Тигельные печи для плавки алюминия

Алан-э-Дейл       30.03.2022 г.

Преимущества и недостатки

К преимуществам печей относят:

  • Тепло подаётся исключительно за счёт электромагнитного поля, и используемая посуда не загрязняется;
  • Подвергать плавке можно предметы из стали и других материалов, в которых отсутствует углерод;
  • При использовании практически не образовывается угарный газ — плавящиеся материалы поглощают мало азота и водорода из атмосферного воздуха;
  • При плавлении жидкий металл перемешивается естественным путём, и в итоге все металлургические процессы протекают гораздо быстрее;
  • Во время плавки при необходимости можно регулировать температуру;
  • Высокая производительность печей данного типа позволяет работать в режиме выдачи выплавленного металла маленькими порциями за короткие промежутки времени;
  • Устройство имеет небольшие габаритные размеры, за счёт чего плавку металла легко проводить и на территории промышленного помещения, и на небольших рабочих площадях;
  • Минимальный выброс дыма при работе и максимальная экологичность при плавке металла;
  • При работе индукционная печь производит минимальный уровень шума;
  • Создаются максимально благоприятные условия для обслуживающего персонала при плавке металла на подобных установках.


Индукционная печь обладает небольшими габаритами, потому плавку производят и на территории крупного цеха, и на небольших рабочих площадях Помимо перечисленных преимуществ, у устройства можно выделить и ряд недостатков:

  • При плавке металла шлак нагревается именно от металлической смеси, в результате чего имеет более низкую температуру;
  • При использовании устройства часто возникают сложности с удалением из металла примесей из серы и фосфора.

Электрическая или газовая печь для алюминия?

Если сравнивать печи с газовым нагревом с эквивалентными по емкости и производительности электрическими печами только по стоимости энергии, то стоимость газа обычно меньше, чем стоимость электричества.

С точки зрения обеспечения степени чистоты расплава, содержания водорода и потерь металла от угара электрические печи имеют неоспоримые преимущества.

С точки зрения экологии преимущество электрических печей сомнительно. Да, сама печь не загрязняет окружающую среду, но за нее это делает электростанция, от которой она берет электроэнергию. Если, конечно, это не гидростанция.

На тепловой электростанции чтобы произвести электрическую энергию необходимо сначала выработать тепло, а потом на турбинах и генераторах превратить его в электрическую энергию. Общая эффективность такого процесса составляет около 33 %. В электрической печи эта энергия превращается обратно в тепло. Поэтому общая эффективность энергетической цепочки здесь однозначно ниже, чем та, которая достигается при прямом газовом или мазутном нагреве.

Учет всех обстоятельств позволяет сделать вывод, что газовые или мазутно-дизельные печи способны обеспечивать достаточно высокую эффективность при плавке и печной обработке алюминия в сочетании с более низкой стоимостью из обслуживания. По крайней мере, при производстве вторичного алюминия.

Однако, конечно, могут быть случаи, когда выгоднее применять печи с электрическим нагревом, особенно индукционные печи.  Нередко применяют такую комбинацию: газовая плавильная печь и электрическая печь для выдержки и раздачи алюминия. Есть даже комбинированные печи: при плавлении алюминия они применяют газ, а при выдержке-раздаче – электричество.

Приступаем к работе

Первым делом расчищаем место для костра

Важно, чтобы поблизости не было легковоспламеняющихся предметов. Подготавливаем сырьё, для этого сминаем банки в продольном направлении

Чтобы тигель надёжно держался на кострище, к нему заранее следует приварить длинную металлическую ручку, которую можно будет закрепить вне костра. Обкладываем ёмкость дровами, после чего разжигаем.

Все меры безопасности должны быть предприняты заранее, а приготовленный флюс лежать наготове. При этом мы должны точно знать вес наших банок, чтобы определить количество флюса. Когда костёр достаточно разгорится, закидываем банки в тигель, ждём их полного расплавления, добавляем флюс, удаляем шлак, удостоверяемся в качестве расплава и разливаем его в заготовки. Чистый алюминий в домашних условиях получен!

Видео:

Принцип тигельной печи

Рисунок 1 показывает принцип тигельной печи, которая нагревается газовыми горелками. Горение газа происходит внутри печи – между наружной стенкой тигеля и футеровки печи, а продукты горения уходят прямо в дымовую трубу. Поэтому ни алюминиевый расплав, ни рабочее место продуктами горения газа (или жидкого топлива) не загрязняются. Тигельные печи снабжаются поворотными крышками для сокращения потерь энергии излучения от алюминиевого расплава при операции выдержки.

Рисунок 1 – Принцип работы тигельной печи

В наше время еще применяются – все реже – тигельные печи, у которых дымовые газы выходят через края тигеля в дымовую трубу. Недостаток этих печей в том, что дымовые газы входят в контакт с алюминиевым расплавом. Это отрицательно сказывается на качестве расплава, а также ухудшает условия труда на рабочем месте.

На рисунке 2 показана наклоняемая тигельная электрическая печь сопротивления, которая снабжена поворотным механизмом и гидравлической системой. Внутри ванны печи помещается термопара в графитовом защитном кожухе (видна вверху справа). Термопара служит для измерения и контроля температуры алюминиевого расплава. Тигельные печи с газовым или топливным нагревом обычно имеют аналогичную конструкцию.

Рисунок 2 – Тигельная электрическая печь сопротивления
фирмы StrikoWestofen GmbH

Подробности

Технологический процесс — инструкция видео

Для разогрева металла используется тугоплавкая емкость (тигель). Изделия применяются из таких материалов, как сталь, фарфор, корунд, чугун. В домашних условиях используется емкость, сделанная из широкой железной трубы или готовый тигель. Для ее изготовления нужна только болгарка и сварочный аппарат. Объем тигеля может быть разным и выбирается индивидуально, прогревается он равномерно. Металл должен быть измельчен и плавится он в ходе теплопередачи.

Температура плавления должна быть уменьшена перед термообработкой для того, чтобы состояние металла изменялось быстрее. Для этого его измельчают на мелкие детали. Часто после этого происходит окисление или воспламенение. Образуется оксид алюминия, который меняет свое состояние при более высоких температурах. Данное вещество удаляется после переплавки металла вместе с остальными шлаками.

В основном плавят проволоку из алюминия. Для этого ее разделяют ножницами на кусочки, а потом сдавливается пассатижами. С помощью данного способа предотвращается воздействие на металл кислорода. Если вы не планируете получение деталей высокого качества, то измельчать сырье не обязательно.

Технология литья при необходимости получения расплавленного алюминия в домашних условиях придется смоделировать самостоятельно. Материал нужно сначала очистить от грязи, шлаков и примесей. Большие заготовки необходимо разделить на несколько небольших. Отливку совершают по инструкции, для плавки применяют наиболее удобный вариант. С поверхности текучего вещества нужно удалить шлак. Расплавленный алюминий наливают в форму, которую после застывания металла нужно разбить.

Используемые источники тепла

Для того, чтобы переплавить алюминий в бытовых условиях, можно применять:

  1. Плавка алюминия в муфельной печи, которая может быть сделана самостоятельно. Этот способ очень эффективен и позволяет быстро перевести металл в жидкую форму.
  2. Паяльную лампу. С ее помощью можно расплавить небольшие количества алюминия.
  3. Газовый резак — используется редко.

Очаг делается из кирпичей, из металлической емкости делается каркас. С одной стороны с помощью сверла делается отверстие для подачи кислорода. К трубке из металла присоединяется фен, пылесос или другой подобный прибор. Тигель ставят в очаг после разведения костра. Для лучшей термообработки угли можно выложить еще и по бокам. Чтобы не потерять тепло, можно сделать крышку, оставив отверстие для выхода дыма. Делать печь не стоит, если металл необходимо расплавить всего один раз.

Плавка алюминия на газовой плите также имеет место быть.  Обычная газовая плита способна раскалить металл до необходимой температуры. Маленькие кусочки алюминия расплавятся где-то за полчаса.

Изготовление формы для отливки — инструкция

Если вам нужно сделать что-то простое, то изготовление специальной формы не потребуется, металл можно вылить на стальной лист.

Если же изделие будет более сложным, то нужна форма, которую можно сделать из следующих материалов:

  • — глина;
  • — гипс;
  • — жидкое стекло;
  • — песок;
  • — каменноугольный пепел.

Заливать сплав в форму можно двумя способами — открытым и закрытым.

Открытый — простой способ. Металл, который расплавили, переливают в обыкновенную емкость, чашку, консервную банку и так далее. После остывания сплава, болванку вынимают из емкости

Если неважно, какая форма будет у металлического предмета, алюминий оставляют на прочной поверхности

Формировочные элементы используются для сложной отливки, когда изделие должно соответствовать указанным параметрам. При открытой заливки часто используется кремнезем. Предмет сделан из двух емкостей, в которых находится утрамбованная земля. Части кремнезема сжимаются, а между ними кладется макет для отливки. Таким образом получают четкий отпечаток нужной детали. Макет убирается, а в форму заливают раскаленный алюминий. При закрытом методе отливки берут речной песок и смешивают его с жидким стеклом.

Для одноразового литья можно пользоваться гипсом. Макеты делают из пенопласта или парафина.

Пенопласт не вынимается из твердого гипса, заполняется расплавленным алюминием. Продукты его горения наносят вред для здоровья человека.

Способы плавки алюминиевых банок

Последний вопрос носит технологический характер, и его мы разберём более подробно. Вначале нужно определиться с температурой плавления алюминиевой банки. А равна она чуть больше 600 градусов Цельсия. Где же можно получить такую температуру? Значение не такое высокое, поэтому получить его можно достаточным количеством способов, например:

  • В самодельной печи;
  • В профессиональной печи;
  • На костре с использованием тигеля;
  • Непосредственно в форме, либо в тигеле с использованием газовой горелки или паяльной лампы.

Сразу возникает закономерный вопрос, а можно ли вообще расплавить алюминий на костре? Ведь это, казалось бы, самый простой способ, не требующий практически никаких затрат. В этом случае следует заметить, что на координатной плоскости температура костра в прямой зависимости от времени его горения изменяется от 300 до 750 градусов Цельсия, после чего снова медленно идёт на спад

Получается своеобразная параболоидная кривая, на временном отрезке которой важно найти именно те температурные параметры, в рамках которых наш алюминий расплавится до состояния абсолютной текучести, чтобы его можно было разлить по формам, иначе в наших действиях не будет никакого смысла

Разновидности индукционных печей

В группе производственного металлургического оборудования можно выделить несколько разновидностей печей:

  1. Тигельные.

    Один из самых распространенных в металлургии видов.

    В конструкции таких агрегатов отсутствует сердечник. Подобные устройства могут применяться для плавки и обработки любых металлов. Хорошо зарекомендовали себя не только в металлургии, но и в других отраслях, например, в ювелирном деле.

    Важнейшими элементами тигельной печи индукционного типа являются:

    • индуктор;
    • генератор напряжения питания.

    Достоинства тигельных плавильных печей:

    • Выделение энергии непосредственно в загрузке, без промежуточных нагревательных элементов;
    • Интенсивная электродинамическая циркуляция расплава в тигле, обеспечивающая быстрое плавление мелкой шихты, отходов, выравнивание температуры по объёму ванны и отсутствие местных перегревов, гарантирующая получение многокомпонентных сплавов, однородных по химическому составу;
    • Принципиальная возможность создания в печи любой атмосферы (окислительной, восстановительной или нейтральной) при любом давлении;
    • Высокая производительность, достигаемая благодаря высоким значениям удельной мощности, особенно на средних частотах;
    • Возможность полного слива металла из тигля и относительно малая масса футеровки печи, что создаёт условия для снижения тепловой инерции печи благодаря уменьшению тепла, аккумулируемого футеровкой. Печи этого типа удобны для периодической работы с перерывами между плавками и обеспечивают возможность быстрого перехода с одной марки сплава на другую;
    • Простота и удобство обслуживания печи, управления и регулировки процесса плавки, широкие возможности для механизации и автоматизации процесса;

Канальные.

По конструкции напоминают трансформатор.

Вакуумные.

Используются в том случае, если необходимо обеспечить удаление из расплава примесей.

Конструкция индукционного нагревателя представляет собой многовитковую катушку цилиндрической формы, которая называется индуктором, через него пропускается электрическое напряжение переменного тока, вследствие чего возникают магнитные поля, возбуждающие вихревые токи.

Во внутреннее пространство индуктора помещается сосуд, или емкость, в которой находится металл или руда. Под воздействием магнитного поля и вихревых токов в металле повышается сопротивление, что по всем законам физики вызывает его нагрев и за счет этого происходит процесс плавки.

Мощность индукционных плавильных печей зависит от величины подаваемого напряжения и частоты электрического тока. Эта зависимость применяется в типах индукционных печей – нагревательные установки для термической обработки и плавильные печи.

Печи промышленного назначения делятся на несколько типов.

  • Конструкции средней частоты обычно используются в машиностроении и металлургии. С их помощью плавится сталь, а при использовании графитовых тиглей и цветные металлы.
  • Конструкции промышленной частоты применяются при выплавке чугуна.
  • Конструкции сопротивления предназначаются для плавки алюминия, алюминиевых сплавов, цинка.

Индукционная печь широко применяется на больших и малых предприятиях для плавки металлов (цветных и черных). В индукционных литейных печах металл или сплав нагревается до изменения своего агрегатного состояния.

При этом, канальные печи, несмотря на более высокий КПД используются гораздо реже — в основном, для получения чугуна высокого качества и сплавов, температура плавления которых является относительно низкой, а также для плавления цветных металлов.

Для стали такие печи не используются, так как температура ее плавления способствует сильному снижению стойкости футеровки (защитной отделки). Также нельзя плавить низкосортную породу, стружку и мелкую породу.

Тигельные печи применяются гораздо чаще из-за простоты эксплуатации и более широких возможностей управления процессом, включая возможность нерегулярного и прерывистого режима работы. Они хороши как для производства большого количества литья в несколько десятков тонн, так и для небольших порций, измеряющихся десятками грамм.

С помощью тигельных печей осуществляется плавка легированных сталей и прочих сплавов, для которых нужна особая чистота химического состава и однородность.

Флюсовать или не флюсовать?

Существуют разногласия о том, надо ли флюсовать расплав в отражательной печи. Обычные плавильные и раздаточные печи – отражательные. Флюс обычно применяют для отделения оксидов и грязи от свободного металла. Раньше широко применяли экзотермические флюсы. С их помощью “подогревали” шлак, что, как считали, давало возможность алюминию стекать из шлака в расплав. В настоящее время всеми признано, что происходит как раз обратное: такой шлак всасывает алюминий из расплава. Поэтому сейчас в промышленности применяют в основном эндотермические флюсы, хотя и экзотермические флюсы тоже имеют применение, особенно в странах Азии.

Характеристики алюминия

Для проведения работ в домашних условиях не нужно знать все свойства рассматриваемого материала, но некоторые имеют значение. В качестве примера укажем, что температура плавления алюминия в домашних условиях составляет 660 градусов Цельсия. Нагреть материал до этой температуры можно и без применения специального оборудования.

Среди особенности процесса плавления в домашних условиях отметим такие моменты:

  • Несмотря на низкую температуру, при которой происходит изменение агрегатного состояния, провести расплавление на домашней плите не получится. Это связано с тем, что бытовые приборы не могут нагревать среду до 600 градусов Цельсия. Как правило, для плавки используется печь.
  • Немного понизить температуру плавления можно. Для этого сырье растирается в порошок. В продаже также можно встретить порошковый продукт, готовый к применению.
  • Алюминий может при соединении с кислородом окислиться. Температура плавления после окисления повышается в несколько раз, и провести плавку в домашних условиях будет невозможно.

Часто можно встретить ситуацию, когда при добавлении сырья в расплавленный металл попадает вода. Это может привести к своеобразному взрыву. Поэтому если нужно добавить еще сырья, то оно должно быть сухим.

Роторная наклонная печь для алюминия свинца

Роторная наклоняющаяся печь (РНП) для плавки лома и отходов алюминия, свинца, цинка и меди

Наша Компания имеет более 15-летний опыт в разработке и производстве РНП и литейного оборудования для вторичной переработки цветных металлов и сплавов, имеет собственный подход к решению насущных технических и технологических задач по повышению основных показателей плавки по металлургическому выходу, производительности, удельным затратам и экологии.

Инновационные конструкторско-технологические решения, примененные в процессе разработки и совершенствования РНП, позволяют на практике осуществлять Техпроцесс и  получать высокие результаты работы плавки широкого ассортимента лома и отходов цветных металлов:

  1. Алюминий: все виды, группы и сорта без исключения (лом, стружка, фольга, банка, шлак и прочие алюминиевые отходы.
  2. Свинец: лом, восстановительная плавка —  аккумуляторный шлам, паста, шлаки, изгарь,  пыль, зола и прочие отходы, содержащие свинец.
  3. Цинк: лом, стружка нелегированного цинка, сплавы ЦАМ, гартцинк, изгарь цинковая.
  4. Медь, латунь и бронза: смешанный низкокачественный скрап, шлаки литейного производства, печные выломки, сор, козлы
  5. Отходы биметаллов.
  6. Сложный лом: кабель и провода в изоляции,

Наша компания является разработчиком Базовой Конструкции (БК) роторной наклоняющейся печи (РНП), защищенной Патентом. На основании этой БК создан Типоряд моделей РНП разной производительности и целевого назначения использования по видам металла для плавки лома и отходов алюминия (Al), свинца (Pb), цинка (Zn) и меди (Cu) с использованием стандартных топливных горелок на различных видах топлива (природный газ, ЖТ).  

Разработку БК РНП осуществила группа инженеров и конструкторов с учетом передовых  разработок и достижений зарубежных компаний-разработчиков РНП.  

Максимально унифицирована комплектация узлов и агрегатов печи изделиями отечественного машиностроения, которые по надежности и качеству обеспечивают мировые стандарты при доступности и демократичности цен.

В результате мы имеет возможность предлагать нашим предпринимателям металлургическое оборудование по доступным ценам, почти на порядок отличающимся от аналогичных изделий зарубежных производителей.

Уникальный дизайн, передовые технологии плавки, простота и надежность в эксплуатации. Использована и проверена многими предприятиями.  Наши РНП безотказны и они могут работать 350 дней в году. Так что предприятия могут не беспокоиться о поломке оборудования, которые отрицательно сказывается на производстве. Использование самых современных машиностроительных технологий  позволяет предлагать печи и технологии с наилучшими эксплуатационными характеристиками.

Технологическая эффективность позволяет  сэкономить время и затраты на процесс производства. А инвестиционные затраты могут окупиться в течение 2-х месяцев непрерывной работы. После этого печь будет создавать большие прибыли для предприятия.

Наша компания выполняет «под ключ» полный комплект услуг по внедрению Плавильного комплекса на базе РНП с использованием всего перечня вспомогательного оборудования по загрузке печи, разливке металла, систем подготовки и подачи топлива, систем аспирации и очистки отходящих газов  с учетом индивидуальных потребностей, особенностей и профиля производства Заказчика.

РЕЦИКЛИНГ АЛЮМИНИЯ

Роторная наклоняющаяся печь (РНП) для плавки лома  алюминия

Инновационная разработка – прорывная технология, отработанная на практике — 15 лет практического применения – высокая эффективность в условиях кризиса

Технические характеристики / Модель

РНП-4

РНП-6

РНП-8

   Емкость ванны (0°- 8°), тонн

2-4

3-6

4-8

   Производительность по сырью,

                         тонн/сутки

12-18

18-24

24-32

    Срок изготовления, дней

90

90

120

Узнать цены

Преимущества перед другими видами плавильных печей

Индукционные печи – не единственное изобретение, используемое для плавления металлов.

Есть ещё знаменитые мартены, домны и другие виды. Однако рассматриваемая нами печь имеет перед всеми остальными ряд неоспоримых преимуществ.

Печи, работающие на принципе индукции, могут быть довольно компактными, и их размещение не доставит никаких трудностей.

Высокая скорость плавки. Если другие печи для плавки металла требуют несколько часов только на разогрев, индукционная справляется с этим в несколько раз быстрее.

Коэффициент полезного действия лишь немного не достигает отметки в 100 %.

По чистоте расплава индукционная печь уверенно занимает первое место. В других устройствах приготовленная к расплаву заготовка непосредственно соприкасается с нагревательным элементом, что зачастую приводит к загрязнению. Токи Фуко нагревают заготовку изнутри, воздействуя на молекулярную структуру металла, и побочных элементов в неё не попадает.

Последнее преимущество просто необходимо в ювелирном деле, где частота материала повышает его ценность и уникальность.

Индукционные печи используют при плавке металлов принципиально иной метод нагрева. Благодаря этому, усовершенствовалась и технология плавки, расширились возможности переплавления металлов из лома.

Работа индукционных печей построена на принципе выделения тепла металлом при прохождении через него электрического тока. Таким образом, нагрев происходит не за счет тепловых волн, достигающих металла, а за счет превращения металлической массы в самостоятельный источник выделения тепла.

Для создания электромагнитного поля в печи используется индуктор. В связи с этим применяемый принцип плавки обозначается как индукционный нагрев. Индуктор входит в конструкцию плавильного агрегата.

Обязательное условие эффективной работы печи – продуманная система охлаждения. К печи необходимо одновременно подвести и электроснабжение для нагрева металлов, и воду для охлаждения самого индуктора.

При использовании индукционных печей значительно повышается удобство и качество плавки металлов. Под воздействием электромагнитного потока в расплавленной массе металла усиливается циркуляция.

Это способствует повышению однородности полученного в результате плавки металла.

Кроме того, плавильные печи, использующие принцип индукционного нагрева, дают на выходе металл с более высокими показателями и по чистоте, и по однородности.

Повышение качества металла дополняется снижением себестоимости всего процесса плавки. Достигается это за счет экономии электроэнергии, затрачиваемой на весь процесс переплавки металлов.

Высокий коэффициент полезного действия работы печей подобного типа — еще одно дополнительное условие, приводящее к снижению производственных затрат.

В настоящий момент в промышленности чаще используются индукционные печи высокой частоты.

Однако, среднечастотные печи также имеют свои преимущества. Они позволяют снизить расходы электроэнергии почти в два раза.

Индукционные печи среднего нагрева отличаются сжатым временным циклом плавки (от 40 до 45 минут). Это достигается за счет того, что значительно повышен предел допустимой мощности в таких печах.

При использовании печей этого типа расширяются и возможности усовершенствовать технологию плавки металлов. Например, для производства чугуна можно использовать отходы других производств (кузнечного, токарно-фрезерного, прокатного).

Полученный состав чугуна близок к идеальному. Это достигается за счет того, что печи средней частоты дают возможность активнее управлять химическим составом расплавляемого металла.

В целом преимущества использования индукционной переплавки металла повышаются за счет использования разных типов агрегатов.

Индукционные печи средней частоты создают дополнительные преимущества для использования этого метода плавки.

В настоящее время на российских предприятиях используется порядка 23 % индукционных печей. Еще 76 % приходится на газовые вагранки.

Широкомасштабное внедрение на производствах оборудования для индукционной плавки позволит значительно повысить эффективность всего процесса и его производительность, отразится на качестве получаемого металла.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.