Цинк є важким легкоплавким металом; Тпл = 420 ° С, р = 7,13 кг/дм3. Низька температура кипіння цинку (*кіп = 907 °С) обмежує допустиму температуру металу при плавці всіх сплавів, до яких він входить. Ентальпія цинку при 500 °С (близько 300 кДж/кг) втричі нижча за ентальпію розплавленого алюмінію. Питома електрична опір розплаву цинку 0,35-10~6 Омм.
За низьких температур на повітрі цинк окислюється, утворюючи щільну захисну плівку з Zn03* 3Zn(OH)2. Однак у плавильних печах цинк окислюється за реакціями:
2Zn + 02 = 2ZnO, Zn + H20 = ZnO + H2, Zn + C02 = ZnO + CO.
Для захисту від окислення можна вести плавку в захисній або нейтральній атмосфері, наприклад серед азоту. Однак на практиці в більшості випадків виявляється достатнім не допускати перегріву металу вище за температуру 480 °С, при якій починається інтенсивне окислення і насичення газами цинку. При даній температурі цинк та його сплави не мають помітного впливу на вогнетривку футеровку печі та чавунний або сталевий тигель. Підвищення температури призводить до розчинення заліза тигля у розплаві цинку.
Печі для плавки цинкових сплавів
Враховуючи низьку температуру плавлення та кипіння цинку, плавку цинкових сплавів ведуть зазвичай у печах, що нагріваються шляхом спалювання палива або використання електричного опору та індукції. У дугових печах плавити цинкові сплави не слід, оскільки неминучий локальний перегрів металу поблизу горіння дуги призводить до інтенсивного випаровування та окислення цинку. Індукційні канальні печі застосовуються для плавки цинкових сплавів. На КамАЗі сплав ЦАМ10-5 для лиття під тиском виплавляли у трьох індукційних канальних печах ємністю по 2 т з нейтральним футеруванням. Однак перегрів металу в каналі призводить до нестійкості електричного режиму плавки (так званої цинкової пульсації) і змушує обмежувати потужність, що передається в піч.
Технологія плавки
Основну частину шихти зазвичай складають сплави цинкові ливарні в чушках, своє повернення і брухт цинкових сплавів. Як покривні флюси використовують суміш хлоридів кальцію, калію і натрію, хлористий амоній або кріоліт. Для підшихтування використовують первинний алюміній в чушках, катодну мідь і металевий магній. Усі компоненти шихти мають бути очищені від олій, вологи та інших включень. Плавку ведуть, не допускаючи перегрівання ванни вище 480 °С. За результатами експрес-аналізу проводять коригування хімічного складу.
Для введення магнію використовують сталевий дзвіночок. При отриманні заданого хімічного складу метал перегрівають до 440...450°З переливають у ківш, нагрітий до тієї ж температури. У ковші під витяжною парасолькою проводять рафінування розплаву таблетками комплексного дегазатора «Дегазер», у складі яких 87% гексахлоретану, 12,7% NaCl, 0,3% ультрамарину. Рафінування можна проводити також відстоюванням, продуванням інертними газами та фільтрацією.
Печі для плавки міді та її сплавів
Температура розливання міді, і щоб перегрів металу не призвів до суттєвого скорочення терміну служби подового каменю, питома потужність у каналах не повинна перевищувати 
.
Для латуні температура розливу становить приблизно , а питома потужність у каналах не перевищує 
. При більшій питомій потужності виникає так звана цинкова пульсація, яка перебуває у перериванні струму в каналах. Цинк, чия температура плавлення менша за температуру плавлення латуні, при плавці латуні закипає в каналах. Його пари у вигляді бульбашок піднімаються до усть каналів, де, стикаючись з більш холодним металом, конденсуються. Наявність бульбашок призводить до звуження перерізу каналу, а отже, до зростання щільності струму в ньому та збільшення сил електродинамічного обтиснення металу в каналі магнітним полем власного струму. При питомій потужності вище зазначеної відбувається інтенсивне кипіння цинку, робочий переріз істотно скорочується, електродинамічний тиск перевершує гідростатичний тиск стовпа металу над каналом, внаслідок чого метал виявляється перетиснутим, і струм припиняється. Після розриву струму електродинамічні сили зникають, бульбашки спливають, після чого проходження струму відновлюється, розриви струму відбуваються 2 – 3 рази на секунду, порушуючи нормальну роботу печі.
При питомій потужності, меншій за зазначену, цинкова пульсація починається при прогріванні всієї ванни до температури порядку і служить сигналом про готовність латуні до розливання.
Для плавки міді та її сплавів застосовуються шахтні, а при завантаженні понад 3 тонни – барабанні печі та міксери. Коефіцієнт потужності при плавці міді становить приблизно 0,5 ; при плавці бронз та латунів – 0,7 ; при плавці мідно-нікелевих сплавів – 0,8 .
Печі для плавки алюмінію та його сплавів
Особливості канальних печей для плавки алюмінію та його сплавів (рис. 2.10, 2.11) пов'язані з легкою окислюваністю алюмінію та іншими властивостями металу та його окису. Алюміній має температуру плавлення, розливання близько. Низька щільність рідкого алюмінію робить небажаною інтенсивну циркуляцію розплаву, оскільки неметалеві включення, захоплені на глибину ванни, спливають дуже повільно.
Розплавлений алюміній у печі покривається плівкою твердого окису, який завдяки поверхневому натягу алюмінію утримується на його поверхні, оберігаючи метал від подальшого окислення. Однак, якщо суцільна плівка зламана, то її уламки тонуть і опускаються на дно ванни, потрапляючи в канали. Окис алюмінію хімічно активний, і уламки плівки внаслідок хімічної взаємодії прикріплюються до стінок каналів, зменшуючи їх перетин. У процесі роботи канали «заростають» та їх доводиться періодично очищати.
Ці властивості алюмінію та його окису змушують працювати з низькою питомою потужністю в каналах. При цьому перегрів металу в каналах зменшується, а температура поверхні підтримується на мінімальному рівні, що послаблює окислення, швидкість якого зростає з підвищенням температури.
При малій питомій потужності зменшується циркуляція металу, що сприяє збереженню окисної плівки та зменшенню кількості неметалевих включень.
Забезпечити безпеку окисної плівки неможливо, оскільки вона руйнується при завантаженні шихти. У період розплавлення зламування плівки відбувається головним чином унаслідок циркуляції металу. Тому в печах для плавки алюмінію вживають заходів для її ослаблення, особливо у верхній частині ванни: зменшують питому потужність в каналах, часто застосовують горизонтальне розташування каналів, а при їх вертикальному розташуванні збільшують глибину ванни, перехід з каналу у ванну виконують під прямим кутом, що збільшує гідравлічний опір гирла каналу. Горизонтальне розташування каналів має й ту перевагу, що утруднено попадання уламків плівки в канали, але не виключає його повністю, тому що уламки можуть захоплюватися в канали циркуляцією металу.
Канали печей для плавки алюмінію складаються з прямолінійних ділянок, що дозволяє полегшити їхнє очищення.
Заростання каналу позначається на електричному режимі тоді, коли його розмір стає приблизно рівним глибині проникнення струму в метал, який для розплавленого алюмінію при частоті 50 Гц дорівнює 3,5 див. Тому, щоб очищення каналів проводити рідше, приймають радіальний розмір каналу 6 – 10 див. Для горизонтальної ділянки, очищати яку особливо важко, приймають радіальний розмір каналу цієї ділянки приблизно (1,3 – 1,5) . Вертикальні ділянки очищають приблизно один раз на зміну, горизонтальні один раз на добу.
Поряд із застосуванням печей інших конструктивних типів застосовують двокамерні печі. Вона може бути однофазною з двома каналами, що з'єднують ванни, або трифазною з чотирма каналами. У стінках ванн по осях каналів роблять отвори для чищення каналів, що закриваються глиняними пробками. Чищення проводиться після зливу металу.
Коефіцієнт потужності через великий переріз каналів низький, він становить 0,3 – 0,4 .
Печі для плавки цинку
У канальних печах переплавляється катодний цинк високої чистоти, що не потребує рафінування. Розплавлений цинк, володіючи високою рідиною, вступає в з'єднання з футерувальними матеріалами. Оскільки процес просочування футерування цинком прискорюється зі збільшенням гідростатичного тиску металу, печі для плавки цинку мають прямокутну ванну невеликої глибини та індукційні одиниці з горизонтальними каналами (рис. 2.12).
Ванна поділяється на плавильну та розливну камери внутрішньою перегородкою, в нижній частині якої є вікно. Чистий метал перетікає через вікно в розливальну камеру, домішки та забруднення, що знаходяться на поверхні, залишаються в плавильній камері. Печі обладнуються завантажувальними та розливними пристроями та працюють у безперервному режимі: катодний цинк завантажується в плавильну камеру через отвір у склепінь, а переплавлений метал розливається у виливниці. Розлив може здійснюватися вичерпуванням металу ковшем, випуском його через клапан або викачуванням насосом. Завантажувальні та розвантажувальні пристрої мають конструкцію, що запобігає попаданню парів цинку в цех, і забезпечують потужну витяжну вентиляцію.
Печі із застосуванням знімних індукційних одиниць виконуються хитними, а з незнімними – стаціонарними. Нахил використовується для заміни індукційної одиниці без зливу металу.
Коефіцієнт потужності печей для цинку дорівнює 0,5 – 0,6 .
Печі для плавки чавуну
Канальні печі використовуються для плавки чавуну як міксери в дуплекс-процесі з вагранками, дуговими та індукційними печами тигельними, дозволяючи підвищити температуру, здійснити легування і забезпечити однорідність чавуну перед розливом. Коефіцієнт потужності печей для плавки чавуну – 0,6 – 0,8 .
Печі потужністю до 16 т – шахтні з однією або двома знімними одиницями, печі більшої ємності – шахтні та барабанні, з числом знімних одиниць від однієї до чотирьох.
Існують спеціальні канальні роздаткові міксери для обслуговування ливарних конвеєрів. Видача дозованої порції з такого міксера проводиться або за допомогою нахилу печі або витісненням металу шляхом подачі стиснутого газу в герметизовану піч.
Канальні міксери для чавуну мають сифонні системи заливки та вершки металу; заливний та випускний канали виходять у ванну біля її дна, нижче за дзеркало розплаву. Завдяки цьому метал не забруднюється шлаком. Заливка та злив металу можуть відбуватися одночасно.
2.1. Призначення індукційних канальних печей
Індукційні канальні печі в основному використовуються для плавки кольорових металів (мідь і сплави на мідній основі - латуні, бронзи, нейзильбери, мельхіори, куніалі; цинк; алюміній та їх сплави) і чавуну, а також як міксер для тих же металів. Використання індукційних канальних печей для плавки сталі обмежується через недостатню стійкість футерування.
Наявність в індукційних канальних печах електродинамічного та теплового руху розплавленого металу чи сплаву забезпечує однорідність хімічного складу та рівномірність температури розплавленого металу чи сплаву у ванні печі.
Індукційні канальні печі рекомендується використовувати в тих випадках, коли до металу, що виплавляється, і отриманим з нього виливкам пред'являються високі вимоги, зокрема, щодо мінімальних газонасиченості та неметалевих включень.
Індукційні канальні міксери призначені для перегріву рідкого металу, вирівнювання складу, створення постійних температурних умов лиття та в ряді випадків для дозування та регулювання швидкості лиття в кристалізатори ливарних машин або ливарні форми.
Шихта для індукційних канальних печей повинна готуватися відповідно до заданого складу марки металу або сплаву, що виплавляється, повинна бути сухою і складатися в основному з первинного чистого металу.
Застосування канальних печей не рекомендується при використанні забрудненої вторинної шихти, використанні стружки, особливо при виплавці алюмінієвих сплавів, а також при виплавці всіляких лігатур і сплавів на мідній основі, що містять свинець і олово, так як при цьому різко знижується термін служби футерування, печей стає скрутною.
Наведено наступну класифікацію індукційних канальних печей і міксерів.
Пекти ІЛК - шахтного та барабанного типів – призначена для плавки міді та сплавів на мідній основі.
Міксер ІЛКМ призначений для витримки, перегріву та розливання міді та сплавів на мідній основі.
Піч ІАК призначена для плавки алюмінію та його сплавів.
Міксер ІАКР призначений для перегріву, підтримки стабільної температури рідкого алюмінію та заливання його безпосередньо у ливарні форми.
Пекти ІЦК призначена для плавки катодного цинку.
Міксер ІЧКМ - шахтного та барабанного типів - призначений для витримки, перегріву, розливу рідкого чавуну, може працювати в комплекті з вагранками або індукційними печами тигельними, або дуговими печами (дуп- лекс-процесс)2 .
Міксер роздатковий ІЧКР призначений для перегріву, підтримки стабільної температури рідкого чавуну та заливання його безпосередньо в ливарні форми, працює в комплексі з ливарними машинами та ливарними конвеєрами.
Канальні печі можуть працювати самостійно з періодичним розливанням розплавленого металу або сплаву або у складі плавильнороздавальних агрегатів. Наприклад, агрегат ІЛКА-6 складається з печі ІЛК-6 (корисна ємність 6 т, споживана потужність 1264 кВт, напруга 475 В), переливного жолоба та міксера ІЛКМ-6 (корисна ємність 6 т, споживана потужність 500 кВт, напруга 350 В) . Цей агрегат призначений для плавки та напівбезперервного розливання міді та її сплавів у круглі та плоскі зливки. Агрегат ІЛКА-16М2 складається з двох печей ІЛК-16М2 (корисна ємність 16 т, споживана потужність 16 т, споживана потужність 16 т 0 ), призначений для безперервної плавки та розливання високоякісної безкисневої міді на катанку.
До основним перевагаміндукційних канальних печей можна віднести
1. Мінімальний чад (окислення) та випаровування металу, оскільки нагрівання відбувається знизу. До найбільш нагрітої частини розплаву, що знаходиться в каналах, немає доступу повітря, а поверхня металу у ванні має порівняно низьку температуру.
2. Мінімальна витрата енергії на розплавлення, перегрів та витримку металу. Канальна піч має високий електричний ККД завдяки використанню замкнутого магнітопроводу.
У той же час високий і тепловий ККД печі, так як основна маса розплаву знаходиться у ванні, що має товсту теплоізолюючу футеровку.
2 Застосування дуплекс-процесів для плавки у двох різних плавильних агрегатах доцільно при повному використанні переваг кожної печі, таких як енергетичні, теплотехнічні, експлуатаційні, економічні та ін. Наприклад, при плавці у вагранці ККД при розплавленні досягає 60%, а при перегріві лише 5%. В індукційній печі при плавці ККД низький, не більше 30%, а при перегріві високий - близько 60%, отже, з'єднання вагранки з індукційною піччю дає явну перевагу використання теплової енергії. Крім того, в індукційних печах можна отримати метал більш точного хімічного складу та більш стабільну температуру, ніж у вагранках та дугових електропечах.
3. Однорідність хімічного складу металу у ванні завдяки циркуляції розплаву, обумовленої електродинамічними та тепловими зусиллями. Циркуляція сприяє прискоренню процесу плавки.
До основним недолікаміндукційних канальних печей відносяться:
1. Важкі умови роботи футерування каналу - подового каменю. Стійкість цього футерування знижується при підвищенні температури розплаву, при плавці сплавів, що містять хімічно активні компоненти (наприклад, бронзи, що мають у своєму складі олово і свинець). Утруднена плавка у цих печах також низькосортної, забрудненої шихти – внаслідок заростання каналів.
2. Необхідність постійно (навіть при тривалих перервах у роботі) тримати в печі порівняно велику кількість розплавленого металу. Повний злив металу веде до різкого охолодження футерування каналів та її розтріскування. З цієї причини неможливий також швидкий перехід з однієї марки сплаву, що виплавляється на іншу. І тут доводиться проводити ряд баластних перехідних плавок. Поступовим завантаженням нової шихти змінюють склад металу від вихідного до необхідного.
3. Шлак на поверхні ванни має низьку температуру. Це ускладнює проведення необхідних металургійних операцій між металом та шлаком. З цієї ж причини, а також через малу циркуляцію розплаву поблизу поверхні утруднено розплавлення стружки і легкого скрапу.
2.2. Принцип дії індукційної канальної печі
Принцип дії індукційної канальної печі подібний до принципу дії силового трансформатора, що працює в режимі короткого замикання. Однак електричні параметри канальної електропечі та звичайного трансформатора помітно відрізняються. Це викликано різницею їх конструкцій. Конструктивно піч складається (рис. 2.1) з футерованої ванни 2, в якій міститься майже вся маса металу 3, що розплавляється, і що знаходиться під ванною індукційної одиниці.
Ванна повідомляється з плавильним каналом 5, також заповненим розплавом. Розплав у каналі і прилеглій ділянці ванни утворює замкнуте провідне кільце.
Система індуктор - магнітопровід називається пічним трансформато-
Мал. 2.1. Влаштування індукційної канальної печі шахтного типу
Індукційна одиниця поєднує пічний трансформатор та подовий камінь з каналом.
Індуктор є первинною обмоткою трансформатора, а роль вторинного витка виконує розплавлений метал, що заповнює канал і знаходиться в нижній частині ванни.
Струм, що протікає у вторинному ланцюзі, викликає нагрівання розплаву, при цьому майже вся енергія виділяється в каналі, що має малий переріз (в каналі поглинається 90 - 95% підведеної до печі електричної енергії). Метал нагрівається за рахунок тепло- та масообміну між каналом та ванною.
Переміщення металу зумовлене
головним чином електродинамічними зусиллями, що виникають у каналі, і меншою мірою конвекцією, пов'язаною перегріванням металу в каналі по відношенню до ванни. Перегрів обмежується деякою допустимою величиною, що лімітує допустиму потужність в каналі.
Принцип дії канальної печі вимагає постійно замкнутого вторинного ланцюга. Тому допускається лише частковий злив розплавленого металу та дозавантаження відповідної кількості нової шихти. Усі канальні печі працюють із залишковою ємністю, що становить зазвичай 20 – 50 % повної ємності печі та забезпечує постійне заповнення каналу рідким металом. Заморожування металу в каналі не допускається, під час міжплавного простою метал у каналі повинен підтримуватись у розплавленому стані.
Індукційна канальна піч має такі відмінності від силових трансформаторів:
1) вторинна обмотка поєднана з навантаженням і має лише один виток N 2 із відносно малою висотою порівняно з висотою первинної обмотки з числом витків N 1 (рис. 2.2);
2) вторинний виток - канал - знаходиться від індуктора на відносно великій відстані, тому що відокремлений від нього не тільки електричною, а й тепловою ізоляцією (повітряним зазором і футеруванням). У зв'язку з цим магнітні потоки розсіювання індуктора та каналу значно перевищують потоки розсіювання первинної та вторинної обмоток звичайного силового трансформатора тієї ж потужності, тому значення реактивних опорів розсіювання індукційної канальної печі вище, ніж у трансформатора. Це, у свою чергу, призводить до того, що енергетичні показники індукційної канальної печі – це електричний коефіцієнт корисної дії та коефіцієнт потужності – помітно нижчий, ніж у звичайного трансформатора.
R 2 ' , X 2 '
R 1 , X 1
Мал. 2.2. Принципова схема індукційної канальної печі
Основні рівняння (рівняння струмів та рівняння електричного стану) для індукційної канальної печі аналогічні рівнянням трансформатора, що працює в режимі короткого замикання (відсутня напруга
U 2 ):
I & 1 = I & 10 + (− I & 2′);
U & 1 = (− E & 1) + R 1I & 1 + jX 1I & 1;
E 2 ' = R 2 'I & 2 ' + jX 2 'I & 2 '.
Схема заміщення та векторна діаграма індукційної канальної печі наведено на рис. 2.3.
Мал. 2.3. Схема заміщення та векторна діаграма:
U 1 – напруга на індукторі; I 1 - Струм в індукторі; I 10 - Струм холостого ходу в індукторі; I 2 ' - наведений струм у каналі печі; E 1 - ЕРС самоіндукції (наведена основним потоком в обмотці індуктора); E 2 ′ - ЕРС взаємоіндукції (наведена основним потоком у каналі печі); - Параметри індуктора; - Параметри каналу
Інтенсивний рух розплавленого металу з каналів у ванну та у зворотному напрямку має найважливіше значення, оскільки майже все тепло виділяється у каналах. У виникненні циркуляції металу деяку роль грає конвекція, пов'язана з перегрівом металу в каналах, але основним факто-
ром є електродинамічна взаємодія струму в каналі з магнітним потоком розсіювання, що проходить між каналом та індуктором (рис. 2.4).
Мал. 2.4. Схема взаємодії струму каналу з магнітним полем
Електродинамічні сили F r спрямовані від індуктора і до металу в каналі При осьовому напрямку щільності струму в каналі δ z . Створене
ними тиск дорівнює нулю на внутрішній поверхні каналу та максимально на його зовнішній поверхні. Внаслідок цього метал витісняється у ванну з гирла каналу вздовж зовнішньої стінки і всмоктується в канал вздовж його внутрішньої стінки (рис. 2.5, б). Для посилення циркуляції устям каналом надають округлу форму, що забезпечує мінімальний гідравлічний опір.
ня (рис. 2.5, а; 2.6).
У тих випадках, коли необхідно послабити циркуляцію (наприклад, при плавці алюмінію), гирла роблять без розширення, з великим гідравлічним опором.
Наскрізний односпрямований рух металу через канал і ванну замість симетричної циркуляції дозволяє посилити тепло- і масообмін, зменшити перегрів металу в каналах і за рахунок цього збільшити стійкість каменю. Для забезпечення такого руху металу були запропоновані різні технічні рішення: гвинтовий канал з гирлами, що виходять у ванну на
різну висоту, що різко посилює конвекцію; канали змінного перерізу, в яких є не тільки радіальна (обтискаюча), а й осьова складова сил електродинамічної взаємодії струму в каналі з власним магнітним полем; додатковий електромагніт для створення електродинамічної сили, що переміщає метал вгору центральним каналом здвоєної індукційної одиниці.
Застосування гвинтових каналів та каналів змінного перерізу на одноканальних одиницях себе не виправдало. Використання додаткового електромагніту пов'язане з ускладненням та подорожчанням печі і тому знайшло лише обмежене застосування. Використання каналів із гирлами змінного перерізу на здвоєних індукційних одиницях дало позитивний результат. У здвоєній одиниці з різною формою центрального та бічних усть обумовлено односпрямований рух металу, особливо інтенсивний за відсутності фазового зсуву між магнітними потоками індукторів. Такі одиниці застосовуються на практиці і забезпечують подвоєння терміну служби футерування.
2.3. Конструкція індукційних канальних печей
При великій різноманітності типів індукційних канальних печей основні конструктивні вузли є спільними для них усіх: футерування, трансформатор печі, корпус, вентиляційна установка, механізм нахилу
(Рис. 2.7, 2.8).
Мал. 2.7. Індукційна канальна піч для плавки мідних сплавів із трифазною індукційною одиницею (шахтного типу):
1, 2 - футерування; 3 – 5 – трансформатор печі; 6 - 8 - корпус; 9 – кришка; 10 – 11 – вентиляційна установка; 12 – 13 – механізм нахилу
Мал. 2.8. Індукційна канальна піч (барабанного типу):
1- кожух; 2 – механізм повороту; 3 – футерування; 4 – індукційна одиниця; 5- повітряне охолодження футерування канальної частини; 6 – підведення струму та води до індукторів
Трансформатор печі
Схема трансформатора печі, елементами якого є магнітопровід, індуктор, канал, визначається конструкцією печі.
Основними елементами трансформатора є магнітопровід та ін-
Пекти з однією індукційною одиницею має однофазний трансформатор з броньовим магнітопроводом. Широко застосовуються також трансформатори зі стрижневими магнітопроводами. Напруга на первинну обмотку (індуктор) подається від живлення автотрансформатора з великим числом ступенів напруги, що дозволяє регулювати потужність печі. Автотрансформатор включається на лінійну напругу цехової мережі, зазвичай, без симетруючого пристрою, оскільки потужність однофазних печей відносно невелика.
Пекти зі здвоєною індукційною одиницею (рис. 2.9,) являє собою двофазне навантаження, так само, як піч з двома окремими однофазними індукційними одиницями. Індуктори у двофазній системі підключаються до трифазної мережі за схемою відкритого трикутника, якщо це не викликає неприпустимої несиметрії напруги, або за схемою Скотта, що забезпечує рівномірне завантаження трьох фаз. Конструктивно здвоєна одиниця складається із двох трансформаторів стрижневого типу.
Пекти з трифазною індукційною одиницею може мати трифазний трансформатор або три однофазні трансформатори. Останнє краще, незважаючи на велику масу магнітопроводу, оскільки забезпечує більш зручне складання та розбирання, які доводиться періодично проводити при зміні футерування.
Мал. 2.9. Типові уніфіковані відокремлені індукційні одиниці:
а – для печей ІЛК (потужність при плавці міді 300 кВт, при плавці латуні – 350 кВт, у здвоєної одиниці відповідно 600 та 700 кВт); б – для печей ІАК (потужність 400 кВт); в – для печей ІЧКМ (потужність 500 кВт – однофазна одиниця та 1000 кВт – здвоєна одиниця);
1 – кожух; 2 – футерування; 3 – канал; 4 – магнітопровід; 5 – індуктор
Трифазні індукційні одиниці або групи однофазних одиниць, число яких кратно трьом, дозволяють рівномірно завантажити мережу живлення. Живлення багатофазних печей здійснюється через регулювальні автотрансформатори.
Магнітопровід трансформатора печі виготовляється з листової електротехнічної сталі, ярмо виконується знімним через регулярне складання та розбирання.
Форма поперечного перерізу стрижня при невеликій потужності трансформатора – квадратна чи прямокутна, а за значної потужності – хрестоподібна чи ступінчаста.
Індуктор є виконаною з мідного дроту спіральною котушкою. Як правило, котушка індуктора має круглий поперечний переріз. Однак у печах, що мають прямокутний контур плавильного каналу, котушка індуктора може повторювати його форму. Отриманий з електричного розрахунку діаметр індуктора визначає розміри сердечника, що розташовується всередині нього.
Пічний трансформатор працює у важких температурних умовах. Він нагрівається не тільки за рахунок електричних втрат у міді та сталі, як звичайний трансформатор, але й за рахунок теплових втрат через футерування плавильного каналу. Тому завжди застосовується форсоване охолодження пічного трансформатора.
Індуктор канальної печі має примусове повітряне чи водяне охолодження. При повітряному охолодженні індуктор виготовлений із мідного обмотувального дроту прямокутного перерізу, середня щільність струму становить 2,5 - 4 А/мм2. При водяному охолодженні індуктор, виготовлений із профільованої мідної трубки, бажано нерівностінної, з товщиною робочої стінки (звернутої до каналу) 10 – 15 мм; середня щільність струму досягає 20 А/мм2. Індуктор, як правило, виконується одношаровим, у поодиноких випадках – двошаровим. Останній значно складніший конструктивно і має нижчий коефіцієнт потужності.
Номінальна напруга на індукторі не перевищує 1000 В і найчастіше відповідає стандартному напрузі мережі (220, 380 або 500 В). Виткова напруга при малій потужності індукційної одиниці становить 7 - 10 В, а при великій потужності вона зростає до 13 - 20 В. Форма витків індуктора зазвичай кругова, лише у печей для плавки алюмінію, канали яких складаються з прямолінійних відрізків, а сердечник завжди має прямокутне перетин, витки індуктора робляться прямокутними. Індуктор ізолюють кіперною, азбестовою стрічкою або стрічкою зі скловолокна. Між індуктором та сердечником розташований ізолюючий циліндр товщиною 5 – 10 мм із бакеліту або склотекстоліту. Циліндр фіксують на сердечнику за допомогою дерев'яних клинів, що забиваються.
Коли піч не живиться від спеціального силового трансформатора, що регулюється, від декількох крайніх витків індуктора робляться відпаювання. Подаючи напругу живлення на різні відпаювання, можна змінювати коефіцієнт трансформації пічного трансформатора і тим самим керувати величиною потужності, що виділяється в каналі.
Корпус печі
Зазвичай корпус печі складається з каркасу, кожуха ванни та кожуха індукційної одиниці. Кожух ванни у печей малої ємності, а у барабанних печей також і значної потужності, може бути виконаний досить міцним і
жорстким, що дозволяє відмовитись від каркасу. Конструкції та кріплення корпусу повинні бути розраховані на навантаження, що виникають при нахилі печі, щоб забезпечувати необхідну жорсткість у нахиленому положенні.
Каркас виготовляється із сталевих фасонних балок. Цапфи осі нахилу спираються на підшипники змонтовані на опорах, встановлених на фундаменті. Кожух ванни виготовляється з листової сталі завтовшки 6 - 15 мм і забезпечується ребрами жорсткості.
Кожух індукційної одиниці служить для з'єднання подового каменю та пічного трансформатора печі в єдиний конструктивний елемент. Двокамерні печі немає окремого кожуха індукційної одиниці, він становить вони одне ціле з кожухом ванни. Кожух індукційної одиниці охоплює індуктор, тому зменшення втрат на вихрові струми робиться складеним із двох половин з ізолюючою прокладкою з-поміж них. Стяжка проводиться болтами, забезпеченими ізолюючими втулками та шайбами. Так само кожух індукційної одиниці кріпиться до кожуха ванни.
Кожухи індукційних одиниць можуть бути литими чи звареними, часто мають ребра жорсткості. Як матеріал для кожухів краще використовувати немагнітні сплави. Двокамерні печі мають один загальний кожух ванни та індукційної одиниці.
Вентиляційна установка
У печах невеликої ємності, що не мають водяного охолодження, вентиляційна установка служить для відведення тепла від індуктора та поверхні отвору подового каменю, що нагрівається за рахунок теплопровідності від розплавленого металу поблизу каналів. Застосування водоохолоджуваного індуктора не звільняє від необхідності вентилювати проріз подового каменю, щоб уникнути перегріву його поверхні. Хоча сучасні знімні індукційні одиниці мають не тільки водоохолоджувані індуктори, а й водяне охолодження кожухів і отворів подового каменю (в отвір вставляється в
доохолоджуваний кесон),
Вентиляційна установка є обов'язковим елементом обладнання канальної печі.Вентилятори із приводними двигунами часто встановлюються на каркасі печі. При цьому вентилятор з'єднується з коробом, що розподіляє повітря по вентильованих прорізах, коротким жорстким повітроводом. Маса вентиляційної установки може бути значною, що призводить до суттєвого збільшення навантаження на механізм нахилу печі. Тому застосовується й інше компонування, при якому вентилятори встановлюються поруч із піччю та з'єднуються з нею гнучкими рукавами, що забезпечують можливість нахилу. Замість гнучких рукавів може використовуватися повітропровід, що складається з двох жорстких ділянок, що зчленовуються за допомогою поворотного стику на продовженні осі нахилу, що дозволяє здійснювати перекидання печі. При такому компонуванні зменшується навантаження на механізм нахилу, але ускладнюється конструкція повітроводів і захаращується простір навколо печі.
Печі зі знімними індукційними одиницями обладнуються індивідуальними вентиляторами для охолодження кожної одиниці. Вихід із ладу вентилятора може призвести до аварії печі. Тому вентиляційна установка повинна мати резервний вентилятор, готовий до негайного включення та відокремлений від повітропроводу засувкою. Винятком є печі з індивідуальними вентиляторами на індукційних одиницях. Індивідуальні вентилятори мають невеликі габарити та масу і у разі виходу з ладу можуть бути дуже швидко замінені, тому встановлювати резервні вентилятори на піч не потрібно.
Печі зі знімними індукційними одиницями обладнуються індивідуальними вентиляторами для охолодження кожної одиниці.
Механізм нахилу
Канальні печі малої ємності (до 150-200 кг) зазвичай забезпечуються механізмом нахилу з ручним приводом, вісь нахилу проходить поблизу центру ваги печі.
Великі печі обладнуються механізмами нахилу із гідравлічним приводом. Вісь нахилу розташовується біля зливного шкарпетки.
Нахил барабанних печей здійснюється шляхом повороту навколо осі, паралельної поздовжньої осі ванни. При вертикальному положенні печі літковий отвір знаходиться вище за рівень рідкого металу, при повороті печі на катках воно виявляється під дзеркалом ванни. Положення льотки щодо ковша в процесі зливу металу не змінюється, оскільки льотка розташовується в центрі опорного диска на осі повороту.
Механізм нахилу будь-якого типу має забезпечувати злив всього металу з печі.
2.4. Футерування індукційних канальних печей
Футерування канальної печі є одним з основних та відповідальних елементів, від якого залежать багато техніко-економічних показників, продуктивність та надійність її роботи. До футерування ванни печі та індукційним одиницям (подовому каменю) висуваються різні вимоги. Футерування ванни повинно мати високу стійкість і тривалий термін служби, так як вартість футерувальних матеріалів висока, а час, необхідний для її заміни та сушіння, може становити кілька тижнів. Крім того, футерування ванни печі повинно мати хороші теплоізоляційні властивості, щоб підвищити тепловий ККД печі.
Матеріали, що застосовуються для футерування ванни, повинні мати постійність об'єму при випаленні і мати мінімальний температурний коефіцієнт.
ент розширення (т. к. р.) при нагріванні, щоб виключити можливість виникнення небезпечних термічних та механічних напруг.
Вогнетривкий шар футерування ванни повинен протистояти високим термічним, хімічним та механічним навантаженням. Вогнетривкі матеріали, що застосовуються для цієї мети, повинні мати високу щільність, вогнетривкість, шлакостійкість, термічну стійкість і мати високу механічну міцність.
При якісному виконанні футерувальних робіт відповідними вогнетривами стійкість ванни печі для гарячої витримки чавуну досягає двох років, а для плавки мідних сплавів – до трьох років.
Футерування канальної частини печі (подовий камінь) експлуатується ще в більш важких умовах, ніж футерування ванни, оскільки вона працює під великим гідростатичним тиском стовпа металу. Температура металу у каналі вища, ніж у ванні печі. Рух металу, що викликається магнітним потоком, призводить до швидкого механічного зношування вогнетривкого матеріалу в печах для чавуну та мідних сплавів. У каналах печей для плавки алюмінію магнітні поля призводять до нашарування оксидів алюмінію у певній зоні та сприяють заростанню каналів.
Товщина футерування канальної печі (подового каменю) повинна бути мінімально можливою, щоб не погіршувати енергетичних показників печі. Мала товщина іноді призводить до надмірного послаблення механічної міцності футерування і до високих перепадів температури по товщині футерування між зовнішньою та внутрішньою стінками каналу, що викликає утворення тріщин. Температура внутрішніх стінок каналу відповідає температурі перегрітого металу, а зовнішні стінки охолоджуються водоохолоджуваним циліндром або струменем холодного повітря.
Однією з основних причин виходу з ладу футерування є проникнення розплавленого металу з каналу подового каменю на індуктор і кожух по тріщинах у футеруванні. Додатковим фактором утворення тріщин є просочування стінок каналу окислами металу або шлаку, що викликає додаткову напругу. Для футерування подового каменю застосовують кращі вогнетривкі матеріали та найсучаснішу технологію.
Вогнетривкі матеріали, що застосовуються для футерування електричних плавильних печей, за своїм хімічним характером поділяються на кислі, основні.
та нейтральні.
До кислим вогнетривким матеріалам відносяться кремнеземисті набивні
маси з високим вмістом окису кремнію (97 – 99 % SiO2 ), динас, а також шамот, що містить не окис кремнію, що не пов'язаний з глиноземом (Al2 O3< 27 % ).
До основним матеріалам відносяться вогнетриви, які складаються головним чином з оксидів магнію або кальцію (магнезитові, магнезитохромітові, периклазошпінелідні, періклазові та доломітові вогнетриви).
До нейтральним вогнетривким матеріалам відносяться такі вогнетриви, для яких характерний переважний вміст амфотерних оксидів алюмінію, цирконію, а також окису хрому (корундові, мулітові, хромітові, цирконові та бакорові вогнетриви).
У футеровках індукційних канальних печей вогнетривкі матеріали перш за все повинні мати вогнетривкість, що перевищує температуру розплавленого металу, так як при температурах, що наближаються до температури вогнетривкості, ці матеріали починають розм'якшуватися і втрачати будівельну міцність. Якість вогнетривких матеріалів оцінюють також за здатністю протистояти навантаженню при високих температурах.
Вогнетривке футерування найчастіше руйнується в результаті хімічної взаємодії зі шлаками і металом, що розплавляються в печі. Ступінь руйнування її залежить від хімічного складу металу, що впливає на футерування, його температури, а також від хімічного складу футерування та її пористості.
При дії високих температур більша частина вогнетривів зменшується в обсязі через додаткове спікання та ущільнення. Деякі вогнетривкі матеріали (кварцит, динас тощо) збільшуються обсягом. Надмірна зміна в обсязі може викликати розтріскування, спучування і навіть руйнування футерування, тому вогнетривкі матеріали повинні мати постійність обсягу при робочих температурах.
Зміна температур при розігріванні і особливо при охолодженні печей викликає розтріскування вогнетривкого матеріалу через його недостатню термостійкість, яка є одним з найважливіших факторів, що визначають термін служби футерування індукційних печей.
У на практиці рідко зустрічається ізольований вплив лише одного з перерахованих руйнівних факторів.
У В даний час немає поки вогнетривких матеріалів, що поєднують у собі всі робочі властивості, необхідні для стійкої служби футерування в індукційних плавильних печах. Кожен вид вогнетривкого матеріалу характеризується властивими лише йому властивостями, виходячи з яких визначається область його раціонального застосування.
Для правильного вибору та ефективного використання вогнетривкого матеріалу в конкретних печах необхідно детально знати, з одного боку, всі найважливіші властивості матеріалу, а з іншого – умови служби футерування.
Згідно з класифікацією всі вогнетривкі вироби поділяються ще за такими ознаками:
1) за ступенем вогнетривкості - на вогнетривкі (від 1580 до 1770°С), високовогнетривкі (від 1770 до 2000°С) та вищої вогнетривкості (вище
2000 ° С);
2) за формою, розмірами – на нормальну цеглу «прямої» та «клинової», фасонні вироби прості, складні, особливо складні, великоблочні та монолітні вогнетривкі бетони, які одночасно є безвипаловими вогнетривами;
3) за способом виготовлення – на вироби, отримані пластичним формуванням (пресуванням), напівсухим пресуванням, трамбуванням із порошкоподібних непластичних сухих та напівсухих мас, литтям із шліку.
ра та розплаву, вібруванням з вогнетривких бетонів, випилюванням з плавлених блоків та гірських порід;
4) за характером термічної обробки – на безвипалювальні, обпалені та відлиті з розплаву;
5) за характером їх пористості (щільності) – особливо щільні, спеклі з
пористістю менше 3%, високощільні з пористістю 3-10%, щільні з пористістю 10-20%, звичайні з пористістю 20-30%, легковагі, теплоізоляційні з пористістю 45-85%.
2.5. Особливості канальних печей для плавки різних металів
Печі для плавки міді та її сплавів
Температура розливання міді 1230 o З , і щоб перегрів металу не призвів до істотного скорочення терміну служби подового каменю, питома потужність
ність у каналах не повинна перевищувати 50 10 6 Вт/м 3 .
Для латуні температура розливу становить приблизно 1050 o С, а питома потужність у каналах не перевищує (50 - 60) 106 Вт/м 3 . За більшої
питомої потужності виникає так звана цинкова пульсація, яка перебуває у перериванні струму в каналах. Цинк, чия температура плавлення менша за температуру плавлення латуні, при плавці латуні закипає в каналах. Його пари у вигляді бульбашок піднімаються до усть каналів, де, стикаючись з більш холодним металом, конденсуються. Наявність бульбашок призводить до звуження перерізу каналу, а отже, до зростання щільності струму в ньому та збільшення сил електродинамічного обтиснення металу в каналі магнітним полем власного струму. При питомій потужності вище зазначеної відбувається інтенсивне кипіння цинку, робочий переріз істотно скорочується, електродинамічний тиск перевершує гідростатичний тиск стовпа металу над каналом, внаслідок чого метал виявляється перетиснутим, і струм припиняється. Після розриву струму електродинамічні сили зникають, бульбашки спливають, після чого проходження струму відновлюється, розриви струму відбуваються 2 – 3 рази на секунду, порушуючи нормальну роботу печі.
При питомій потужності, меншій від зазначеної, цинкова пульсація починає-
ється при прогріванні всієї ванни до температури порядку 1000 o С і служить сигналом про готовність латуні до розливання.
Для плавки міді та її сплавів застосовуються шахтні, а при завантаженні понад 3 тонни – барабанні печі та міксери. Коефіцієнт потужності при плавці міді становить приблизно 0,5; при плавці бронз та латунів - 0,7; при плавці мідно-нікелевих сплавів - 0,8.
Печі для плавки алюмінію та його сплавів
Особливості канальних печей для плавки алюмінію та його сплавів (рис. 2.10, 2.11) пов'язані з легкою окислюваністю алюмінію та іншими сво-
ствами металу та його окису. Алюміній має температуру плавлення 658 o З ,
розливу близько 730 o С . Низька щільність рідкого алюмінію робить небажаною інтенсивну циркуляцію розплаву, оскільки неметалеві включення, захоплені на глибину ванни, спливають дуже повільно.
Мал. 2.10. Загальний вид індукційної канальної електропечі ІА-0,5 для плавки алюмінію та алюмінієвих сплавів
(Корисна ємність печі 500 кг, залишкова ємність 250 кг, потужність печі 125 кВт):
1 – кришка з механізмом підйому; 2 – верхній кожух; 3 – нижній кожух; 4 – магнітопровід; 5 – встановлення вентилятора; 6 – плунжер; 7 – підшипники; 8 – водопровід; 9 – індуктор; 10 - футерування
Розплавлений алюміній у печі покривається плівкою твердого окису, який завдяки поверхневому натягу алюмінію утримується на його поверхні, оберігаючи метал від подальшого окислення. Однак, якщо суцільна плівка зламана, то її уламки тонуть і опускаються на дно ванни, потрапляючи в канали. Окис алюмінію хімічно активний, і уламки плівки внаслідок хімічної взаємодії прикріплюються до стінок каналів, зменшуючи їх перетин. У процесі роботи канали «заростають» та їх доводиться періодично очищати.
Мал. 2.11. Змінні індукційні одиниці для плавлення алюмінію
з прямокутними каналами: а – з доступом до вертикальних та горизонтальних каналів;
б - з доступом до вертикальних каналів
Ці властивості алюмінію та його окису змушують працювати з низькою питомою потужністю в каналах. При цьому перегрів металу в каналах зменшується, а температура поверхні підтримується на мінімальному рівні, що послаблює окислення, швидкість якого зростає з підвищенням температури.
При малій питомій потужності зменшується циркуляція металу, що сприяє збереженню окисної плівки та зменшенню кількості неметалевих включень.
Забезпечити безпеку окисної плівки неможливо, оскільки вона руйнується при завантаженні шихти. У період розплавлення зламування плівки відбувається головним чином унаслідок циркуляції металу. Тому в печах для плавки алюмінію вживають заходів для її ослаблення, особливо у верхній частині ванни: зменшують питому потужність в каналах, часто застосовують горизонтальне розташування каналів, а при їх вертикальному розташуванні збільшують глибину ванни, перехід з каналу у ванну виконують під прямим кутом, що збільшує гідравлічний опір гирла каналу. Горизонтальне розташування каналів має й ту перевагу, що утруднено попадання уламків плівки в канали, але не виключає його повністю, тому що уламки можуть захоплюватися в канали циркуляцією металу.
Канали печей для плавки алюмінію складаються з прямолінійних ділянок, що дозволяє полегшити їхнє очищення.
Заростання каналу позначається на електричному режимі тоді, коли його розмір стає приблизно рівним глибині проникнення струму в метал, яка для розплавленого алюмінію при частоті 50 Гц дорівнює 3,5 см. Тому щоб очищення каналів проводити рідше, приймають радіальний розмір каналу 6 - 10 см Для горизонтальної ділянки, очищати яку особливо важко, приймають радіальний розмір каналу цієї ділянки приблизно (1,3 – 1,5) d 2 . Вертикальні ділянки очищають приблизно один раз на зміну, го-
ризонтальні – один раз на добу.
Поряд із застосуванням печей інших конструктивних типів застосовують двокамерні печі. Вона може бути однофазною з двома каналами, що з'єднують ванни, або трифазною з чотирма каналами. У стінках ванн по осях каналів роблять отвори для чищення каналів, що закриваються глиняними пробками. Чищення проводиться після зливу металу.
Коефіцієнт потужності через великий переріз каналів низький, він становить 0,3 - 0,4.
Печі для плавки цинку
У канальних печах переплавляється катодний цинк високої чистоти, що не потребує рафінування. Розплавлений цинк, володіючи високою рідиною, вступає в з'єднання з футерувальними матеріалами. Оскільки процес просочування футерування цинком прискорюється зі збільшенням гідростатичного тиску металу, печі для плавки цинку мають прямокутну ванну невеликої глибини та індукційні одиниці з горизонтальними каналами.
(Рис. 2.12) ..
Мал. 2.12. Індукційна канальна піч типу ІЦ-40 ємністю 40 т для плавки цинку:
1 – плавильна камера; 2 – роздавальна камера; 3 – індукційна одиниця; 4 - завантажувальний рольганг
Ванна поділяється на плавильну та розливну камери внутрішньою перегородкою, в нижній частині якої є вікно. Чистий метал перетікає через вікно в розливальну камеру, домішки та забруднення, що знаходяться на поверхні, залишаються в плавильній камері. Печі обладнуються завантажувальними та розливними пристроями та працюють у безперервному режимі: катодний цинк завантажується в плавильну камеру через отвір у склепінь, а переплавлений метал розливається у виливниці. Розлив може здійснюватися вичерпуванням металу ковшем, випуском його через клапан або викачуванням насосом. Завантажувальні та розвантажувальні пристрої мають конструкцію, що запобігає попаданню парів цинку в цех, і забезпечують потужну витяжну вентиляцію.
Печі із застосуванням знімних індукційних одиниць виконуються хитними, а з незнімними – стаціонарними. Нахил використовується для заміни індукційної одиниці без зливу металу.
Коефіцієнт потужності печей для цинку дорівнює 0,5 - 0,6.
Печі для плавки чавуну
Канальні печі використовуються для плавки чавуну як міксери в дуплекс-процесі з вагранками, дуговими та індукційними печами тигельними, дозволяючи підвищити температуру, здійснити легування і забезпечити однорідність чавуну перед розливом. Коефіцієнт потужності печей для плавки чавуну – 0,6 – 0,8.
Печі потужністю до 16 т – шахтні з однією або двома знімними одиницями, печі більшої ємності – шахтні та барабанні, з числом знімних одиниць від однієї до чотирьох.
Існують спеціальні канальні роздаткові міксери для обслуговування ливарних конвеєрів. Видача дозованої порції з такого міксера проводиться або за допомогою нахилу печі або витісненням металу шляхом подачі стиснутого газу в герметизовану піч.
Канальні міксери для чавуну мають сифонні системи заливки та вершки металу; заливний та випускний канали виходять у ванну біля її дна, нижче за дзеркало розплаву. Завдяки цьому метал не забруднюється шлаком. Заливка та злив металу можуть відбуватися одночасно.
2.6. Експлуатація індукційних канальних печей
Шихта канальних печей складається з чистих вихідних матеріалів, відходів виробництва та лігатур (проміжних сплавів). У піч завантажуються спочатку тугоплавкі компоненти шихти, потім складові основну масу сплаву і останніми легкоплавкі. У процесі розплавлення шихту
слід періодично осаджувати, щоб уникнути зварювання шматків та утворення моста над розплавленим металом.
При плавленні алюмінію та його сплавів шихтові матеріали повинні бути очищені від неметалевих забруднень, оскільки через малу щільність алюмінію вони видаляються з розплаву з великими труднощами. Так як прихована теплота плавлення алюмінію велика, то при завантаженні в піч великої кількості шихти метал може затвердіти каналах; тому шихту завантажують невеликими партіями. Напруга на індукторі на початку плавки має бути знижена; у міру накопичення рідкого металу напруга підвищують, стежачи за тим, щоб ванна залишалася спокійною та окисна плівка на її поверхні не зламувалась.
При тимчасових зупинках канальна піч переводиться в режим холостого ходу, коли в ній залишають таку кількість металу, яка забезпечує заповнення каналів і збереження в кожному з них замкнене кільце металу. Цей залишок металу підтримується у рідкому стані. Потужність у такому режимі становить 10 – 15 % номінальної потужності печі.
При тривалій зупинці печі весь метал з неї повинен бути злитий, тому що при застиганні та подальшому охолодженні відбувається розрив його в каналах внаслідок стиснення, після чого пуск печі стає неможливим. Для пуску випорожненої печі в неї заливають розплавлений метал, причому ванна і подовий камінь повинні бути попередньо розігріті до температури, близької до температури розплаву, щоб уникнути розтріскування футерування і застигання металу в каналах. Розігрів футерування є тривалим процесом, оскільки швидкість його не повинна перевищувати кілька градусів на годину.
Перехід до нового складу сплаву можливий лише за умови, що футерування за своїми температурними характеристиками та хімічними властивостями придатне для нового сплаву. Колишній метал повністю зливається з печі і в неї заливається новий. Якщо колишній сплав не містив компонентів, не допустимих нового сплаву, то придатний метал може бути отриманий при першій плавці. Якщо такі компоненти містилися, то доводиться провести кілька перехідних плавок, після кожної з яких вміст небажаних компонентів, що залишилися в каналах і на стінках ванни при зливі металу, знижується.
Для нормальної експлуатації канальної печі зі знімними індукційними одиницями необхідно мати в резерві повний набір розігрітих одиниць, готових до негайної заміни. Заміна проводиться на гарячій печі з тимчасовим відключенням охолодження одиниці, що замінюється. Тому всі операції із заміни повинні виконуватися швидко, щоб тривалість перерви в подачі охолоджувальної води та повітря не перевищила 10 – 15 хвилин, інакше електрична ізоляція буде зруйнована.
Стан футерування ванни в процесі експлуатації контролюється візуально. Контроль недоступних для огляду каналів здійснюється непрямим методом шляхом реєстрації активного та реактивного опорів кожного індуктора, які визначаються за показаннями кіловатметра та фазометра. Активний опір у першому наближенні назад пропорційно-
нально площі перерізу каналу, а реактивне - пропорційно відстані від каналу до індуктора. Тому при рівномірному розширенні (розмиві) каналу активний та реактивний опір знижуються, а при рівномірному заростанні каналу – збільшуються; при зсуві каналу у бік індуктора реактивний опір зменшується, а при зсуві у бік кожуха – збільшується. За даними вимірювань будуються діаграми та графіки зміни опорів, що дозволяють судити про знос футерування каналів. Про стан футерування канальної печі судять також за температурою кожуха, яку регулярно вимірюють у багатьох контрольних точках. Місцеве підвищення температури кожуха або підвищення температури води в будь-якій галузі системи охолодження свідчить про руйнування футеровки, що почалося.
Футерування індукційних канальних електропечей виконує одночасно функції електричної та теплової ізоляції. Однак при відвороженні (холодна піч) або насиченні електропровідними матеріалами (з розплаву або газового середовища) електричний опір футерування різко падає. Це створює небезпеку ураження струмом.
Внаслідок несправності може виникнути електричний контакт між струмопровідними частинами та іншими металевими частинами електропечі; в результаті такі складальні одиниці, як каркас, з якими в процесі експлуатації стикається персонал, можуть опинитися під напругою.
При експлуатації електропечей, пристроїв і установок електротехнічного обладнання (щитів управління, трансформаторів тощо), що входить до складу, для захисту від ураження струмом застосовують звичайні засоби: заземлення металевих частин (каркасів печей, майданчиків тощо), захисні ізоляційні засоби (рукавиці) , ручки, підставки, помости та інші), блокування, що запобігають відкриванню дверцят до відключення установки, та ін.
Джерелом вибухонебезпечності є водоохолоджувані вузли (кристалізатори, індуктори, кожухи та інші елементи електропечей). При несправності герметичність їх порушується і вода потрапляє у робочий простір печі; під дією високої температури вода інтенсивно випаровується і в герметично закритій печі внаслідок підвищення тиску може статися вибух; у деяких випадках вода розкладається і при попаданні повітря в піч може утворитися гримуча суміш. Такі аварії мають місце при проїданні футерування в індукційних плавильних печах.
До вибуху може призвести скупчення в печі речовин, що легко загоряють (натрій, магній та ін.), що утворилися в ході технологічного процесу, а також волога шихта. Джерелом вибуху може бути дефекти елементів електропечей.
У процесі експлуатації печі необхідно постійно вести спостереження за безперебійною подачею води і повітря, що охолоджує, і їх температурами на виході з систем охолодження. При зниженні тиску води або повітря спрацьовують відповідні реле, відключається енергоживлення несправної індукційної одиниці та подаються світлові та звукові сигнали. У разі зниження тиску у водопідводній магістралі піч переводять на резервне охолодження від пожежного водопроводу або аварійного бака, що забезпечує
самопливне харчування водою систем охолодження печі протягом 0,5 – 1 години. Припинення безперебійної подачі води і повітря, що охолоджує, призводить до аварійної ситуації: обмотка індуктора розплавляється.
Припинення подачі води у водоохолоджувані сорочки кристалізаторів призводить до того, що метал, що переливається з роздавальної коробки кристалізатор, застигає в кристалізаторі, що призводить до виходу з ладу кристалізатора і порушення технологічного процесу.
При припиненні живлення електроенергією метал у печі може застигнути, що є серйозною аварією. Тому в системах електропостачання канальних печей бажано передбачати резервування. Потужність резервного живлення повинна бути достатньою для підтримки металу в печі у розплавленому стані.
Порушення футерування печі (незафіксоване візуально або по приладах) призводить до того, що метал з ванни або канальної частини печі потрапляє на пічний трансформатор, що може призвести до виходу з ладу пічного трансформатора і вибухонебезпечної ситуації.
Вибухобезпечність забезпечують шляхом надійного контролю за перебігом процесу, сигналізацією про порушення режиму, негайним усуненням несправностей, інструктажем персоналу.
2.7. Розташування обладнання ливарної установки
Пічна установка включає в себе канальну піч з механізмом нахилу і ряд елементів обладнання, необхідних для забезпечення її нормальної експлуатації.
Печі порівняно невеликої потужності живляться від шин низької напруги цехової знижувальної підстанції. За наявності кількох печей їх розподіляють по фаз так, щоб по можливості рівномірно завантажити трифазну мережу. Автотрансформатор для регулювання напруги іноді може передбачатися один на кілька печей, у цьому випадку схема комутації повинна дозволяти швидко включити його до ланцюга будь-якої печі. Це можливо, наприклад, при плавці латуні та цинку в ливарних цехах з постійним ритмом роботи, коли зниження напруги може знадобитися при першому пуску будь-якої печі після заміни індукційної одиниці або при випадковому простої для підтримки металу в печі в нагрітому стані.
Печі потужністю понад 1000 кВт зазвичай живляться від мережі 6 (10 ) кВ через індивідуальні силові трансформатори, що понижують, обладнані вбудованими перемикачами ступенів напруги.
Компенсуюча конденсаторна батарея, як правило, входить до складу пічної установки, проте печі, що має невелику потужність і відносно високий коефіцієнт потужності (0,8 і вище), її може і не бути. Еле-
ментами кожної пічної установки є струмопідведення та апаратура захисту та сигналізації, вимірювальна та комутаційна апаратура.
Розташування устаткування пічної установки може бути різним (рис. 2.13). Воно визначається в основному зручністю транспортування рідкого металу, особливо якщо канальна піч працює спільно з іншими плавильними печами і розливними засобами.
Мал. 2.13. Розташування обладнання канальної індукційної печі ІЛК-1,6
Позначка, на якій встановлюється піч, вибирається за умови зручності завантаження або заливки та зливу металу, а також монтажу та зміни індукційних одиниць. Як правило, печі малої ємності встановлюються на рівні підлоги цеху, печі середньої і великої ємності, що нахиляються - на піднесеному робочому майданчику, великі барабанні печі, що мають помости для обслуговування, - теж на рівні підлоги. Опис типів ванн індукційних канальних печей наведено у розділі 3.3.
Конденсаторна батарея розміщується у безпосередній близькості від печі, зазвичай під робочим майданчиком або у підвалі, у приміщенні з примусовою вентиляцією, оскільки конденсатори на частоті 50 Гц мають повітряне охолодження. При відкритті дверей конденсаторного приміщення установка вимикається блокуванням безпеки. Під робочим майданчиком встановлюються також автотрансформатор та маслонапірна установка гідроприводу механізму нахилу.
При живленні печі від окремого силового трансформатора його комірка повинна розташовуватися якомога ближче до печі для зменшення втрат у струмопідводі.
Поблизу печей має бути обладнана ділянка для футерувальних робіт, сушіння та прожарювання індукційних одиниць.
Як приклад на рис.2.13 показана плавильна установка з канальною піччю ємністю 1,6 т для плавки мідних сплавів. Трансформаторна осередок 6, в якій розміщується трансформатор потужністю 1000 кВА з комутаційною апаратурою високої напруги і захистом, зображена штриховими лініями, так як вона може розташовуватися і в іншому місці. На робочому майданчику 7 встановлений щит управління 4, на лицьовій панелі якого знаходяться вимірювальні прилади, сигнальні лампи, кнопки вмикання та відключення нагріву та управління перемиканням ступенів напруги. Управління нахилом печі 8 проводиться з пульта 9, встановленого у місці, зручному для спостереження за зливом металу. Рівень робочого майданчика забезпечує зручність підведення ковша під зливний носик печі. Майданчик 7, що нахиляється разом з піччю, закриває виріз в основний робочий майданчик і дозволяє печі вільно повертатися навколо осі нахилу. Під робочим майданчиком встановлений силовий щит 1 з електроапаратурою та гідравлічний механізм нахилу печі 2; тут же змонтований струмопідведення 3, з'єднаний з піччю гнучкими кабелями. Під робочим майданчиком розташовуються також конденсаторна батарея та маслонапірна установка.
3. ЕЛЕКТРИЧНИЙ РОЗРАХУНОК ІНДУКЦІЙНОЇ КАНАЛЬНОЇ ПЕЧІ
Існують два основні методи розрахунку індукційних канальних печей. Один із них заснований на теорії поглинання електромагнітних хвиль у металі. Цей метод запропонований А.М.Вайнбергом та викладений у монографії «Індукційні канальні печі». Другий метод ґрунтується на теорії трансформатора, що працює в режимі короткого замикання. Одними з авторів цього методу є С.А.Фардман та І.Ф.Колобнєв. Цей метод знайшов широке застосування як інженерний метод розрахунку індукційних канальних печей
У цьому розділі наводяться послідовність інженерного електричного розрахунку з елементами розрахунку індукційно-канальної печі та приклади розрахунку за окремими етапами.
Схему інженерного розрахунку індукційної канальної печі наведено
ВИБІР ФОРМИ |
ВИХІДНІ |
ПРО ЦІНКУ |
|||
ПЕЧІ. РОЗРАХУНОК КОРИСНОЇ |
Виправочні |
ПРОДУКТИВНОСТІ |
|||
І зливається ємності |
|||||
РОЗРАХУНОК ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ |
РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ ПЕЧІ |
||||
ТИПУ І РОЗРАХУНОК |
ВИЗНАЧЕННЯ КІЛЬКОСТІ |
||||
ПОПЕРЕЧНОГО |
ІНДУКЦІЙНИХ ОДИН І |
||||
ЧИСЛА ФАЗ ПІЧНОГО |
|||||
ТРАНСФОРМАТОРА |
|||||
ВИБІР ТИПУ ЕЛЕКТРОПІЙНОГО |
|||||
ТРАНСФОРМАТОР. |
|||||
СТРУМУ, |
ВИБІР НАПРУГИ ІНДУКТОРА |
||||
ГЕОМЕТРИЧНИХ |
|||||
РОЗМІРІВ |
|||||
І ЧИСЛА ВІТКОВ |
РОЗРАХУНОК ГЕОМЕТРИЧНИХ |
||||
І НДУКТОРА. |
|||||
РОЗМІРІВ І СТРУМУ КАНАЛЬНОЇ |
|||||
ГЕОМЕТРИЧНИХ |
ЧАСТИНИ ІНДУКЦІЙНОЇ |
||||
РОЗМІРІВ |
|||||
МАГНІТОПРОВІД |
|||||
РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ |
|||||
ПАРАМЕТРІВ ПЕЧІ |
|||||
КОРЕКЦІЯ РОЗРАХУНКУ |
|||||
РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ |
|||||
КОНДЕНСАТОРНІЙ БАТАРЕЇ, |
|||||
НЕОБХІДНИЙ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ |
|||||
РОЗРАХУНОК ОХОЛОДЖЕННЯ |
cosϕ |
||||
ІНДУКТОРА |
|||||
ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК ПЕЧІ |
|||||
Як правило, як вихідні дані для розрахунку приймаються:
Характеристики металу, що розплавляється або сплаву:
температура плавлення та розливання;
щільність у твердому та розплавленому стані;
тепловміст або ентальпія сплаву при температурі розливання (залежність ентальпії від температури показано на рис. 3.1) або теплоємність та прихована теплота плавлення;
питомий опір у твердому та розплавленому стані (залеж-
Симость питомого опору від температури показано на рис. 3.2);
ср
- характеристики печі:
призначення печі;
ємність печі;
продуктивність печі;
тривалість плавки та тривалість завантаження та розливання;
- характеристики мережі живлення:
частота мережі живлення;
напруга мережі або напруга вторинної обмотки електропічного трансформатора, що живить піч.
3.1. Визначення ємності печі
Повна ємність печі G складається з корисної (зливається) ємності G п і залишкової ємності (ємності болота) G б
де k б - Коефіцієнт, що враховує залишкову ємність (масу болота). Цей
коефіцієнт приймають рівним 0,2 - 0,5; причому менші значення - для печей ємністю понад 1 тонну, а більші - для печей ємністю менше 1 тонни.
Корисна ємність (ємність, що зливається)
G п = |
|||||
де A п - добова продуктивність печі в тоннах (т/добу); m п – число плавок на добу.
Число плавок на добу
m п = |
||||||
де 1 - тривалість плавки і підігріву рідкого металу в годинах, 2 - тривалість розливу, завантаження, чищення і т.д. у годиннику.
Слід зазначити, що значення продуктивності дуже відносно. У довідковій літературі значення продуктивності даються орієнтовно (табл. 3.1).
Тривалість плавки та підігріву рідкого металу (τ 1 ) залежить від фізіо-
чих властивостей (теплоємності та прихованої теплоти плавлення) металів і сплавів, що розплавляються. Підвищення продуктивності пов'язане із зменшенням
величини τ 1 , що веде до підвищення потужності, що підводиться до печі, і впливає на конструкцію печі, тобто. замість однофазної печі необхідно буде розробити.
ти трифазну піч, замість однієї індукційної одиниці необхідно буде використовувати кілька індукційних одиниць і т.д.
З іншого боку, збільшення τ 1 може порушити технологічний про-
цес плавки металу або сплаву, наприклад, легуючі добавки можуть випаруватися до процесу розливання.
Залежно від виду завантажуваної шихти, швидкості виливки, розміру перерізу зливка, що відливається і т.д. величина τ 2 також може змінюватися в до-
вільно широкому діапазоні.
Тому при проведенні розрахунків необхідно величину продуктивності оцінювати з урахуванням як технології плавлення металів або сплавів, так і конструктивних особливостей печі, що розробляється.
Якщо задана корисна ємність печі, то повна ємність визначається за виразом
де мж - щільність металу в рідкому стані, кг м 3 .
У табл. 3.2 наведено значення щільності деяких металів та сплавів.
Перетин ванни печі S оп визначається після розрахунку каналу печі. Висота ванни печі h вп визначається за виразом
V вп |
||||||||||
S вп |
||||||||||
Місткість, т |
||||||||||
Корисна |
||||||||||
Потужність, кВт |
||||||||||
Виробник- |
||||||||||
ність (орієнтовно- |
||||||||||
очно), т/добу |
||||||||||
Число індукціон- |
||||||||||
них одиниць |
||||||||||
Число фаз |
||||||||||
Коефіцієнт |
||||||||||
потужності без ком- |
||||||||||
пенсації |
||||||||||
Маса печі, загальна |
||||||||||
з металом, т |
||||||||||
Метод реакційної плавки в короткобарабанній печі порівняно недавно почали застосовувати у ФРН для переробки багатих свинцевих концентратів, що містять не менше 65-75% Pb, та деяких напівпродуктів свинцевого виробництва.
Метод плавки в короткобарабанних печах застосовують на заводі в Окер (ФРН), де є 4 такі печі, в НДР, на декількох заводах ПНР і на деяких європейських заводах. Іноді барабанну піч конструктивно значно змінюють (подовжують) та називають піччю Дершля.
Для вивчення фізико-хімічних основ процесу прямого відновлення свинцю у ФРН були проведені дослідні плавки спеціально підготовленої у стехіометричній пропорції суміші PbS, PbO та PbSО4.
На основі проведеної роботи було зроблено такі висновки;
1) в результаті нагрівання суміші PbS - PbO протікає реакція PbS + 2РbO = 3Рb + SO2 при температурі 920 ° С, при цьому тиск SO2 досягає 1 ат (1 * 10-5 н).
2) значна швидкість реакції між PbS, з одного боку, і PbO або PbSО4, з іншого, досягається лише після доведення до рідкого стану відповідних сумішей;
3) найвища швидкість реакції в обох випадках досягається при 920 ° С; при цій температурі та тиску SO2 1 ат (1 * 10-5 н) інтенсивно виділяється металевий свинець.
Таким чином, дослідниками було встановлено, що реакційну плавку слід проводити за більш високої температури.
Для підготовки концентрату до плавки доцільно піддавати його одноступінчастого агломеруючого випалу з можливо меншою кількістю добавок для того, щоб співвідношення PbS-PbO-PbSО4 в агломераті знаходилося в межах, необхідних для реакційної плавки.
Агломеруючий випал можна проводити або з просмоктуванням повітря зверху вниз, або з подачею повітря під тиском знизу вгору. Останній спосіб має ряд переваг, особливо при переробці свинцевих багатих концентратів.
При агломеруючому випаленні було отримано такі результати:
Короткобарабанна піч є сталевим клепаним кожухом, футерованим високоглиноземистою цеглою складу, %: 65-70 Аl2О3; 20-25 SiО2; 3TiO2; 5Fе2О3; 0,5СаО. Товщина футерування 250 мм. Між кожухом печі та вогнетривкою футеровкою знаходиться утрамбований шар пластичної глини товщиною 50 мм на випадок розширення футерування при її нагріванні.
Пекти приводиться в обертання електродвигуном з контактними кільцями трифазного струму, 1000-500 об/хв. Потужність електродвигуна 9 квт.
Загальний вид печі представлено на рис. 76 а розрізи - на рис. 77.
Основні дані короткобарабанної печі
Пекти опалюється буровугільним пилом. Для покращення процесу горіння палива в піч вводять первинне та вторинне повітря. З пічних газів можна витягти до 50% сірки у вигляді сірчаної кислоти. Теплоту газів використовують у котлі-утилізаторі: на 1 г пиловугілля одержують 2-2,5 г пари. Після казана гази фільтрують у мішкових фільтрах.
Процес плавки періодичний. Шихту завантажують у піч або малими порціями, щоб не надто знизити температуру, після чого піч швидко нагрівають до температури інтенсивного перебігу реакцій (1100° С), або все потрібне на операцію кількість завантажують відразу на шар рідкого свинцю або шлаку, залишений у печі від минулої плавки. Ванна нагрівається полум'ям та теплом футерування.
Пекти може обертатися в двох протилежних напрямках зі швидкістю 0,5-1,0 об/хв, що сприяє хорошому контакту матеріалів і продуктів плавки і прискорює процес. Під час плавки підтримується температура; полум'я вугільного пилу 1600 ° С, внутрішньої стінки футеровки 1100 ° С, топкового газу 1200 ° С. Полум'я змінює напрямок в печі, і гази, що відходять, виходять з неї через верхню частину цього ж отвору. Навпроти отвору топки є завантажувальне вікно, яке зазвичай закрите.
До кінця плавки її продукти (свинець, шпейза, шлак) добре поділяються по щільності печі з глибокої ванною і випускаються окремо.
Частина тепла гарячих газів печі використовується в утилізаторі для виробництва пари. Можна утилізувати сірку для виробництва сірчаної кислоти у розмірі -50%. Флюсів для плавки не потрібно, а капітальні витрати на будівництво заводу за цим способом нижчі, ніж витрати за методом шахтної плавки.
Винахід відноситься до кольорової металургії, а саме до плавильних агрегатів для переробки (переплаву) відходів кольорових металів, зокрема для переплаву вторинних алюмінієвих брухтів і алюмінієвих відходів сплавів в зливки і чушки. Пекти може застосовуватися для рафінування, отримання сплавів, усереднення хімічного складу брухту.
Відомо пристрій обертової металургійної плавильної печі для переплавлення металу (патент РФ №2009423 C1), що є аналогом винаходу.
Також як і пропонований винахід, аналог містить циліндричний корпус, завантажувальний отвір, пальник, льотку для випуску розплаву металу та льотку для зливу шлаку.
1. Складність завантаження, що викликана необхідністю використання спеціального розливного крана, та складність здійснення процесу розливу металу з печі на розливну машину, що вимагає наявності проміжного розливного ковша.
2. Відсутність системи пилогазоочищення, яка б зменшувала шкідливий вплив при плавці печі на зовнішнє середовище.
Відомо також пристрій обертової металургійної плавильної печі для переробки відходів кольорових металів (патент РФ №2058623), що є аналогом винаходу.
Описана в патенті піч містить, як і пропонована, циліндричний корпус, пристрій для пальника, завантажувальний отвір, льотку для зливу розплаву металу.
Недоліками цієї печі є:
1. Розташування льотки для випуску розплаву металу і льотки для зливу шлаку з торця печі ускладнюють процес подачі металу на розливну машину, так як при цьому необхідна наявність проміжного ковша.
2. Розташування завантажувального отвору на циліндричній частині печі ускладнює її конструкцію, оскільки необхідно передбачити спеціальний ущільнювальний пристрій у кришці отвору завантаження, тому що піч обертається.
3. Відсутність системи пилогазоочищення, яка б зменшувала шкідливий вплив на довкілля при плавці.
4. Відсутня теплоізоляція, яка б зменшувала втрати тепла у навколишнє середовище.
Зважаючи на наявність зазначених вище недоліків, піч не може вирішити поставлене технічне завдання.
Найбільш близьким аналогом (прототипом) по відношенню до заявляється плавильної печі є плавильна піч, що обертається для переробки відходів кольорових металів (патент РФ №2171437), що містить, як і заявляється піч, циліндричний корпус, пальниковий пристрій, завантажувальний отвір, льотку для. Прототип печі, що заявляється, має наступні недоліки:
1. Пекти не має швидкозмінної легеневої цегли, яка дозволяє проводити швидкий ремонт у разі її зносу.
2. Відсутність системи пилогазоочищення, яка б зменшувала шкідливий вплив на довкілля.
3. Відсутня теплоізоляція, яка б зменшувала втрати тепла у навколишнє середовище.
Зважаючи на наявність зазначених вище недоліків, піч не може вирішити поставлене технічне завдання.
Завданням винаходу є створення обертової барабанної плавильної печі простої конструкції для переробки (переплаву) відходів кольорових металів, зокрема, для переробки алюмінієвих брухтів, що дозволяє знизити викиди шкідливих газів в атмосферу, зменшити втрати тепла в навколишнє середовище, а також збільшити термін. Точніше сказати, створення барабанної плавильної печі, що обертається, яка в процесі плавки обертається відносно горизонтальної осі в обидві сторони на кут 105° за допомогою електричного приводу.
Технічний результат - розроблена піч є простий за конструкцією, що має великий термін експлуатації, що дозволяє: використовувати алюмінієву стружку, алюмінієвий брухт, знизити втрати тепла в навколишнє середовище за рахунок теплоізоляції кожуха печі та торцевих стінок, вести процес переплаву на штучній та природній тягі. що робить його екологічно чистим, крім того, здійснювати в процесі плавки обертальні рухи щодо горизонтальної осі в обидві сторони на кут 105° за допомогою електричного приводу.
Зазначений технічний результат досягається за рахунок того, що в барабанну плавильну піч, що обертається, для переробки відходів кольорових металів, що містить циліндричний корпус, пальниковий пристрій, завантажувальний отвір (вікно), льотку для зливу розплаву металу згідно пропонованого винаходу, введений теплоізоляційний шар, що складається з трьох листів гнучкого теплоізоляційного скловолокнистого мулітокремнеземистого картону і шару шамотного легковаги, на який набивається шар футеровки з мулітової безсадкової набивної маси, як пальникового пристрою використовується газова чотиризмішувальна інжекційна прямокутна пальник, в якій в нижній 0,7 метра, а верхньому ряду знаходяться два змішувачі з дванадцятьма ребрами в кінці змішувача на внутрішній стороні, які при горінні газоповітряної суміші мають полум'я довжиною 2,5 метра, при цьому введений механізм повороту щита пальника, крім того, піч виконана з можливістю роботи на природній і штучної тязі з системою пилогазоочищення для досягнення екологічно чистого процесу, в яку входять: камера змішування, димосос, агрегат пилогазоочищення та картриджний фільтр, більше того, піч у процесі плавки за допомогою приводного механізму здійснює обертальні рухи щодо горизонтальної осі в обидві сторони на кут 105° .
Введений теплоізоляційний шар, що складається з трьох листів гнучкого теплоізоляційного скловолокнистого муллітокремнеземистого картону і шару шамотного легковаги дозволяє знизити втрати тепла в навколишнє середовище, а також дозволяє додатково зберігати температуру металу в барабанної плавильної печі, що коливається від металів, для переробок. Термін служби печі збільшується через використання мулітокорундової набивної маси, яка має високу вогнетривкість та стійкість.
Більш того, пропонована газова чотиризмішувальна інжекційна прямокутної форми пальник містить стабілізуючий полум'я тунель, вогнетривку набивну масу, чотири змішувачі, об'єднаних загальною зварною газорозподільною камерою, в кожному змішувачі просвердлено чотири сопла під кутом 26 градусів до їх осей, трубу діаметром 62×10 мм і довжиною 300 мм, містять у нижній частині пристрою для остаточного перемішування газоповітряної суміші, що складається з розсікача, виконаного у вигляді конуса, диска, втулки та перфорованої напівсфери, а верхні змішувачі являють собою трубу діаметром 90×10 мм, при цьому змішувачі, деталі до змішувачів і литий тунель, що стабілізує полум'я, одягнений на об'єднувальну змішувачі газорозподільну камеру і на кожух пальника, виготовлені з жаростійкого чавуну ЧЮХШ. Стабілізуючий полум'я тунель має похилу перегородку, яка дозволяє отримати від нижніх змішувачів з перфорованою півсферою полум'я, що плавить шихту, що знаходиться ближче до пальника, а від двох верхніх змішувачів полум'я, що плавить шихту, що знаходиться в середині печі і ближче до дальньої. Жаростійкий чавун, що використовується як матеріал для виготовлення змішувачів, деталей до змішувачів і литого полум'я тунелю, що стабілізує, дозволяє збільшити термін служби пальника і, природно, печі. Номінальна теплова потужність пальника 1,0 МВт.
Разом з тим в конструкцію печі введений механізм повороту щита пальнику, що складається з: колони, всередині якої розміщений вал, з можливістю повороту на кут 100° від гідроциліндра, при цьому на валу жорстко закріплений кронштейн з привареним до нього патрубком, по якому подається з газопроводу газ у газовий чотиризмішувальний інжекційний пальник, крім того, на кінці кронштейна приварений щит з пальником. Введений у конструкцію печі механізм повороту пальникового щита дозволяє поліпшити умови праці персоналу, що обслуговує піч. Дуже важливим фактом є те, що механізм повороту пальникового щита дозволяє швидко без розбирання печі замінити пальник, що зносився, крім того, через вікно, в яке вставляється пальник виробляти легування, рафінування рідкого сплаву, а також проводити обробку флюсами. Крім того, для збільшення продуктивності печі, збільшення обсягу випуску металу можна робити завантаження шихти в піч через вікно для пальника (при відведеному пальнику) за допомогою віброзавантажувальної машини.
При цьому барабанна плавильна піч, що обертається, для переробки відходів кольорових металів виконана з можливістю роботи на природній і штучній тязі з системою пилогазоочищення, причому в агрегаті пилогазоочищення проводиться очищення від шкідливих речовин, що містяться в димових газах, а також від великого і середнього пилу. від дрібного пилу. Картриджний фільтр має такі характеристики; продуктивність по газу, що очищається 11000 м 3 /год; кількість фільтрувальних елементів 11 штук; кількість клапанів продування 6 штук; товщина теплоізоляції 30 мм; ступінь очищення – 96%; габарити 2800х2000х3400 мм. Робота на природній тязі проводиться у разі ремонту окремих агрегатів системи пилогазоочищення.
Введення в конструкцію печі перерахованих вище пристроїв, матеріалів тощо. забезпечує вирішення поставленого завдання.
Слід зазначити, що завантажувати брухт (припустимо алюмінієвий) в піч для плавки необхідно подрібненим на подрібнювачі (шредері) і магнітну сепарацію, що пройшли (для відділення чавуну і сталі у вигляді втулок, вкладишів, штовхачів, шпильок, пальців і т.д., які знаходяться у моторному ломі). У конструкторській частині заявки на винахід зображено:
на фіг.1 - вид печі збоку та з боку пальника;
на фіг.2 - футерування печі;
на фіг.3 - газовий інжекційний пальник;
на фіг.4 - розріз А-А газового інжекційного пальника;
на фіг.5 - агрегат пилогазоочищення;
на фіг.6 - картриджний фільтр;
на фіг.7 - вид печі в плані з розливним та пилогазоочисним обладнанням.
Пропонована барабанна плавильна піч, що обертається, далі піч, для переробки відходів кольорових металів, в основному алюмінієвих брухтів складається з циліндричного кожуха 1, звареного зі сталевого листа товщиною 8 мм. Торцеві стінки 2 кожуха 1 відокремлені і кріпляться двадцятьма чотирма болтами 3, двадцятьма чотирма гайками 4 і двадцятьма чотирма пружинними шайбами 5 фіг.1. У циліндричній частині кожуха 1 виконано завантажувальне вікно 6, через яке проводиться завантаження шихти віброзавантажувальної машиною 7 фіг.1, 7. Випуск розплавленого металу проводиться через льотку 8, розташовану в нижній торцевій стінці печі 2. Літка 8 виконана в швидкозмінній літковій цеглі (не показаний), яка дозволяє проводити швидкий ремонт у разі його зносу. Ремонт проводиться протягом 15-20 хвилин, при цьому футерування печі не розбирається.
До кожуха 1 печі кріпляться два литі опорні кільця 9. Кожне опорне кільце 9 має гладку опорну поверхню. Кожух печі 1 в горизонтальному положенні вільно лежить на чотирьох напрямних роликах 10. Напрямні ролики 10 мають вісь 11 і закріплені в чотирьох литих кронштейнах 12, які змонтовані на опорах 13 литих кронштейнів 12, що кріпляться до рами 14 печі. На одній осі 11 поруч із напрямним роликом 10 закріплено зубчасте колесо 15, яке входить у зачеплення із зубчастим колесом 16 приводу. Рама печі 14 має внизу сталеві опори 17, на яких і стоїть піч на бетонній підлозі 18 ливарного цеху. Сталеві опори 17 закріплені в бетонній підлозі 18 фундаментними болтами (не показано). Привід плавильної печі електричний і включає: зубчасте колесо 16 приводу, муфту 19, черв'ячний редуктор 20 і електродвигун 21. При завантаженні плавильної печі шихтою робоче вікно 6 знаходиться збоку, під час плавки - вгорі. Пекти в процесі плавки за допомогою електричного приводу здійснює обертальні рухи щодо горизонтальної осі в обидві сторони на кут 105°. При цьому покращується тепловіддача від футерування металу, крім того, прискорюються процеси модифікування, обробки флюсами та перемішування металу в печі. Крім того, для збільшення продуктивності печі, збільшення обсягу випуску металу можна проводити завантаження шихти в піч через вікно для пальника (при відведеному пальнику) за допомогою другої віброзавантажувальної машини 7.
Пекти в торцевій стінці 2 кожуха 1 має пальниковий пристрій. Як пальникового пристрою використовується газовий чотиризмішувальний інжекційний прямокутний пальник 22, далі пальник, в якій в нижньому ряду розміщені два змішувачі з перфорованою напівсферою, що дають полум'я довжиною 0,7 метра, а у верхньому ряду знаходяться два змішувача з дванадцятьма ребрами в кінці кожного змішувача внутрішній стороні, які при горінні газоповітряної суміші мають полум'я завдовжки 2,5 метри. Більш того, пропонована пальник містить стабілізуючий полум'я тунель 23, вогнетривку набивну масу 24, чотири змішувача 25, об'єднаних загальною зварною газорозподільною камерою 26, в кожному змішувачі 25 просвердлено чотири сопла 27 під кутом 26 градусів до їх осей, верхній частині трубу 28 діаметром 62×10 мм і довжиною 300 мм фіг.3, 4. Кожен нижній змішувач містить 25 в нижній частині пристрій для остаточного перемішування газоповітряної суміші, що складається з розсікача 29, виконаного у вигляді конуса, диска 30, втулки 31 і перфорованої напівсфери 32, а верхні змішувачі 25 є трубу діаметром 90×10 мм. Розсікач 29 має периферійні отвори під кутом 28 градусів до осі змішувача 25 для проходження по них газоповітряної суміші з камери попереднього змішування 33, крім того, диск 30 має в центрі отвір, перфорована напівсфера 32 має обідок для фіксації, отвори діаметром 5 нею просвердлені в різні боки у шаховому порядку. До торця газорозподільної камери 26 приварений зварний сталевий кожух 34, який служить для набивання пальника вогнетривкою набивною масою 24. Газ в газорозподільну камеру 26 подається по штуцеру 35. 25 з перфорованою напівсферою 32 полум'я, що плавить шихту, що знаходиться ближче до пальника, а від двох верхніх змішувачів полум'я, що плавить шихту, що знаходиться в середині печі і ближче до далекої від пальника 22 торцевої стінки 2. При цьому змішувачі 2. стабілізуючий полум'я тунель 23, одягнений на об'єднуючу змішувачі газорозподільну камеру 26 і на сталевий кожух 34 пальника 22, виготовлені з жаростійкого чавуну ЧЮХШ. Жаростійкий чавун дозволяє збільшити термін служби пальника та, природно, печі.
У конструкцію печі введений механізм повороту щита пальника 37, який являє собою круглу сталеву пластину діаметром 420 мм і товщиною 8 мм фіг.1. У пальниковий щит 37 вварена по центру пальник 22. До фундаменту чотирма анкерними болтами (не показані) кріпиться колона 38 механізму повороту пальникового щита 37. У колоні 38 повертається на кут 100° від гідроциліндра 39 вал до 40 с закріплений ньому патрубком 42, яким подається з газопроводу 43 газ у пальник 22. Гідроциліндр 39 жорстко закріплений на опорі 44, а його шток 45 шарнірно з'єднаний з тягою 46, яка приварена до кронштейна 41. До кронштейна 41 приварений гор. 47 подається в пальник 22, де згоряє, а димові гази, що утворюються в процесі плавки, видаляються через зонд 48 систему пилогазоочищення. Істотно відзначити, що на вигляді збоку (на фронтальному) механізм повороту щита пальника 37 не показаний фіг.1. Введений у конструкцію печі механізм повороту пальникового щита дозволяє поліпшити умови праці персоналу, що обслуговує піч. Дуже важливим фактом є те, що механізм повороту пальникового щита 37 дозволяє швидко без розбирання печі замінити пальник, що зносився, крім того, через вікно, в яке вставляється пальник виробляти легування, рафінування рідкого сплаву, а також проводити обробку флюсами.
Пекти футерується шамотною легковагою цеглою марки ШЛ 0,9 клин ребровий виріб №44, 45.
В якості сполучної речовини застосовується вогнетривкий розчин, що складається з вогнетривкої глини (20%), шамотного порошку (75%), рідкого скла (3%) та фоскону (алюмохромофосфатна суміш, 2%) фіг.2. Товщина швів 1-2 мм, термокомпенсаційні шви не викладаються. Для футеровки кожух 1 знімається з катків 10, ставиться у вертикальне положення, відгвинчується одна торцева стінка 2. Спочатку на кожух 1 укладається теплоізоляційний шар, що складається з трьох листів гнучкого теплоізоляційного скловолокнистого муллитокремнеземистого картону 49 0. Введений теплоізоляційний шар, що складається з трьох листів гнучкого теплоізоляційного скловолокнистого муллитокремнеземистого картону 49 і шару шамотного легковаги 50, дозволяє знизити втрати тепла в навколишнє середовище, а також дозволяє додатково зберігати температуру металу в печі. На шар шамотного легковаги 50 набивається за шаблоном шар футеровки з мулітової безсадкової набивної маси 51. Теплоізоляційний шар, що складається з трьох листів гнучкого теплоізоляційного скловолокнистого муллитокремнеземистого картону 49, укладається на вогні амотного порошку 62%, рідкого скла 5%, фоскону. Стійкість футерування з мулітової безусадкової набивної маси 51 порівняно велика - понад 690 плавок. Термін служби печі збільшується через використання мулітової безсадкової набивної маси, яка має високу вогнетривкість і стійкість.
Пекти виконана з можливістю роботи на природній та штучній тязі з системою пилогазоочищення для досягнення екологічно чистого процесу. Система пилогазоочищення двоступінчаста. У перший щабель входять: камера змішування 52, димосос 53, агрегат пилогазоочищення 54. У другий ступінь - картриджний фільтр 55. Робота на природній тязі проводиться у разі ремонту окремих агрегатів системи пилогазоочищення. Для розведення димових газів повітрям цеху з метою зниження температури до 150-170°C перед подачею в димосос 53 встановлюється камера змішування 52, яка має два шибери: шибер 56 регулює тягу (розрядження в печі), шибер 57 регулює подачу цехового повітря. У системі пилогазоочищення встановлений димосос ДН-9у поз.53, який подає розведені повітрям димові гази в агрегат пилогазоочищення 54. Агрегат пилогазоочищення 54 являє собою збірний сталевий циліндричної форми корпус 58, в нижній частині якого є поворотна решітка завантажувальна 59 з. Вище завантажувальної решітки 59 розташований завантажувальний патрубок 60. У верхній частині циліндричного корпусу 58 розміщені рукавні фільтри, що обертаються, які вловлюють пилоподібні частинки з димових газів (не показані). Вгорі агрегату пилогазоочищення 54 розміщений привід обертання рукавних фільтрів, що складається з електродвигуна 61, редуктора черв'ячного 62 і тарілки 63.
У верхній частині циліндричного корпусу 58 на рамі 64 розміщена повітродувка 65 з електродвигуном, обслуговуюча площадка 66 спирається на чотири опори 67 і має зліва сходи 68. Відпрацьований адсорбент і пил збираються в конусній частині 69 циліндричного корпусу 58. 54 через патрубок 70. Принцип роботи агрегату пилогазоочищення 54 полягає в наступному: з печі димові гази нагнітаються димососом ДН-9у поз.53 в патрубок 70 і під тиском проходять шар адсорбенту, при цьому утворюється «киплячий шар», в результаті чого що знаходяться в димових газах, адсорбуються гашеним вапном, селікагелем та активованим вугіллям. Після очищення димових газів від шкідливих речовин вони очищаються від пилу в обертових рукавних фільтрах, що знаходяться у верхній частині циліндричного корпусу 58. Очищені гази повітродувкою 65 нагнітаються в картриджний фільтр 55. Відпрацьований адсорбент вивантажується через нижню горловину . Для видалення пилу на рукавних фільтрах, що обертаються, використовується стиснене повітря тиском 0,6 МПа, який подається від заводської компресорної станції. Основні технічні характеристики агрегату пилогазоочищення:
| - продуктивність по газу, що очищається | 6000 м 3 /годину; |
| - площа поверхні фільтрування | 11,7 м 2; |
| - кількість рукавних фільтрів | 7 шт; |
| - Товщина шару адсорбенту | 0,35 м; |
| - ступінь очищення фтористого водню | 62%; |
| - ступінь очищення по окису міді | 84%; |
| - ступінь очищення по окису вуглецю | 86%; |
| - ступінь очищення по окису азоту | 84%; |
| - ступінь очищення по окису алюмінію | 82%; |
| - ступінь очищення по пилу | 90%; |
| - температура газу, що очищається | від 20 до 100°C; |
| - температура зовнішньої поверхні апарату | від 45 до 60°C; |
| - рівень звуку не більше | 80 ДБА. |
Другий ступінь очищення від пилу включає картриджний фільтр 55. Картриджний фільтр 55 зварений з листової сталі, має корпус 72, всередині якого розміщені 11 картриджі (не показані) для уловлювання дрібного пилу. До корпусу 72 картриджного фільтра 55 в нижній частині кріпиться бункер 73 для збору дрібного пилу, а для видалення дрібного пилу з бункера 73 передбачений шнековий транспортер 74. У бункері 73 є два лючки 75. Корпус 72 картриджного опору 5 76, збоку корпусу 72 розташований вхідний патрубок 77, а з торцевої сторони корпусу 72 приварений вихідний патрубок 78. Пил з картриджів видаляється імпульсом стисненого повітря тиском 6 ати, що подається від компресорної станції по трубі в шість клапанів про. ремонту картриджного фільтра передбачена нижня 80 і верхня 81 обслуговуючі майданчики та сходи 82. Картриджний фільтр 55 має такі технічні характеристики; продуктивність по газу, що очищається 11000 м 3 /год; кількість фільтрувальних елементів 11 штук; кількість клапанів продування 6 штук; товщина теплоізоляції 30 мм; габарити 2800х2000х3400 мм. Ступінь очищення – 96%.
Принцип роботи картриджного фільтра 55 заснований на уловлюванні пилу картриджами при проходженні через них димових газів. При осадженні пилу пори у картриджах поступово зменшуються. Основна маса пилу не проникає в картриджі, а осідає на них.
У міру збільшення товщини шару пилу на поверхні картриджів зростає опір руху димових газів і знижується пропускна здатність картриджного фільтра 55, щоб уникнути чого передбачена регенерація запилених картриджів імпульсом стисненого повітря. Очищені димові гази після проходження картриджного фільтра 55 надходять у димову трубу 83. Істотно відзначити, що піч може працювати як на штучній тязі, так і на природній тязі. За парасолькою 48 газохід 84 роздвоюється: одна гілка 85 (робота на природній тязі) має два шибери 86, 87 і йде на димову трубу 83, інша - на камеру змішування 52, димосос 53, агрегат пилогазоочищення 54 і, далі, на диму 8 фіг.7. Гілка боровка, що йде до димососу, має перед димовою трубою 83 шибер 88. Регулювання шиберами проводиться не так часто, тому для їх обслуговування використовуються приставні сходи. Виплавлений метал розливається з печі по поворотному жолобі 89 у виливниці, закріплені на розливу каруселі 90. Пекти працює на природній тязі наступним чином.
Пекти після футеровки прожарюється. Подрібнена на шредері шихта проходить магнітну сепарацію і подається в віброзавантажувальну машину 7, при цьому перемикач переміщається рейковим шляхом 91 до печі та її лоток входить у робоче вікно 6 печі. Включається механізм вібрації віброзавантажувальної машини 7 і шихта по лотку падає попередньо прожарену піч. Після завантаження шихти віброзавантажувальна машина 7 подається рейками 91 назад, а піч повертається у вихідне положення. Для збільшення продуктивності печі, збільшення обсягу випуску металу можна проводити завантаження шихти в піч через вікно для пальника (при відведеному пальнику) за допомогою другої віброзавантажувальної машини 7 одночасно. При цьому шибери 86 та 87 на газоході 85 відкриті, а шибери 56, 57, 88 закриті. Полум'я пальника 22 нагріває брухт у печі до температури плавлення. Метал плавиться та накопичується в печі. Після повного розплавлення завантаженого в піч брухту, пальник 22 плавильником металу відводиться, закидається в піч через вікно, де знаходився пальник, флюс, після обробки флюсом рідкого металу і підтвердження лабораторією спектрального аналізу марки одержуваного сплаву, відкривають льотку 8 і ж , заповнюючи виливниці, що знаходяться на розливу каруселі 90. Після розливання рідкого металу, піч повертають і по носінню робочого вікна 6 шлак скачують в шлаковню 92.
При роботі печі на штучній тязі, коли шибери 86, 87 на газоході 85 закриті, а шибери 56, 57 і 88 відкриті, продукти горіння, пройшовши камеру змішування 52, розводяться в ній повітрям цеху, далі димососом 53 подаються в агрегат пилу. Димові гази проходять в них очищення від шкідливих сполук в «киплячому шарі», а в рукавних фільтрах, що обертаються, відбувається їх очищення від великого і середнього пилу. Далі повітродувка 65 подає їх в корпус 72 фільтра картриджного 55, в якому вони очищаються від дрібного пилу і видаляються в димову трубу 83.
Робота печі на природній тязі здійснюється у разі, якщо дозволяють розміри санітарно-захисної зони підприємства, а також під час проведення ремонтно-профілактичних робіт системи пилогазоочищення.
Отже, пропонована піч є простою за конструкцією, використовується для переробки (переплаву) відходів кольорових металів, зокрема для переробки алюмінієвих брухтів, введені в конструкцію елементи, пристрої дозволяють знизити викиди шкідливих газів в атмосферу, зменшити втрати тепла в навколишнє середовище, а також збільшити термін її експлуатації.
1. барабанна плавильна піч, що обертається, для переробки відходів кольорових металів, що містить циліндричний корпус, пальниковий пристрій, завантажувальне вікно, льотку для зливу розплаву металу, що відрізняється тим, що вона забезпечена пальниковим щитом з механізмом його повороту, приводним механізмом для забезпечення обертального руху печі осі в обидві сторони на кут 105° і теплоізоляційним шаром, що складається з трьох листів гнучкого теплоізоляційного скловолокнистого муллитокремнеземистого картону і шару шамотного легковаги, на який набитий шар футеровки з муллітової безсадкової набивної маси, при цьому гор ялинки, в якій у нижньому ряду розміщені два змішувачі з перфорованою півсферою, що забезпечують полум'я довжиною 0,7 метра, а у верхньому ряду знаходяться два змішувача з дванадцятьма ребрами в кінці змішувача на внутрішній стороні, що забезпечують полум'я довжиною 2,5 метра, при цьому піч виконана з можливістю роботи на природній та штучній тязі з системою пилогазоочищення, що включає камеру змішування, димосос, агрегат пилогазоочищення та картриджний фільтр.
2. Пекти за п.1, що відрізняється тим, що механізм повороту щита пальнику містить колону, всередині якої розміщений вал, з можливістю повороту на кут 100° від гідроциліндра, жорстко закріплений на валу кронштейн з привареним до нього патрубком для подачі з газопроводу газу в газовий чотиризмішувальний інжекційний пальник і приварений на кінці кронштейна пальниковий щит, при цьому механізм повороту щита пальника виконаний з можливістю завантаження шихти в піч через вікно для пальника при відведеному пальнику за допомогою віброзавантажувальної машини.
3. Пекти за п.1, яка відрізняється тим, що газова чотиризмішувальна інжекційна прямокутної форми пальник містить стабілізуючий полум'я тунель, вогнетривку набивну масу, чотири змішувачі, об'єднані загальною зварною газорозподільною камерою, в кожному змішувачі просвердлено чотири сопла під кутом причому нижні змішувачі являють собою у верхній частині трубу діаметром 62×10 мм і довжиною 300 мм, а в нижній частині містять пристрій для остаточного перемішування газоповітряної суміші, що складається з розсікача, виконаного у вигляді конуса, диска, втулки та перфорованої напівсфери, а верхні змішувачі являють собою трубу діаметром 90×10 мм, при цьому змішувачі, деталі до змішувачів і литий тунель, що стабілізує полум'я, одягнений на об'єднуючу змішувачі газорозподільну камеру і на кожух пальника, виготовлені з жаростійкого чавуну ЧЮХШ.
4. Пекти за п.1, яка відрізняється тим, що картриджний фільтр виконаний з можливістю забезпечення продуктивності по газу, що очищається 11000 м 3 /год, має 11 фільтрувальних елементів, 6 клапанів продування, товщину теплоізоляції 30 мм, ступінь очищення - 96% і габарити 28 2000х3400 мм.
Схожі патенти:
Винахід відноситься до галузі промислової теплоенергетики і може бути використане для отримання активованого вугілля. Спосіб активування фракціонованих за розміром вугільних частинок здійснюється їх безперервною пересипкою і взаємодією з протиточним смолоскипом згоряння в нахиленому відносно горизонтальній площині охолоджувачі та допалюванням летких речовин та скиданням в атмосферу продуктів згоряння.
Винахід відноситься до похилого реактора, що обертається, для спалювання твердих побутових і промислових відходів і сушіння сипких матеріалів. Реактор містить встановлений на нерухомій опорі з можливістю обертання циліндричний корпус, в нижній частині якого виконано не менше двох отворів для розвантаження матеріалу із заслінками, виконаними з можливістю розкриття у своєму нижньому положенні та закриття у своєму верхньому положенні щодо вертикалі під дією власної ваги при обертанні реактора .
Винахід відноситься до печей для плавки металовмісних відходів та нанесення металевих покриттів термодифузійним методом і може бути використане для вилучення кольорових металів із сумішей та оксидів та обробки поверхонь деталей.
Винахід відноситься до технології випалу будівельних матеріалів та може бути використане при виробництві керамзиту. Спосіб випалу керамзиту в печі, що обертається, включає завдання необхідних значень температури керамзиту в точці, відповідної кінці зони нагріву, і температури в точці, що відповідає середині зони спучування, визначення температури в точці, відповідної кінця зони нагріву, і температури в точці, визначення різниці між необхідним і наявним значенням температури керамзиту в точці, що відповідає кінцю зони нагріву, формування в функції величини різниці цих температур керуючого впливу на привід стрічкового живильника, визначення різниці між необхідним і наявним значенням температури керамзиту в точці, що відповідає середині функції величини різниці цих температур керуючого впливу на пальник печі, додатково задають необхідне значення температури керамзиту в точці, що відповідає кінцю зони сушіння, визначають температуру в точці, що відповідає кінцю зони сушіння, визначають різницю між необхідним і наявним значенням температури керамзиту в точці, сушіння, формують функції величини різниці цих температур керуючий вплив на привід обертання печі. Винахід відноситься до пристрою для випалу керамзиту. Технічний результат - підвищення якості керамзиту, в тому числі його міцності, скорочення кількості технологічного відходу при виробництві керамзиту, стабілізація процесу випалу. 2 н.п. ф-ли, 2 іл.
Винахід відноситься до конструкції льотки доменної печі для чавуну. Пристрій містить жароміцну цеглу, розташовані вздовж внутрішньої сторони кожуха печі, циліндричний корпус, що проходить через кожух печі і звернений до жароміцних цеглин, і кільцевий ущільнювальний вузол, розташований на кінці корпусу поряд з жароміцними цеглою і містить ущільнення. При цьому ущільнювач корпусу розташований із забезпеченням повітронепроникного ущільнення корпусу по його периферії, а ущільнювач цегли - із забезпеченням повітронепроникного ущільнення цегли по всій периферії між жароміцною цеглою і вузлом ущільнювача. Винахід спрямований на виключення витоку газу при випуску рідкого чавуну. 5 з.п. ф-ли, 8 іл.
Винахід відноситься до похилої роторної печі для переробки алюмінієвих брухтів. Піч містить футерований корпус з опорним кільцем, яке оперто на два ролики, пальниковий щит із закріпленим на ньому газовим інжекційним пальником з одинадцятьма змішувачами, поворотну футеровану чашу з двома футерованими жолобами, привід обертання печі та привід підведення-відведення пальника. Футерований корпус має теплоізоляційний шар, що складається з теплоізоляційного скловолокнистого мулітокремнеземистого фетру та шару шамотного легковаги, на який набитий шар футеровки з муллітокремнеземистої набивної маси з скоринкою гарнісажу. Пальник містить пристрій регулювання витрати повітря, встановлений з нахилом 20° до осі футерованого корпусу з можливістю подачі газу до пальника трубою, привареною до кронштейна, закріпленого на поворотній колоні. Пекти має змонтовану на візку поворотну футеровану чашу з двома футерованими жолобами, причому один з двох футерованих жолобів має знизу прикріплений до нього жолоб, який може переміщатися знизу верхнього для збільшення або зменшення довжини зістикованих жолобів, візок переміщається по рейках до фу електроприводу, поворотну раму, в робочому положенні оперту на передню і задню опори поворотної рами, піч виконана з можливістю роботи на природній та штучній тязі з двоступінчастою установкою пилогазоочищення для досягнення екологічно чистого процесу. Забезпечується збільшення терміну служби печі, зниження втрат тепла та шкідливих викидів в атмосферу. 6 з.п. ф-ли, 12 іл.
Винахід відноситься до обпалювальних печей безперервної дії для термічної обробки матеріалу при контрольованій газовій атмосфері та температурі нагріву в режимі безперервної роботи та постійному перемішуванні матеріалу, зокрема до шнеко-трубчастої печі. Шнеко-трубчаста піч містить теплоізоляційний корпус, електронагрівачі, трубу-реторту, оснащену завантажувальною та розвантажувальною течками, патрубком для подачі/забору повітря та аптейком; шнек, розташований усередині труби-реторти та виконаний з можливістю обертання від електроприводу; газохід, систему пиловловлення та систему КВП, при цьому труба-реторта виконана діаметром в 1,4-2,5 рази більше діаметра шнека з формуванням надшнекового простору всередині труби-реторти. Шнеко-трубчаста піч може бути виконана дво-, три- або чотириступінчастою. Забезпечується можливість обробки як порошкових, так і тонкодисперсних матеріалів з вологістю до 70% абс. і вмістом вигоряються і легколетких компонентів від 5 до 95%, при цьому пиловинос становить ~0,5% від завантаження. 2 зв. та 16 з.п. ф-ли, 4 іл.
Винахід відноситься до плавильної печі, що обертається, для переробки відходів кольорових металів, зокрема алюмінієвого брухту. Піч містить циліндричний корпус, футеровку, що має теплоізоляційний шар, що складається з трьох шарів гнучкого теплоізоляційного скловолокнистого муллітокремнеземистого картону і шару шамотного легковаги, на який набитий шар футеровки з мулітової безсадкової набивної маси з корочею цівих стінках печі, льотку для зливу розплаву металу та льотку для зливу шлаку, і пальниковий пристрій, що відрізняється тим, що пальниковий пристрій виконано у вигляді двох газових інжекційних циліндричних пальників, закріплених у кришках, що закривають завантажувальні отвори, при цьому кожна зі згаданих пальників має дванадцять суміші п'ять з яких забезпечені насадками, розміщені вгорі за місцем встановлення в кришках завантажувальних отворів печі із забезпеченням полум'я довжиною 2,4 м, а сім змішувачів без насадок виконані з можливістю забезпечення при горінні газоповітряної суміші полум'я довжиною 1,5 м, при цьому піч має змонтовані на візку два поворотних футерованих жолоби з привареними футерованими чашами і з можливістю переміщення їх на візку по рейках до льотки для зливу розплаву металу і назад за допомогою електроприводу, а в кожній кришці, що закриває завантажувальний отвір, виконаний газохід, причому піч виконана з можливістю роботи на природною та штучною тягою з двоступінчастою системою пилогазоочищення, що забезпечує екологічно чистий процес і включає камеру змішування, димосос, двосекційний агрегат газоочищення та блок циклонів. Забезпечуються малі втрати тепла, підвищення продуктивності та збільшення терміну експлуатації печі. 4 з.п. ф-ли, 10 іл.
Винахід відноситься до способу первинної обробки сировини, що використовується у технології виробництва фосфорної кислоти. Спосіб включає наступні етапи: (1) первинна обробка сировини, (2) заготівля внутрішньої сфери гранул, (3) формування композитних котунів, (4) відновлення композитних котунів за пічним методом і (5) гідратація та поглинання фосфору. Технічний результат полягає у забезпеченні енергозберігаючого, екологічно безпечного та високоефективного процесу, що дозволяє отримати фосфорну кислоту високої якості. 12 з.п. ф-ли, 20 іл.
Винахід відноситься до барабанної плавильної печі, що обертається, для переробки відходів кольорових металів, зокрема алюмінієвих брухтів. Піч містить циліндричний корпус, пальниковий пристрій, завантажувальне вікно, льотку для зливу розплаву металу, теплоізоляційний шар, що складається з трьох листів гнучкого теплоізоляційного скловолокнистого муллітокремнеземистого картону і шару шамотного легковаги, на який набитий шар футеровки. газової чотиризмішувальної інжекційної прямокутної пальника, в якій у нижньому ряду розміщені два змішувача з перфорованою напівсферою, а у верхньому ряду знаходяться два змішувача з дванадцятьма ребрами в кінці змішувача на внутрішній стороні. Пекти має механізм повороту пальникового щита, з можливістю завантаження шихти в піч через вікно для пальника при відведеному пальнику, приводний механізм для обертання печі щодо горизонтальної осі в обидві сторони на кут 105, систему пилогазоочищення, що містить камеру змішування, димосос, агрегат пилогазоочищення і карт . Забезпечується простота конструкції, зростає термін експлуатації, знижуються викиди шкідливих газів в атмосферу. 3 з.п. ф-ли, 7 іл.