Плавильные и плавильно-раздаточные печи для алюминиевых сплавов

Цветнолитейное производство и литьё алюминиевых сплавов, в частности, невозможно представить себе без плавильного оборудования. Плавильные и плавильно-раздаточные печи для алюминиевых сплавов должны обеспечивать литейные участки качественным расплавом с минимальным расходом энергоресурсов и накладных расходов.

К сожалению, парк печей для плавки алюминиевых сплавов в Украине устарел морально и физически и не обеспечивает высоких экономических и технических показателей.

Так, для примера, плавильно-раздаточная печь для алюминиевых сплавов САТ—0,25 конструкции 60-х годов до сих пор широко распространена на пост советском пространстве. Эта тигельная печь электросопротивления ёмкостью 250 кг по алюминию имеет мощность порядка 50 кВт, питание нагревательных элементов через понижающий трансформатор, электромеханическую систему управления нагревом типа КСП и комплектовалась чугунным тиглем.

Сравним основные рабочие характеристики печей типа САТ — 0,25 и современных электрических тигельных печей (Табл. 1).

Таблица 1. Рабочие характеристики печей

Несложно подсчитать, что только при снижении потребления эл. энергии можно получить экономию порядка 5000 грн в месяц (при ежемесячной производительности порядка 10 тн. литья — работа в одну смену) при этом увеличив производительность на 50%. Такие современные печи окупаются в среднем за 3-6 месяцев.

Накопленный нашей компанией опыт в литейном производстве позволяет нам предложить отечественным предприятиям различные варианты современных плавильных и плавильно-раздаточных печей на участки литья алюминиевых сплавов. Ниже представлены несколько типовых вариантов замены старого оборудования:

1. Печи плавильно-раздаточные тигельные электрические производства «САС инженерная компания»

Рис. 1 Печь (на фотографии со снятой верхней крышкой, воротником и защитным кожухом токовводов)

I. Описание Тип печи: стационарная тигельная печь электросопротивления для плавки алюминиевых сплавов. Тигель: ёмкостью 200-350 кг по алюминию. Мощность печи: до 75 кВт. Габаритные размеры печи: ширина 1500 мм, глубина 1280 мм, высота 1280 мм. Вес печи (без тигля) — до 500 кг. Особенности конструкции: съёмная верхняя плита печи для свободного доступа к нагревательным элементам и тиглю печи; теплоизоляция из лёгких малоинерционных волокнистых материалов. II. Рабочие характеристики: 1. Скорость плавки (средняя) — 60 кг по алюминию в час. 2. Удельный расход эл. энергии — 0,6 — 0,8 кВт*ч на кг годного сплава. III. Нагревательные элементы для тигельной печи представляют собой полный комплект из рабочих нагревательных элементов. Каждый нагревательный элемент представляет собой навитую спираль из сплава высокого электросопротивления Резистом Р145 (Франция). Таблица 2. Основные характеристики комплекта нагревательных элементов для плавильной печи Наименование Значение Материал спиралей «Резистом Р145» производство фирмы “Rescal” Франция Расчётная мощность общая печи, кВт до 75 кВт Подключение «звездой» (220В на каждой фазе)

IV. Система управления для электрической тигельной печи представляет собой шкаф управления (исполнение 37.363-00.00.006), который предназначен для регулирования температуры в печи электросопротивления по ПИД (пропорционально-интегрально-дифференцированному) закону регулирования согласно заданной оператором температуре.

Рис. 2 Система управления для электрической тигельной печи (шкаф управления)

Таблица 3. Основные характеристики шкафа управления (исполнение 37.363-00.00.006)

2. Печи плавильно-раздаточные бестигельные электрические разработанные «САС инженерная компания» серии МН600

I. Назначение

Современные электрические бестигельные плавильно-раздаточные печи для алюминиевых сплавов серии MH600 разработанные «САС инженерная компания» предназначены для плавки и передержки алюминиевых сплавов. Конструкция печи позволяет вести непрерывную разливку жидкого металла и осуществлять наплавку шихты одновременно.

Печи серии МН600 предназначены для комплектации кокильных участков; машин литья под давлением, как с ручной, так и с автоматическим забором расплава; при литье в песчаные формы и других специальных способов литья, например технологии Conticast.

Конструкция новых печей базируется на самых современных технологических решениях и опыте наших предприятий. В отличии от известных мировых аналогов: Nippon (Япония), Marconi (Италия), Thermtronix (Канада) разработанные печи работают на электричестве.

"САС инженерная компания" надеется, что разработанные печи с успехом заменят морально устаревшие электрические и газовые печи для плавки и передержки алюминия, что позволит украинским производителям литья и производителям сплавов снизить эксплуатационные затраты и улучшить качество продукции.

Данная плавильно-раздаточная печь эффективно и экономически оправдано заменяет систему из двух печей: тигельной наклонной плавильной и тигельной стационарной раздаточной.

II. Конструкция. Основные блоки

Рис. 3: Схема печи

• Плавильный блок совмещён с блоком прогрева шихты. Загрузка шихты боковая. Выполнен монолитной набивной футеровкой.

• Блок накопитель ванного типа с раздаточным окном под ручную разливку или автоматический заливщик. Выполнен монолитной набивной футеровкой.

• Опционный блок фильтрации расплава оснащен двойной системой фильтрации на базе фильтрационных элементов DBF и CFF.

• Блок нагрева совмещен с крышкой печи и снабжен пневмоприводом (опционно). Нагревательные элементы (спирали) из современного сплава сопротивления Resistohm P140 (Франция) размещены на керамических трубках, чем достигаются наилучшие характеристики передачи тепла.

• Система управления электропечью обеспечивает независимую работу 2-х тепловых зон печи: ванну с расплавом и плавильную камеру. Для точной регулировки температуры расплава в печи предусмотрена погруженная в расплав термопара.

Таблица 4. Основные характеристики системы управления

III. Основные рабочие характеристики плавильно-раздаточной печи МН-600-60

Таблица 5. Рабочие характеристики

IV. Конструкция данной печи защищена Патентом Украины

Рис. 4 Плавильно-раздаточная бестигельная печь серии МН600

V. Среди основных преимуществ новых печей серии МН

- Улучшенное качество сплава (минимизация неметаллических включений, сниженное содержание железа и магния, низкий уровень водорода).

Достигается за счёт применения:

• технологии «сухого пода»,

• минимальной температуры расплава в плавильной камере,

• системы непрерывной фильтрации и обработки флюсами всего объёма расплава.

Так, например, эффективность фильтрации зависит от скорости движения расплава при прохождении через фильтр. При постоянной разливке с небольшой скоростью расплава эффективность максимальна. В плавильных агрегатах с периодической разливкой (тигельные наклоняемый печи, отражательные наклоняемый печи и т.п.) темп разливки большой, поэтому для получения высокой эффективности фильтрации необходимо применять фильтры с большой площадью, что в большинстве случаев экономически неоправданно. Так, для примера, средняя скорость разливки расплава из тигельной наклоняемой печи составляет порядка 50-200 кг/мин, а при постоянной непрерывной разливке порядка 2-5 кг/мин, что на порядок ниже. Это позволяет использовать более дешёвые фильтры гораздо меньших геометрических размеров при одинаковой эффективности фильтрации.

- Экономия электроэнергии за счёт:

• Снижения температуры расплава в плавильной камере до минимальной: 630-670'С. Например, при перегреве расплава чистого алюминия от 660 до 770'С дополнительно необходимо затратить 10% всей энергии на нагрев и плавление.

• Конструктивной особенности футеровок в ванных печах и в тигельных печах. Так, например, для печей одинаковой ёмкости - 600 кг по алюминию фирмы Nabertherm (Германия) расход эл.энергии в ванных печах более чем в 3 раза ниже чем в тигельных в режиме поддержания температуры расплава (модель ванной печи В250 - 3кВт против тигельной Т240/10 - 7/15кВт, реально 10кВт при работе с МЛПД 50 циклов в час). Площадь поверхности расплава излучающая тепло при открытой крышке в тигельной печи минимум в несколько раз больше, чем площадь окна в ванной печи.

- Увеличение выхода годного – сокращение потерь металла.

- Высокий уровень безопасности по выбросам жидкого металла при загрузке шихты благодаря «сухому» поду печи.

- Конструкция печи позволяет вести непрерывную разливку жидкого металла и непрерывную наплавку шихты.

- Минимальные эксплуатационные затраты на кг расплава за счет:

• бестигельной конструкции;

• низкого удельного потребления эл.энергии;

• улучшенного качества полученного расплава.

3. Печи плавильно-раздаточные тигельные электрические производства фирмы «ЛАЦ» (Чехия)

Более 20-ти введенных в эксплуатацию за последние годы на украинских заводах наклоняемых и стационарных тигельных печей различной ёмкости производства компании “ЛАЦ” (Чехия) хорошо зарекомендовали себя в работе доказав, что на сегодняшний день это решение одно из лучших по показателю «цена-эффективность».

Рис. 5: Электрические наклоняемые тигельные печи марки PTS 210/12 и PTS 400/12. Успешно эксплуатируются на заводе “Лтава”, г. Полтава	Рис. 6: Электрические наклоняемые тигельные печи марки PTS 970/12. Успешно эксплуатируются на заводе “Ватра”, г. Тернополь

Стандартное исполнение наклоняемых тигельных плавильных печей

• Максимальная температура в нагревательной камере до 1200°С.

• Рама сварена из „L“ профилей.

• Опрокидывание печи с помощью гидравлических цилиндров – точное выливание металла из тигля при разных углах опрокидывания.

• Разборная огнеупорная бетонная верхняя плита с чугунным воротником – быстрая замена тигля и высокая механическая устойчивость.

• Изоляция легковесным кирпичом и микропористыми панелями – минимальные потери тепла.

• Полупроводниковые бесконтактные реле управления нагрузкой.

• Нагревательные спирали на керамических трубах – высокое значение теплопередачи.

• Нагрев тигля с трёх сторон.

• Аварийный слив в дне печи – защита печи в случае повреждения тигля.

• Контроль за состоянием нагревательных элементов с помощью трёх амперметров.

• PID регулятор HT 40T – точная регулировка температуры.

Таблица 6. Технические характеристики

Стандартное исполнение стационарных тигельных печей

• Температурный ряд – максимальная температура 1100°С или 1300°С в нагревательной камере.

• Разборная огнеупорная бетонная верхняя плита с чугунным воротником – быстрая замена тигля, высокая механическая устойчивость.

• Изоляция легковесным кирпичом и микропористыми панелями (небольшие потери тепла).

• Нагревательные спирали на керамических трубах – высокое значение теплопередачи, нагрев тигля с четырёх сторон.

• Аварийный слив в дне печи – защита печи в случае повреждения тигля.

• Контроль за состоянием нагревательных элементов с помощью трёх амперметров.

• PID регулятор HT 40T – точная регулировка температуры.

• Полупроводниковые бесконтактные реле управления нагрузкой.

Таблица 7. Технические характеристики

Все печи комплектуются керамическими тиглями фирмы «Noltina» (Германия).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технические решения, современные материалы и оборудование, предлагаемые нашей компанией отечественным предприятиям позволяют им производить конкурентоспособную на внутреннем и мировом рынке продукцию. ООО “САС - инженерная компания” реализует широкий спектр расходных материалов, оборудования и технологических решений для производства цветного литья:

• Флюсы (препараты) для обработки расплавов цветных металлов и сплавов (алюминия, меди, цинка, свинца):
  - рафинирование (очистка) расплава от неметаллических включений, выведение металла из шлака;
  - дегазация расплава;
  - модифицирование и измельчение зерна.

• Лигатуры на основе алюминия, меди, цинка, свинца и олова.

• Модификаторы для высокопрочного чугуна.

• Лигатуры (добавки) для сталей и спец. сплавов.

• Противопригарные краски для кокильного литья и литья под низким давлением различной теплопроводности.

• Смазочные материалы для литья под давлением отливок из алюминиевых, медных, цинковых и магниевых сплавов: краски и смазки для пресс-форм и прессующей пары (плунжера).

• Керамические (графитошамотные и карбидкремниевые) тигли для цветных и драгоценных металлов и сплавов под плавильные и раздаточные печи (электросопротивления, газовые, индукционные).

• Машины литья под давлением с холодной и горячей камерой прессования.

• Модернизация и восстановление (электроника, гидравлика, механика) бывших в употреблении машин литья под давлением любых марок.

• Системы вакуумирования пресс-форм литья под давлением.

• Печи плавильные и раздаточные для плавки и передержки цветных металлов и сплавов (тигельного и бестигельного типов, электрические и газовые).

• Печи для переработки лома и отходов цветных металлов (по индивидуальным заказам).

• Печи термические и лабораторные; сушильные камеры.

• Системы управления электропечами сопротивления: плавильными и термическими.

• Модернизация электропечей сопротивления всех типов (плавильные и термические). Перевод газовых термических и плавильных печей на электричество.

• Регуляторы и индикаторы температуры, термопары.

• Сплавы сопротивления для нагревателей электропечей сопротивления и промышленных нагревателей - современная замена нихромам и фехралям.

• Электрические кабели с минеральной изоляцией для нагрева узлов оборудования, промышленных сред, трубопроводов и т.п. в интервале от минусовых температур и до 800'С.

• Проектирование новых и модернизация существующих участков цветного литья: технология, материалы и оборудование.

• Лаборатория качества цветных металлов, сплавов и отливок: анализ (исследования) структуры, свойств, дефектов и причин брака.

Сведения об авторах:

• Сезоненко Юрий Дмитриевич - директор ООО «САС ИНженерная Компания», г. Киев, т.: +38 (044) 424-25-03, 423-82-99; е-mail: info@sasua.com.ua; www.sasua.com.ua.

• Сезоненко Антон Юрьевич - к.ф.-м.н., технический директор ООО «САС ИНженерная Компания», г. Киев, т.: +38 (044) 424-25-03, 423-82-99; е-mail: info@sasua.com.ua; www.sasua.com.ua.

Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины", №3 (139) 2012 г.