تطبيق أفران الحث ذات السعة الكبيرة في صناعة طاقة الرياح

صناعة الهدف: طاقة الرياح (المسبوكات الكبيرة على وجه التحديد مثل المحاور, لوحات, وتحمل المساكن).

ركز: التحديات في التركيب والتحكم في درجة الحرارة للسعة الكبيرة (>20 طن) أفران الحث أثناء الذوبان, العقيدات, والحيازة طويلة الأجل.

في هذا السيناريو التشغيلي, الخصائص الأساسية الثلاث هي “القسم الثقيل, مدة طويلة, والنقاء العالي.” تختلف التحديات التي نواجهها هنا اختلافًا كبيرًا عن تلك الموجودة في إنتاج المسبوكات القياسية الصغيرة والمتوسطة.

أنا. مرحلة الانصهار: السيطرة “التوحيد” و “الوراثة” بسعات كبيرة

للأفران أكبر من 20 طن, لا يقتصر الذوبان على تسييل الحديد فحسب; إنه أمر بالغ الأهمية للقضاء على وراثة المواد الخام وضمان نقاء المعادن.

1. تحديات التحكم في درجة الحرارة: التدرجات العمودية & كفاءة

• التدرج الكبير في درجة الحرارة العمودية: يمكن أن تؤدي أجسام الفرن العميق في وحدات الحمولة الكبيرة إلى التقسيم الطبقي الحراري إذا كان تصميم المحث أو كثافة الطاقة غير متطابقين. قد تواجه “أعلى البرد, أسفل الساخنة” ظاهرة, حيث يتم تسخين الحديد المنصهر في الأسفل (مما يسبب فقدان الكربون وتحلل مواقع النواة), في حين أن الشحنة الموجودة في الأعلى لم تذوب بالكامل بعد.
• تأخر القياس: في 20 طن من الحديد المنصهر, يفتقر القياس الحراري أحادي النقطة إلى التمثيل. إذا كان التحريك الكهرومغناطيسي غير كاف, يزداد الوقت اللازم للتجانس الحراري, مما يؤدي إلى الانجراف التأكسدي لـ C و Si خلال هذه الفترة.

2. تحديات التحكم في التركيب: تراكم العناصر النزرة & ج- سي الميزان

• التدخل من الاعتماد على الخردة: حديد الدكتايل بطاقة الرياح (على سبيل المثال, QT400-18AL) يتطلب صلابة تأثير عالية للغاية في درجات الحرارة المنخفضة. غالبًا ما تستخدم الأفران الكبيرة أ “الحديد الزهر الاصطناعي” عملية ذات نسب خردة عالية. يتضمن حجم 20 طنًا دفعات متعددة من المواد الخام, مما يجعل من الصعب التحكم في العناصر النزرة التي تدمر العقدية أو المصفوفة (مثل الرصاص, ل, مثل).
• امتصاص الكربون غير المستقر: في العمليات الاصطناعية ذات السعة الكبيرة, يتأثر معدل امتصاص أجهزة إعادة الكربنة بشدة بدرجة الحرارة وشدة التحريض. إذا تم تشغيل فرن كبير بكامل طاقته, الاضطراب على سطح السائل محدود. يمكن تغليف أجهزة إعادة الكربنة بالخبث, مما يؤدي إلى تقلبات في مكافئ الكربون النهائي (م), مما يؤثر بشكل مباشر على تعويم الجرافيت أو ميول الانكماش.

الثاني. العقيدات (كروية): التوازن “يتلاشى” و “الثوران”

هذه هي نقطة الخطر الأكثر أهمية في إنتاج صب طاقة الرياح. كميات العلاج الكبيرة تعني ردود فعل عنيفة, ولكنها تعني أيضًا أوقات صب طويلة, مواجهة مخاطر التلاشي الشديدة.

1. تحديات التحكم في درجة الحرارة: نافذة عملية ضيقة للغاية

• معضلة درجة حرارة العلاج:
  • عالية جدًا (>1500°C): رد الفعل في 20 طن من الحديد عنيف. المغنيسيوم (ملغ) يتبخر على الفور, مما يؤدي إلى معدلات استرداد منخفضة للغاية وغير مستقرة, توهج المغنيسيوم المسببة للعمى, وقضايا الدخان البيئي.
  • منخفض جدًا: نظام صب المسبوكات ذات الأقسام الثقيلة ضخم, مما يؤدي إلى أوقات ملء طويلة. إذا كانت درجة حرارة العلاج منخفضة للغاية, قد تنخفض درجة حرارة الحديد إلى ما دون خط السائل قرب نهاية الصب, مما يسبب ضعف السيولة, يغلق الباردة, أو الادراج الخبث.
• تقدير الانخفاض الحراري انحراف: على الرغم من أن المغرفة الكبيرة لها كتلة حرارية عالية, الوقت اللازم لنقل المغرفة, قشط الخبث, ويكون الرفع إلى محطة الصب أطول بكثير من الأجزاء الصغيرة. التحكم بدقة في درجة حرارة الصب النهائية (عادة 1330 درجة مئوية - 1350 درجة مئوية) يتطلب نموذجا دقيقا “اضغط على درجة الحرارة مقابل. بطانة فقدان الحرارة مقابل. وقت.”

2. تحديات التحكم في التركيب: يتلاشى & الجرافيت مكتنزة

• المغنيسيوم “يتلاشى على المدى الطويل”: For >20t iron, يمكن أن يمتد الوقت من نهاية العقيدات إلى نهاية الصب من 20 إلى 40 دقيقة. يتأكسد المغنيسيوم المتبقي ويتلاشى بشكل مستمر. إذا قمت بإضافة فائض من المغنيسيوم في البداية لضمان نهاية الذيل, قد تعاني الواجهة الأمامية من انكماش المسامية أو كربيدات; إذا قمت بإضافة القليل جدا, نهاية الذيل يعاني من عقيدية منخفضة.
• “مكتنزة الجرافيت” في الأقسام الثقيلة: This is a nightmare for wind power castings with wall thicknesses >200mm. لمكافحة الذبول بكميات كبيرة, الأرض النادرة الأعلى (يكرر) غالبا ما يستخدم المحتوى. لكن, في أقسام سميكة مع تبريد بطيء, يؤدي فصل الطاقة المتجددة إلى وجود جرافيت مكتنز, مما تسبب في انخفاض حاد في الخواص الميكانيكية. التحكم في نسبة Mg/RE على المستوى الجزئي (واستخدام العناصر النزرة مثل Sb أو Bi) تمثل صعوبة كبيرة في التحكم في الفرن الكبير.

ثالثا. عقد طويل الأجل: ال “موت النواة” مشكلة

تصنيع مصبوبات طاقة الرياح الكبيرة جدًا (على سبيل المثال, >50محاور ر) يتطلب في كثير من الأحيان “صب مشترك متعدد الأفران” (على سبيل المثال, ثلاثة أفران 20 طن تزود الحديد في وقت واحد). وهذا يعني أن الدفعة الأولى من الحديد المنصهر قد تحتاج إلى الاحتفاظ بها لفترة طويلة أثناء انتظار الدفعات اللاحقة.

1. الانجراف التكوين: فقدان الكربون & الحديد الميت

• “الحديد الميت” ظاهرة: خلال عقد الكهربائية على المدى الطويل (especially >1 hour), تعرض الحديد للتحريك الكهرومغناطيسي. مواقع النواة غير المتجانسة (أكاسيد, كبريتيدات) تتجمع وتطفو أو تتحلل. يصبح الحديد جدا “ينظف” لكنه يفقد نواة التبلور. حتى مع التلقيح اللاحق, هذا الحديد عرضة لميول البرد العالية (كربيدات) وعدد العقيدات منخفض.
• تغييرات C/Si: يؤدي الاحتفاظ بدرجة الحرارة المرتفعة لفترة طويلة إلى أكسدة الكربون المستمرة. على العكس من ذلك, إذا كانت البطانة حمضية (رمال السيليكا), قد يزيد السيليكون بسبب تفاعل الاختزال ($SiO_2 + 2ج = سي + 2ثاني أكسيد الكربون $), تعطيل مكافئ الكربون المخطط له.

2. تآكل البطانة & نظافة

• رد فعل البطانة: يؤدي الاحتفاظ بالطاقة العالية إلى تكثيف التفاعل بين البطانة والخبث. يمكن أن تتسبب الفترات الطويلة في تغيير خصائص الخبث (من الحمضية إلى القاعدية أو العكس), تغيير قدرتها على امتصاص الادراج, أو حتى تقليل العناصر غير المرغوب فيها (مثل آل, ل) العودة إلى الذوبان.

ملخص: مقارنة معلمات التحكم الأساسية