Версия для мобильных
рус укр eng
Версия для печати

Наплавка валков центрифуг линий производства минерального утеплителя

Л. Н. Орлов*, канд. техн. наук, А. А. Голякевич*, А. В. Хилько*, А. А, Кузубов**

*OOO «ТМ ВЕЛТЕК», Киев, Украина. **ЗАО «И3OВОЛ», Белгород, Россия.

Опубликовано в журнале "Вопросы материаловедения" 2015 №1

Разработана порошковая проволока и технология наплавки под флюсом АН26 валков центрифуг в составе линий производства минеральной ваты и базальтового утеплителя.

Введение

Изделия из минеральной ваты предназначены для тепловой и звуковой изоляции, без которых невозможно гражданское и промышленное строительство любого объекта. Основным сырьем являются горные породы типа базальт, диабаз, доломит, известняк и в случае необходимости - доменный шлак, который используется в качестве примеси. Минеральную вату изготавливают путем вытяжки тонких волокон из расплава смеси горных пород.
     Оборудование для производства минеральной ваты и базальтового утеплителя включает в себя стандартный набор, в состав которого входит центрифуга (рис. 1). В массивной конструкции центрифуги установлены высокооборотные шпиндельные головки с валками, которые охлаждаются водой. В зависимости от типа линии валки вращаются со скоростью 6000 или 9000 об./мин. Расплавленный базальт при температуре 1450-1500°С подается из печи на валки центрифуги. Под воздействием центробежных сил происходит образование тонких волокон минерального утеплителя.
     Наиболее интенсивно подвергается износу третий валок. При оптимальной температуре охлаждения валка и очистке воды его поверхность подвергается равномерному износу с формированием грибообразного подъема металла в зоне контакта с базальтом. При повышении температуры воды выше оптимального значения и формировании слоя накипи на внутренней поверхности валка в зоне контакта с базальтом формируется интенсивный износ металла в виде канавки в сочетании с крупной сеткой трещин разгара (рис. 2).
     Характер износа зависит от режима охлаждения валка, химического состава минерального расплава, химического состава охлаждающей воды и химического состава упрочняющего слоя наплавленного на рабочую поверхность валка. Ресурс валков на различных предприятиях находится в пределах 40-100 ч. Для упрочнения валков при последующем ремонте в мировой практике рекомендуется применять аустенитный наплавочный материал с системой легирования типа Нп-06Х20Н10Г7. В Украине и России применяются преимущественно дорогостоящие импортные сплошные проволоки различных производителей.
     В период с 2007 г. ООО «ТМ ВЕЛТЕК» (Киев, Украина) и ЗАО «ИЗОВОЛ» (Белгород, Россия) проведен комплекс совестных работ по разработке порошковой проволоки и технологии наплавки под флюсом АН26 взамен процесса наплавки импортной сплошной проволокой. В наплавленном металле не допускается присутствие дефектов в виде зашлаковок, пор и трещин. Применение сплошной проволоки Нп-06Х20Н10Г7 в сочетании с флюсом АН26 приводит к ухудшению отделимости шлаковой корки и образованию на поверхности наплавленного металла шпинелей. Этот процесс интенсифицируется по мере повышения температуры валика вследствие автоподогрева. Образование шпинелей, приводящих к формированию межваликовых шлаковых включений, приводит к ремонту дефектных мест после механической обработки. Образование шпинелей при сварке и наплавке аустенитных материалов связано с развитием обменных реакций между минеральным расплавом и металлом валика. В флюсе АН26 содержится большое количество SiO2, что вызывает развитие обменных реакций, приводящих к окислению хрома и марганца, последующему образованию хромомарганцовистых шпинелей на поверхности наплавленного металла, а также восстановлению кремния. Содержание кремния в наплавленном металле находится в пределах 1,2-1,5%. Металлографическими исследованиями установлено формирование в аустенитной структуре по границам зерен прослоек SiO, что приводит к образованию горячих трещин и их развитию в процессе работы валка.
     В процессе проведенных работ была разработана порошковая проволока ППс-ТМВ11С, достигнуто существенное снижение окисления хрома и марганца и снижение интенсивности восстановления кремния, содержание которого в наплавленном металле составило 0,6-0,8%. Типичный химический состав наплавленного металла: 0,07%C; 0,7%Si; 6,8%Mn; 19,0%C; 9,5%Ni; 0,01%S; ≤0,003%P. Автоматическая наплавка выполняется по винтовой линии с перекрытием 50% проволокой ППс-ТМВ11С Ø3,0 на режиме: I = 280-300 А; U = 30 В; Vн = 24 м/ч (рис. 3).
     При изготовлении новых валков трубная заготовка протачивается на заданный размер под последующую наплавку 2-3-х слоев. В дальнейшем валок ремонтируется до 10 раз для центрифуг на 6000 об./мин с предварительной механической обработкой под наплавку. Для центрифуг на 9000 об./мин валки используют один раз. Межремонтный цикл валков для центрифуг на 6000 об./мин составляет 200-240 ч, а для центрифуг на 9000 об./мин соответственно ограничен 100 ч в связи с существенным изменением структуры металла тела валка в зоне контакта с расплавом базальта. В целом ограничение ресурса валков связано с проявлением нарушений в формировании волокон заданной толщины и образованием «корольков», что является показателем брака продукции.
     В процессе наплавки наблюдается самопроизвольное отделение шлаковой корки, малая волнистость гладкой поверхности наплавленного металла, отсутствие дефектов в виде пор, зашлаковок и трещин (рис. 4).
     Начиная с 2007 года после завершения отработки проволоки и по настоящее время со стороны завода претензий к качеству проволоки и наплавленных валков не было.


ООО «ТМ. ВЕЛТЕК»

факс: +38(044) 200-84-85; тел: +38(044) 200-82-09;
E-mail: office@veldtec.ua

.