلی را زیر نقطه تنظیم تشخیص میدهد، سیگنالهای دینامیکی فوراً به هسته پردازش مرکزی بازگردانده میشوند.
مدولاسیون قدرت تریستور: کنترل اصلی به جای کنتاکتورهای روشن خاموش سنتی، 1 مجموعه از کنترل کننده های قدرت SCR مدولار شده را در خود جای داده است. با استفاده از الگوریتمهای پیشرفته، سیستم زاویه فاز خطی یا چرخه (تنظیم دقیق) سطح میکروثانیه را بر روی جریان مدار اولیه انجام میدهد.
کنسول ویژوال HMI 10 اینچی: پنل جلویی کابینت کنترل متمرکز (ابعاد: تقریباً 1500 × 600 × 500 میلی متر) یک صفحه نمایش لمسی صنعتی 10 اینچی Weinview با وضوح بالا را در خود جای داده است. رابط کاملاً گرافیکی گزارشهای مسیر حرارتی را در زمان واقعی نمایش میدهد و دقت دمای کل حوضچه قلع مذاب را در مرز 1± درجه سانتیگراد قفل میکند.
تحویل استاندارد صادرات و اجرای کلید در دست
WONDERY به شدت به پروتکلهای عرضه کلید در دست درجه صنعتی پایبند است و به صراحت مرزها را برای اطمینان از ادغام پروژه بدون درز در خارج از کشور مشخص میکند:
محدوده تامین جامع: تحویل شامل هسته قابلمه آهنی خالص با خلوص بالا، محفظه کوره محفظه عایق، 4 واحد گرمایش صفحه کامل، یک کابینت کنترل هوشمند مستقل (مسکن Weinview HMI، رگولاتور SCR، و سوئیچگیر ولتاژ پایین Chint)، مجموعه کاملی از سیمها و قطعات مونتاژی جامع از جمله اجزای فنی چاپی است. نقشه ها، شماتیک های الکتریکی و کتابچه های تعمیر و نگهداری کامل چرخه عمر.
تضمین عملکرد استاندارد: تمام آزمایشات لوله کشی داخلی، سیم کشی و فشار الکتریکی در پایگاه تولید Wuxi تکمیل می شود. طراحی اسکید کاملاً یکپارچه به خریدار اماراتی اجازه میدهد تا بلافاصله پس از اتصال منبع تغذیه اصلی، سیستم را آنلاین کند و تمام نیازهای صنعتی را برای تولید مستمر و درجه یک قلعبزنی داغ برآورده کند.
1. پیشینه پروژه
یک سازنده ساختارهای فولادی قصد ساخت یک خط گالوانیزاسیون خطی گرم گرم گرم گاز برای پردازش قطعات فولادی تا 8.6 متر طول، از جمله برج های انتقال،محافظ جاده ایو ساخت و ساز.
الزامات مشتری:
اندازه قوری زنک: 8.6m × 1.0m × 1.6m
ظرفیت روی: 75 تن
تولید ساعتی: 3 تن
باید با استانداردهای انتشار برای مه اسیدی و بخار روی مطابقت داشته باشد
WUXI WONDERY INDUSTRY EQUIPMENT CO., LTD. مسئول طراحی فرآیند و ادغام تجهیزات بود.
2چالش ها و راه حل های فنی
H2: تصفیه مه اسیدی ️ فشار منفی بسته شده + خنثی سازی دو مرحله ای اسپری
شرایط عملیاتی:
سه مخزن ترشی، هر کدام 8.6m × 1.0m × 1.6m
زمان غوطه ور شدن: 6 دقیقه در هر مخزن (قابل تنظیم)
تولید مه اسیدی بالا که نیاز به احتواء کامل دارد
راه حل طراحی:
اتاق مه اسیدی کاملا بسته شده: 11m × 10.6m × 4.0m، پنل های فیبرگلاس ضد شعله
حفظ فشار منفی: 11kW فن فرکانس متغیر
برج دو مرحله ای:
اندازه برج: φ1800mm × 6500mm، مواد PP (10mm ضخامت)
پرکننده: تاج PP (3.5 اینچ قطر) ، دو لایه
لایه پاک کننده: کره های PP (2.0 اینچ قطر) ، یک لایه
لایه اسپری: نوزل های مارپیچی PP-1/2، دو لایه
پمپ گردش: پمپ عمودی 5.5kW مقاوم در برابر اسید/ قلی
کنترل اتوماتیک pH: سُند های دوگانه pH (دخول / خروجی) با دوز گیری خودکار
نتیجه گیری فنی:ترکیبی از ساختار بسته + فشار منفی خروجی + خنثی سازی دو مرحله ای اسپری به طور موثر فرار مه اسیدی را کنترل می کند.مناسب برای ترشی مستمر از 8. تانک هاي 6 متري
H2: تصفیه دود زنک
شرایط عملیاتی:
اندازه قوری زنک: 8.6m × 1.0m × 1.6m
دمای حمام زنک: 438~450°C (به کنترل PLC)
حجم بالای دود ذرات روی در طول غوطه ور شدن
راه حل طراحی:
لوله های مکش دو طرفه:
لوله های جانبی: 8600mm × 2500mm × 250mm، دو مجموعه
لوله پایینی: 6000mm × 3000mm × 250mm، یک مجموعه
با بازتاب دهنده ها، فلنج ها و نوارهای مهر و موم
سیستم فیلتر کیسه:
اندازه واحد اصلی: 5540mm × 3000mm × 6500mm
مساحت فیلتر: 640m2
کیسه های فیلتر: φ133mm × L3500mm، 426 مجموعه
مواد فیلتر: نیلونی موم شده (زندگی ≥2 سال)
فن: 55kW فن دو طرفه مکش با فرکانس متغیر
برج ضد عطر پرده آب:
اندازه برج: φ2800mm × 6500mm، مواد PP (12mm ضخامت)
پمپ گردش: پمپ عمودی مقاوم در برابر اسید و قلی 7.5kW
استراتژی عملیات:
فن فرکانس متغیر فقط 2 ⁄ 3 دقیقه در هر بارگذاری قوری روی می کند
فیلتر کیسه ذرات روی را جمع آوری می کند؛ پرده آب بوی بد را از بین می برد
نتیجه گیری فنی:برای یک قوری زنک 8.6 متر طول، مکش دو طرفه کل منطقه تولید دود را پوشش می دهد. منطقه فیلتر 640m2 نیاز به تولید 3 تن / ساعت را برآورده می کند.استراتژی کنترل VFD مصرف برق مداوم را کاهش می دهد.
3گزینه های بازیابی گرما ضایعات (به انتخاب مشتری)
ماژول
پارامترهای فنی
عملکرد
پیش گرم کردن هوای احتراق
مبادله گرما لوله های آلیاژ، 50-150 درجه سانتیگراد
مصرف گاز طبیعی را کاهش می دهد
جعبه خشک کردن لجن
فولاد ضد زنگ 304، 5500×750×375mm
رطوبت کیک فیلتر را از 80٪ به 10٪ کاهش می دهد
بازیافت گرما در لبه گلدان
سیم پیچ دو لایه ای از فولاد ضد زنگ، دمای لبه گلدان ~ 200 °C
آب را برای پیش گرم کردن اسید یا گرم کردن کارگاه گرم می کند
4رابط مهندسی
مسئوليت در اين مورد:
تامین کننده: تامین تجهیزات، لوله های داخلی، کابینت کنترل و کابل های داخلی، راهنمای نصب، راهنمای راه اندازی، مواد آموزشی
خریدار: کار های عمران، ساخت و ساز کارخانه ها، خدمات عمومی خارجی (آب/برقی/گاز) ، هوا فشرده، تجهیزات بلند، داربست، غذا و اقامت برای تکنسین ها، حفاظت از آتش،حفاظت از صاعقه
5خلاصه پرونده
برای این خط گالوانیزهای 8.6 متری، راه حل های زیر برای درمان دود اجرا شد:
مه اسیدی: اتاق فشار منفی مهر و موم شده + خنثی سازی دو مرحله ای اسپری
دود روی: مکش دو طرفه + فیلتر کیسه + عطر زدایی پرده آب
تمام پارامترهای تجهیزات با ابعاد مخزن 8.6m × 1.0m × 1.6m و ظرفیت 3 تن در ساعت مطابقت دارند. ماژول های بازیابی گرما ضایعات هزینه های انرژی عملیاتی را کاهش می دهد.
پیش زمینه پروژه و الزامات فرآیند اصلی
WONDERY به تازگی تحویل یک کوره ذوب آهن فرکانس متوسط WDL-DM-200 را برای یک مشتری در لبنان (رشید) به پایان رسانده است. این پروژه از عملیات ذوب آهن 250 کیلوگرم پشتیبانی می کند.با توجه به درجه ذوب آهن و نیاز به گرم کردن سریع، نیازهای اصلی مشتری بهره وری بالا از گرمایش، یک سیستم کنترل شیب پایدار و ایمنی عملیاتی در شرایط دمای بالا (تا 1650 °C) بود.
راه حل های فنی و شواهد پارامتر شده
1. IGBT سیستم قدرت اندوزی (98٪ نرخ موفقیت راه اندازی)
برای رسیدن به ذوب سریع و مصرف انرژی پایین تر، WONDERY تکنولوژی تحرک پیشرفته را اجرا کرد:
برق هسته ای: دارای یک منبع برق اندوکسی IGBT 200kW با ولتاژ ورودی 3 × 380V / 50Hz است.
مدیریت فرکانس: فرکانس خروجی بین 1-10kHz است که به طور خودکار بر اساس حالت شارژ تنظیم می شود تا حداکثر کارایی ذوب را تضمین کند.
قابلیت اطمینان: این سیستم با نرخ موفقیت 98٪ در راه اندازی طراحی شده است و زمان توقف تولید ناشی از شکست های راه اندازی را به حداقل می رساند.
2. پوسته فولادی تقویت شده و کویل نفوذی رسانا
طراحی شده برای دمای کار 1650 °C (حداکثر 1800 °C) ، بدن کوره بسیار تخصصی است:
کویل القایی: ساخته شده از لوله های مس با خلوص بالا، ارائه رسانایی برتر و عملکرد خنک کننده آب برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد در زیر تراکم های جریان بالا.
ساختار کوره: از یک طراحی قوی پوسته فولادی استفاده می کند که در مقایسه با پوسته های آلومینیومی محافظت الکترومغناطیسی بهتر و ثبات ساختاری را ارائه می دهد.که باعث می شود آن را برای تقاضای دمای بالای ذوب آهن ایده آل کند.
قالب کریزیبل: با قالب کریزیبل اختصاصی 250 کیلوگرم تحویل داده می شود تا ساخت پوشش در محل برای مشتری آسان شود.
3. سيستم جهش هيدروليکي دقيق
برای اطمینان از ریختن ایمن و بدون مشکل آهن ذوب شده، این تجهیزات یک واحد هائیدرولیک جامع را ادغام می کنند:
ترکیب سیستم: شامل یک مخزن هیدرولیکی، پمپ، شیرهای دقیق و فشار سنج است.
کنترل عملیاتی: اپراتورها می توانند با استفاده از دکمه ها یا دستگیره های دستی، شیب زدن، متوقف کردن و تنظیم مجدد کوره را مدیریت کنند، حرکت دقیق را تضمین می کنند و از پاشیدن تصادفی فلز ذوب شده جلوگیری می کنند.
4کابل های خنک کننده و آب خنک کننده با کارایی بالا
کابل های خنک شده با آب: مجهز به کابل های خنک شده با آب برای اتصال منبع برق به کوره.این کنترل 200kW بار در حالی که با استفاده از گردش آب داخلی برای حفظ دمای عملیاتی امن.
برج خنک کننده بسته: همراه با یک برج خنک کننده بسته 30T (اختیاری) برای ارائه یک حلقه مداوم آب خنک کننده خالص برای منبع تغذیه، کویل های تحرک و کابل ها،جلوگیری از مقیاس بندی داخلی و انسداد.
مشخصات تحویل و پارامترهای کلیدی
ظرفیت ذوب: 250 کیلوگرم آهن
حداکثر دمای کار: 1800 °C.
قدرت خروجی نامی: 200 کیلو وات
نیاز به ترانسفورماتور: 250 کلو ولت
دامنه عرضه: کابینت کنترل فرکانس متوسط، بدن کوره شیل فولادی، سیستم هیدرولیکی، کابل های خنک شده با آب، قالب خروجی و برج خنک کننده بسته.