ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПЕРЕПЛАВА МЕТАЛЛА
REVERBERATORY FURNACE FOR METAL REMELTING

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к плавильным агрегатам для переплава вторичных алюминиевых ломов и отходов алюминиевых сплавов в слитки и чушки. Печь может применяться для рафинирования, получения сплавов, усреднения химического состава лома.
Известен аналог - отражательная печь для переплавки металла (патент РФ №2155304), содержащая корпус, образованный кирпичной кладкой наружных стен, как в заявленной печи, накопительную ванну и наклонную площадку, ограниченную подом и стенками, свод, сливную летку и газоход.
Недостатками этой печи являются:
1. Сложность конструкции из-за наличия двух сводов (малый над загрузочным столом и большой над ванной).
2. Отсутствие внешней теплоизоляции печи, уменьшающей потери тепла во внешнюю среду.
3. Печь не имеет систему пылегазоочистки и при работе будет загрязнять окружающую среду вредными выбросами.
4. В печи используется стационарный желоб для слива расплавленного металла.
5. Из описания печи следует, что она оснащена только одной форсункой. Этого явно недостаточно для обеспечения высокой скорости проплавления шихты и ведения форсированного режима плавки. Ввиду указанных выше недостатков печь не может обеспечить решение технической задачи.
Известен аналог - отражательная печь для переплава металла (патент РФ №2047663), содержащая корпус, образованный кирпичной кладкой наружных стен, как в заявленной печи, накопительную ванну и наклонную площадку, ограниченную подом и стенками, свод, сливную летку и газоход.
Печь предназначена для переплавки вторичного алюминия и имеет следующие недостатки:
1. Дороговизна и сложность аккумулирующей теплоподушки (легковесный огнеупорный кирпич, блюмсы).
Большая глубина жидкого металла в ванне затрудняет процесс перемешивания, вследствие чего жидкий металл не будет гомогенным.
2. Отсутствие внешней теплоизоляции печи, уменьшающей потери тепла во внешнюю среду.
3. Печь не имеет систему пылегазоочистки и при работе будет загрязнять окружающую среду вредными выбросами.
4. В печи используется стационарный желоб для слива расплавленного металла.
Из-за перечисленных выше недостатков невозможно получить технический результат.
Известен аналог - отражательная печь для переплавки металла (патент РФ №2361161), являющаяся наиболее близкой (прототипом), содержащая корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, как в заявленной печи, накопительную ванну и наклонную площадку, ограниченную подом и стенками, свод, сливную летку и газоход, причем корпус размещен на сварном каркасе. Печь, взятая за прототип, имеет следующие недостатки:
1. Внешняя теплоизоляция стен, свода, а также накопительной ванны и наклонной площадки хорошая, но ее можно улучшить.
2. Печь не является высокопроизводительной.
3. Печь имеет удовлетворительную герметичность. За счет предлагаемой автором конструкции заслонок рабочего и шлакового окон можно создать герметичную печь, позволяющую снизить выбросы вредных газов в атмосферу, уменьшить потери металла и тепла в окружающую среду.
4. В печи используется стационарный желоб для слива расплавленного металла.
5. В печи использованы подовые блоки ШСУ-33-1 ГОСТ 7151-74, имеющие достаточно большой срок эксплуатации, однако, применив другие подовые блоки для подины и наклонной площадки, можно увеличить срок эксплуатации.
Задачей изобретения является создание высокопроизводительной газовой ванной отражательного типа печи для переплава алюминиевых ломов простой конструкции, герметичной, позволяющей снизить выбросы вредных газов в атмосферу, уменьшить потери металла и тепла в окружающую среду, а также увеличить срок ее эксплуатации и ввести в состав печи поворотный желоб.
Технический результат - разработанная печь является простой по конструкции, герметичной, имеющей большой срок эксплуатации, высокопроизводительной, позволяющей использовать несортированный от инородных включений лом, снизить потери тепла в окружающею среду за счет хорошей теплоизоляции, вести процесс переплава на естественной и искусственной тяге с системой пылегазоочистки, что делает его экологически чистым, кроме того, увеличить зону обслуживания при заливке.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в отражательную печь для переплава алюминиевого лома, содержащую корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, накопительную ванну и наклонную площадку, ограниченные подом и стенками, свод, сливную летку и газоход, согласно предлагаемому изобретению введен сварной каркас, залитый бетоном с наполнителем диатомитовой крошкой и имеющий два теплоизоляционных слоя из легковесного кирпича и листового асбокартона под подиной, два теплоизоляционных слоя из легковесного кирпича и четыре листового асбокартона под наклонной площадкой.
Бетон с наполнителем диатомитовой крошкой, два теплоизоляционных слоя из легковесного кирпича и листового асбокартона под подиной, два теплоизоляционных слоя из легковесного кирпича и четыре листового асбокартона под наклонной площадкой позволяют снизить потери тепла.
Кроме того, накопительная ванна и наклонная площадка выполнены из муллитокорундовых блоков МКП-72 ТУ 14-8-556-87, уложенных на три слоя асбокартона, и имеют подбивку из диатомитовой крошки, смешанной с измельченной асбестовой крошкой. Срок службы печи увеличивается из-за использования муллитокорундовых блоков МКП-72 ТУ 14-8-556-87, которые имеют высокую огнеупорность и стойкость (срок службы по практическим данным 7-9 лет). Применением муллитокорундовых блоков МКП-72 ТУ 14-8-556-87 вместо обычных штучных изделий можно уменьшить количество швов, что снижает газопроницаемость и повышает шлакоустойчивость футеровки; получить экономию средств, поскольку отпадает процесс предварительного изготовления штучных огнеупоров, ускорить процесс строительства и снизить долю ручного труда. Теплоизоляция, состоящая из трех слоев листового асбокартона и подбивки из диатомитовой крошки, смешанной с измельченной асбестовой крошкой, позволяет дополнительно сохранять температуру металла в ванне и наклонной площадке.
Следует отметить, что предлагаемая отражательная печь для переплава алюминиевого лома имеет два больших свода: нижний и верхний, расположенных один над другим, между ними имеется промежуток, выполняющий роль дымохода. Предлагаемая конструкция сводов позволяет: во-первых, использовать тепло отходящих дымовых газов, имеющих высокую температуру для нагрева нижнего свода с двух сторон и верхнего свода с нижней стороны, повысить к.п.д. печи; во-вторых, аккумулированное тепло позволяет увеличить скорость проплавления шихты и снизить расход топлива. Благодаря отмеченному выше нижний большой свод омывается с двух сторон раскаленными дымовыми газами, тепло отражается на ванну и наклонную площадку, естественно, отражательная печь проплавляет больше алюминиевого лома.
Вместе с тем, отражательная печь для переплава алюминиевого лома имеет в передней (горелочной стене) ряд инжекционных горелок среднего давления: две восьмисмесительные (по краям) с длинным факелом, направленные на шихту, находящуюся на наклонной площадке и на ванну с расплавленным металлом, одну горелку БИГм 2-6 ТУ 51-464-89 и две горелки БИГм 2-12 ТУ 51-464-89, направленных на шихту. Такое расположение горелок позволяет добиться высокой скорости плавки, снизить угар (по практическим данным), а также загружать незагрязненную шихту через шлаковое окно и быстро ее переплавлять. Общая тепловая мощность горелок составляет 10 150 КВт, что делает печь высокопроизводительной, позволяющей вести форсированный режим плавки.
При этом отражательная печь для переплава алюминиевого лома имеет поворотный желоб, который можно поворачивать в процессе разливки жидкого металла, и имеет в конструкции промежуточный носок, поворотную чашу с приваренным в нижней ее части валом, конец которого впрессован во внутреннюю обойму шарикового подшипника, а его наружная обойма зафиксирована в кронштейне, который закреплен в задней стенке печи, причем к поворотной чаше приварен длинный разливочный носок с двумя ручками, что позволяет последовательно разливать наплавленный в печи металл в разливочное оборудование, расположенное в секторе обслуживания с углом 140°. Такая конструкция поворотного желоба на шариковом подшипнике позволяет очень легко вращать его во время разливки жидкого металла, улучшает условия труда обслуживающего персонала.
Более того, к каркасу печи приварен стальной короб, имеющий теплоизоляцию между ним и каждой стеной, состоящую из асбестовой крошки, огнеупорной ваты, огнеупорных матов, диатомитовой крошки и слоя листового асбокартона. Такое конструктивное решение значительно снижает потери тепла в окружающую среду.
Существенно отметить, что верхний большой свод печи имеет двойную огнеупорную теплоизоляционную обмазку и сверху его уложен слой огнеупорных теплоизоляционных матов. Это дополнительно уменьшает теплопотери из печи.
Кроме того, печь имеет два привода подъема и опускания заслонок печи, каждый из которых состоит из электродвигателя, муфты, червячного редуктора, двух шкивов, цепи, троса, серьги, противовеса, копиров, барабана и заслонки с двойным теплоизоляционным слоем листового асбокартона, футерованной легковесным полуторным огнеупорным кирпичом марки ШЛ 04, выступающим за раму на 40-45 мм и образующим при закрытии надежный «замок», что способствует уменьшению угара и снижению теплопотерь.
Следует отметить, что задняя (леточная) стена выполнена расширяющейся кверху, что позволяет дымовым газам плавнее осуществлять поворот к дымоходу, выложенному в передней стенке печи, и производить нагрев нижней стороны большого нижнего свода, который затем отражает аккумулированное тепло на ванну и наклонную площадку.
Следует подчеркнуть, что печь выполнена с возможностью работы на естественной и искусственной тяге с установкой пылегазоочистки в «кипящем слое», оснащенной 10-ю матерчатыми фильтрами, двумя загрузочными решетками с отверстиями для загрузки на них слоя адсорбента, состоящего из извести пушонки, активированного угля, селикагеля, березового угля.
Наконец, частично боковая стенка и частично задняя оформлены муллитокорундовыми блоками МКП-72 ТУ 14-8-556-87, которые имеют высокую огнеупорность и большой срок службы.
Введение в конструкцию печи перечисленных выше устройств, материалов и т.п. обеспечивает решение поставленной задачи.
Наличие наклонной площадки позволяет вести в печи переплавку несортированного от инородных включений лома, так как переделки (чугунные и стальные кольца, вкладыши, втулки, шпильки, толкатели, клапаны и т.д.) не попадают в расплавленный металл.
На фиг.1 Продольный разрез печи.
На фиг.2 Поперечный разрез печи (вид горелочного пояса и дымохода).
На фиг.3 Поперечный разрез печи (вид летки).
На фиг.4 Вид печи в плане.
На фиг.5 Вид установки пылегазоочистки.
Предлагаемая печь содержит смонтированный на каркасе печи корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми 1, передней 2 и задней 3 торцевыми стенками, накопительную ванну 4 и наклонную площадку 5 фиг.1. Корпус смонтирован на металлическом каркасе 6, во внутренней полости металлического каркаса 6 на теплоизоляционной подушке 7 из бетона с наполнителем диатомитовой крошкой размещена накопительная ванна. В теплоизоляционной подушке 7, кроме бетона с наполнителем диатомитовой крошкой имеются два теплоизоляционных слоя 8 из легковесного кирпича марки ШЛ 04 под подиной 9 и под наклонной площадкой 5, более того, имеются два слоя толщиной 10 мм листового асбокартона 10 под подиной 9 и четыре толщиной 22 мм под наклонной площадкой 5. Бетон с наполнителем диатомитовой крошкой, два теплоизоляционных слоя 8 из легковесного кирпича марки ШЛ 04 под подиной 9 и под наклонной площадкой 5, а также дополнительно два слоя толщиной 10 мм листового асбокартона 10 под подиной 9 и четыре толщиной 22 мм под наклонной площадкой 5 позволяют снизить потери тепла.
Накопительная ванна 4 и наклонная площадка 5 выполнены из муллитокорундовых блоков МКП-72 ТУ 14-8-556-87, уложенных на три слоя асбокартона 11, и имеют подбивку из диатомитовой крошки, смешанной с измельченной асбестовой крошкой. Срок службы печи по сравнению с прототипом увеличивается из-за использования муллитокорундовых блоков МКП-72 ТУ 14-8-556-87, которые имеют высокую огнеупорность и стойкость (срок службы по практическим данным 7-9 лет). Применением муллитокорундовых блоков МКП-72 ТУ 14-8-556-87 вместо обычных штучных изделий можно уменьшить количество швов, что снижает газопроницаемость и повышает шлакоустойчивость футеровки; получить экономию средств, поскольку отпадает процесс предварительного изготовления штучных огнеупоров, ускорить процесс строительства и снизить долю ручного труда. Теплоизоляция, состоящая из трех слоев листового асбокартона 11 и подбивки из диатомитовой крошки, смешанной с измельченной асбестовой крошкой, позволяет дополнительно сохранять температуру металла в ванне и наклонной площадке. Муллитокорундовые блоки МКП-72 ТУ 14-8-556-87 имеют размеры: большие - толщина 300 мм, ширина 400 мм, длина 1000 мм; малые - толщина 300 мм, ширина 400 мм, длина 500 мм. Швы между муллитокорундовыми блоками МКП-72 ТУ 14-8-556-87 заполняют тонкоразмолотым сухим шамотным порошком, а еще более лучший результат был достигнут автором, когда засыпанный в щели блоков подины и наклонной площадки шамотный порошок в верхней части заливался жидким стеклом, а затем замазывался «заподлицо» с верхней плоскостью подины и наклонной площадки огнеупорной клеевой замазкой, разработанной автором и имеющей состав: мертель, фоскон, лигносульфанат технический.
Ванна глубиной 380 мм ограничивается наклонной площадкой 5, являющейся загрузочным столом, двумя боковыми стенками 1 и задней стенкой 3, выполненными из муллитокорундовых блоков МКП-72 ТУ 14-8-556-87. Над накопительной ванной и наклонной площадкой 5 собран нижний большой свод 12 и верхний большой свод 13, которые опираются на пятовые кирпичи ША1 №67 поз.14, зафутерованные в огнеупорных боковых стенках 1. Нижний большой свод 12 и верхний большой свод 13 расположены один над другим, между ними имеется промежуток, выполняющий роль дымохода. Предлагаемая конструкция сводов позволяет: во-первых, использовать тепло отходящих дымовых газов, имеющих высокую температуру для нагрева нижнего большого свода с двух сторон и верхнего большого свода с нижней стороны, повысить к.п.д. печи; во-вторых, аккумулированное тепло позволяет увеличить скорость проплавления шихты и снизить расход топлива. Благодаря отмеченному выше нижний большой свод омывается с двух сторон раскаленными дымовыми газами, тепло отражается на ванну и наклонную площадку, естественно, отражательная печь проплавляет больше алюминиевого лома.
Над наклонной площадкой 5 в корпусе печи выполнено загрузочное окно 15 фиг.2. Первый малый свод 16 выполнен над загрузочным окном 15 и опирается на пятовые кирпичи ША1 №67, причем выложен по кружалам в 5 рядов из шамотного торцевого клина ША1 №22 и №23. Кладка свода загрузочных и шлаковых выступает за стальной короб на 40-45 мм. В передней стенке 2 печи выложен газоход 17, выполненный в виде сектора. В задней стенке 3 внизу расположена летка 18, с одной стороны от которой в боковой стенке выложено шлаковое окно 19 для удаления шлака с поверхности расплавленного металла. Для затекания расплавленного металла в летку 18 и для удобства чистки летки в процессе удаления переделок и шлака с подины 9 перед леткой имеется выемка 20, выполненная в подовом блоке «болгаркой» в процессе футеровки печи. Второй малый свод 21 выполнен над шлаковым окном 19 и опирается на пятовые кирпичи ША1 №67, причем, выложен по кружалам в 5 рядов из шамотного торцевого клина ША1 №22 и №23 фиг.3. Все стены печи выложены в два с половиной кирпича. Металлический каркас 6 с печью установлен на фундаменте в плавильном отделении цеха. В аналоге имеются стальные блюмсы, в предложенной конструкции печи металлический каркас 6 имеет поперечены в виде швеллеров №16 поз.22, которые частично выполняют роль блюмсов, обладают достаточной теплоемкостью и находятся в бетоне с наполнителем диатомитовой крошкой.
Отражательная печь для переплава алюминиевого лома имеет в передней стене ряд инжекционных горелок среднего давления: две восьмисмесительные 23 (по краям) с длинным факелом, направленные на шихту, находящуюся на наклонной площадке и на ванну с расплавленным металлом, одну горелку БИГм 2-6 ТУ 51-464-89 (в центре) 24 и две горелки БИГм 2-12 ТУ 51-464-89 поз.25, направленные на шихту. Такое расположение горелок позволяет добиться высокой скорости плавки, снизить угар (по практическим данным), а также загружать незагрязненную шихту через шлаковое окно и быстро ее переплавлять. Предложенные две восьмисмесительные горелки 23 (патент №2365816, автор Трусов В.А.) с длинным факелом (по практическим данным, имеющий длину 3,5-3,6 м) позволяют проплавлять шихту, находящуюся на наклонной площадке 5, а также шихту, заброшенную в ванну через шлаковое окно 19. Общая тепловая мощность горелок составляет 10 150 КВт, что делает печь высокопроизводительной, позволяющей вести форсированный режим плавки.
В передней 2 стенке печи выполнены проемы для размещения в них горелок. Каждая горелка имеет горелочный туннель для устойчивого горения факела.
Номинальное рабочее давление горелок 0,08 МПа. При футеровке печи в пять проемов укладываются пять инжекционных горелок и перекрываются муллитокорундовыми блоками МКП-72. Затем происходит обмуровка горелок огнеупорной набивной массой собственной разработки, имеющей следующий состав:
Кварцевый песок
Лигносульфонат технический ТУ 13-0281036-89;
Порошок молотой глины ПГБ ТУ 1522-009-00190495-99;
Фоскон (алюмохромофосфатная смесь) ТУ 2149-150-10964029-01;
Вода
Процесс приготовления огнеупорной набивной массы следующий: замачивают порошок молотой глины в течение суток, далее добавляют порциями кварцевый песок, вся масса постоянно тщательно перемешивается, добавляется лигносульфанат технический и также все тщательно перемешивается. В заключении при перемешивании выливается в смесь фоскон, разведенный в воде.
После обмуровки горелок их прокаливают в течение 50-60 минут переносной горелкой, окончательное прокаливание производится вместе с печью.
Частично боковая стенка 1 и частично задняя 3 оформлены муллитокорундовыми блоками МКП-72 ТУ 14-8-556-87, которые имеют высокую огнеупорность и большой срок службы.
В качестве связующего вещества при футеровке применяется огнеупорный раствор состоящий из огнеупорной глины (25%), шамотного порошка (75%), жидкого стекла (4%), фоскона (алюмохромофосфатная смесь, 1%) и воды.
Толщина швов 1-2 мм, термокомпенсационные швы не выкладываются.
Металлический каркас 6 печи сварной, сваренный из двутавров №22, 35 и швеллеров №16, поз.21, заливается бетоном марки В40 с наполнителем диатомитовой крошкой для уменьшения потерь тепла через бетон каркаса на пол цеха. При заливке бетона В40 с наполнителем шамотной крошкой укладывают слои листового асбокартона 10 и легковесного кирпича 8. После затвердевания бетона В40 с наполнителем диатомитовой крошкой делается подбивка из диатомитовой крошки, смешанной с измельченной асбестовой крошкой под подину печи 9 и наклонную площадку 5. Подина 9 состоит из семи рядов муллитокорундовых блоков МКП-72 ТУ 14-8-556-87 по три штуки в каждом ряду, уложенных на «ребро». Размер подины 2,1×3 метра. Наклонная площадка 5 состоит из шести рядов муллитокорундовых блоков МКП-72 ТУ 14-8-556-87 по три штуки в каждом ряду, уложенных на «ребро». Размер наклонной площадки 3×1,8 метра. Муллитокорундовые блоки подины 9 и наклонной площадки 5 обложены муллитокорундовыми блоками МКП-72 и прямым шамотным кирпичом марки ША1 изделие №5 ГОСТ 8691-73. Стены печи выложены из шамотного кирпича ША1 изделие №5 и №12 ГОСТ 8691-73. Следует отметить, что задняя стенка 3 выполнена расширяющейся кверху, что позволяет дымовым газам плавнее осуществлять поворот к дымоходу 17, выложенному в передней стенке печи 2, и производить нагрев нижней стороны большого нижнего свода 12, который затем отражает аккумулированное тепло на накопительную ванну 4 и наклонную площадку 5.
Летка 18 имеет размеры Ø24×36 мм, высверлена коническим сверлом в леточном кирпиче 26. Леточный кирпич 26 размещается в нише задней стены 3 и перекрывается муллитокорундовым блоком МКП-72.
К металлическому каркасу 6 печи приварен стальной короб 27, имеющий теплоизоляцию между ним и каждой стеной, состоящую из асбестовой крошки, огнеупорной ваты, огнеупорных матов, диатомитовой крошки и слоя листового асбокартона фиг.1, 3. Такое конструктивное решение значительно снижает потери тепла в окружающую среду.
Стены печи выложены в стальном коробе 27. Крепление стального короба 27 к металлическому каркасу 6 производится вертикальными швеллерами №20 поз. 28 фиг.1.
Для предотвращения распора кладки печи вертикальные швеллеры имеют связку из горизонтальных швеллеров №20 (29). Для дополнительной поддержки вертикальных швеллеров 28 к двутавру металлического каркаса 6 приварены швеллеры №14 поз.30.
Пятовые балки 31 сварены из швеллеров №24 и 30.
Печь может работать на естественной тяге при отключенном электропитании благодаря применению пяти инжекционных горелок.
Нижний большой свод 12 выполнен по кружалам из клина торцевого ША1 №22, №23. Верхний большой свод 13 выполнен по кружалам из клина торцевого ША1 №22, №23. Существенно отметить, что верхний большой свод 13 печи имеет двойную огнеупорную теплоизоляционную обмазку и сверху его уложен слой огнеупорных теплоизоляционных матов. Это дополнительно уменьшает теплопотери из печи. Первый слой толщиной 30 мм огнеупорной теплоизоляционной обмазки имеет следующий состав:
- асбестовая крошка - 80%;
- жидкое стекло - 10%;
- огнеупорная глина - 10%;
- вода
После сушки первого слоя обмазки наносится второй слой толщиной 20 мм, который имеет следующий состав:
- огнеупорная глина - 15%;
- шамотный порошок - 80%;
- жидкое стекло - 5%;
- вода.
При этом отражательная печь для переплава алюминиевого лома имеет поворотный желоб, который можно поворачивать в процессе разливки жидкого металла, и имеет в конструкции промежуточный носок 32, поворотную чашу 33 с приваренным в нижней ее части валом, конец которого впрессован во внутреннюю обойму шарикового подшипника 34, а его наружная обойма зафиксирована в кронштейне 35, который крепится к задней стенке печи, причем к поворотной чаше приварен длинный разливочный носок 36 с двумя ручками 37, что позволяет последовательно разливать наплавленный в печи металл в разливочное оборудование, расположенное в секторе обслуживания с углом 140°. Такая конструкция поворотного желоба на шариковом подшипнике 34 позволяет очень легко вращать его во время разливки жидкого металла, улучшает условия труда обслуживающего персонала. Поворотная чаша 33 футерована огнеупорным составом и имеет диаметр 350 мм, промежуточный носок 32, длинный разливочный носок 36 футерованы огнеупорным составом.
Кроме того, печь имеет два привода подъема и опускания заслонок печи, каждый из которых состоит из электродвигателя 38, муфты 39, червячного редуктора 40, двух шкивов 41, цепи 42, троса 43, серьги 44, противовеса 45, копиров 46, барабана 47 и заслонки с двойным теплоизоляционным слоем листового асбокартона 48, футерованной легковесным полуторным огнеупорным кирпичом марки ШЛ 04 поз.49, выступающим за раму на 40-45 мм и образующим при закрытии надежный «замок», что способствует уменьшению угара и снижению теплопотерь. Заслонка состоит из сварной рамы 50, имеет два приваренных патрубка 51, которые опираются на два копира 46, с помощью привода заслонка может перемещаться вверх-вниз, открывая и закрывая окно (шлаковое или загрузочное). Заслонка при закрытии, к примеру, загрузочного окна 15 опирается внизу на подоконник 52. Заслонка имеет заднюю стенку 53. Двойной теплоизоляционный слой из листового асбокартона 48 и легковесный полуторный кирпич 49 значительно снижают теплопотери. Выступающая за сварную раму 50 огнеупорная футеровка, кроме выполнения функции герметичности, выполняет функцию защиты металлоконструкции сварной рамы 50 заслонки печи от действия раскаленных печных газов, которые вызывают ее коробление и образование щелей и неплотностей. Герметичность закрытия заслонкой окна печи обеспечивается заходной частью копиров 46, которая имеет угол 33 градуса.
Существенно отметить, что печь может работать как на искусственной тяге, так и на естественной тяге. При использовании установок пылегазоочистки процесс становится экологически чистым. За печью боровок 54 раздваивается: одна ветвь прямая идет на дымовую трубу 55, другая (наклонный боров) 56, имеющая взрывной клапан 57, на камеру смешения 58, дымосос 59 и пылегазоочистку фиг.4. В камере смешения 58 установлены два шибера: один из которых 60 закрывает или открывает подачу в дымосос 59 отходящих газов, другой 61 регулирует подачу свежего воздуха для разбавления им продуктов горения. Этими же задвижками (шиберами) регулируется величина разряжения в печи, которая составляет 2-20 ДаПа.
Пройдя очистку от пыли и вредных газов в установке пылегазоочистки, размещенной в отгороженном помещении, продукты горения через металлический обратный короб 62 нагнетаются дымососом 59 и воздуходувкой, входящей в состав установки пылегазоочистки, в дымовую трубу 55. Дымовые газы выходят из печи, имея температуру 950-1100°C, и если их сразу подать в установку пылегазоочистки, то матерчатые фильтры сгорят, кроме того, конструкция пылегазоочистки быстро выйдет из строя при такой высокой температуре, так как корпус и основные детали установки изготавливаются из конструкционной стали обыкновенного качества (групп А, Б, В). Чтобы снизить температуру дымовых газов до 180-210°C, необходимо установить камеру смешения 58, в которой происходит смешение дымовых газов с воздухом цеха. Для нагнетания дымовых газов в пылегазоочистку используется дымосос ДН-10, который имеет рабочую температуру до 250°C. Шибер 63 регулирует естественную тягу, а шибер 64 регулирует искусственную тягу. Для обслуживания шибера 63 смонтирована площадка 65.
Очистка дымовых газов от пыли и вредных происходит в установке пылегазоочистки, разработанной автором и изображенной на фиг.5, которая имеет широкий спектр очищаемых вредных веществ, находящихся в дымовых газах. Пылегазоочистка представляет собой сборный стальной цилиндрической формы корпус 66, в нижней части которого имеется нижняя поворотная загрузочная решетка 67 с отверстиями. В средней части цилиндрического корпуса 66 имеется верхняя поворотная загрузочная решетка 68 с отверстиями. Поворот решеток вокруг осей осуществляется с помощью рукояток 69, закрепленных на осях. Выше нижней поворотной загрузочной решетки 67 расположен нижний загрузочный патрубок 70. Выше верхней поворотной загрузочной решетки 68 расположен верхний загрузочный патрубок 71. В верхней части цилиндрического корпуса 66 размещены вращающиеся рукавные фильтры в количестве 10 штук, которые улавливают пылевидные частицы из дымовых газов. Вверху установки пылегазоочистки размещен привод вращения рукавных фильтров, состоящий из электродвигателя 72, муфты 73, червячного редуктора 74 и зубчатой тарелки 75.
В верхней части цилиндрического корпуса 66 закреплена на четырех кронштейнах 76 обслуживающая площадка 77, которая опирается на четыре опоры 78 и имеет слева лестницу 79. На обслуживающей площадке 77 закреплена рама 80, на которой смонтирована воздуходувка 81 с электродвигателем 82. Отработанный адсорбент и пыль собираются в конусной части 83 цилиндрического корпуса 66. Очищаемые газы из печи подаются в установку пылегазоочистки через патрубок 84. Отработанный адсорбент выгружается через нижнюю горловину 85 цилиндрического корпуса 66. После очистки дымовых газов от вредных веществ они очищаются от пыли во вращающихся рукавных фильтрах, находящихся в верхней части цилиндрического корпуса 66. Основные технические характеристики установки пылегазоочистки:
3
- производительность по очищаемому газу 10 600 м/ч;
2
- площадь поверхности фильтрования 15,8 м;
- количество рукавных фильтров 10 шт.;
- толщина слоя адсорбента 0,3-0,35 м;
- степень очистки по фтористому водороду 70%;
- степень очистки по окиси меди 86%;
- степень очистки по окиси углерода 87%;
- степень очистки по окиси азота 86%;
- степень очистки по окиси алюминия 81%;
- степень очистки по пыли 92%;
- температура очищаемого газа от 20 до 100°C;
- температура наружной поверхности установки от 40 до 55°C;
- уровень звука не более 82 дБА;
- энергетические затраты на очистку 8 кВт/ч.
Печь работает на естественной тяге следующим образом. Плавильщик металла и сплавов открывает шибер 63, шиберы 64 и 60 закрыты, при этом тяга должна составлять 2-20 ДаПа. Включаются горелки и прокаливается печь по технологическому графику прокалки в зависимости от вида проведенного ремонта. После прокалки включается механизм подъема заслонки завалочного окна 15 и в прокаленную печь плавильщики металла и сплавов на наклонную площадку 5 через загрузочное окно 15 загружают неразделанный алюминиевый лом с температурой окружающей среды. Пламя пяти газовых инжекционных горелок нагревает лом до температуры плавления. Металл плавится и стекает по наклонной площадке 5 в накопительную ванну печи. Инжекционные горелки установлены наклонно, поэтому пламя горелок наклонено под углом к наклонной площадке 5, оно как бы скользит по шихте, лежащей на наклонной площадке и расплавляет шихту. Горелки, имеющие длинный факел расплавляют шихту на наклонной площадке 5, а также шихту, загружаемую через шлаковое окно 19 в накопительную ванну 4 с расплавленным металлом. Раскаленные дымовые газы ударяются в заднюю стенку 3 печи, далее, закручиваясь, поднимаются к большому нижнему своду 12, обтекают его в обратном направлении, входят в дымоход 17, поворачиваются на 180°, проходят между нижним и верхним большими сводами, входят в боровок 54 и удаляются в атмосферу через дымовую трубу 55. В процессе работы тепло аккумулируется в большом нижнем своде 12, откуда отражается на металл. Слои обмазки большого верхнего свода 13, теплоизоляция стен, подины 9, наклонной площадки 5 и теплоизолирующие слои металлического каркаса 6 печи, подбивки из диатомовой крошки, смешанной с измельченной асбестовой крошкой, и три слоя асбокартона 11 обеспечивают высокую теплоизоляцию плавильного агрегата. Одновременно бетон каркаса печи с наполнителем диатомовой крошкой, слоями легковесного кирпича и листового асбокартона обеспечивает дополнительное тепловое сопротивление тепловому потоку, исходящему от наклонной площадки 5 и накопительной ванны 4 вниз. Тепловое КПД печи выше 65%. В процессе плавки лом расплавляется, а на наклонной площадке 5 остаются все включения, температура плавления которых выше алюминиевого сплава. Эти отходы (переделки: чугунные и стальные кольца, вкладыши, втулки, шпильки, толкатели, клапаны и т.д.) не попадают в расплавленный металл, так как в конце плавки их удаляют скребком с поверхности наклонной площадки 5 в шлаковню. После полного расплавления загруженного в печь лома, обработки флюсом жидкого металла, тщательного перемешивания металла в ванне и подтверждения лабораторией спектрального анализа марки получаемого сплава заливщик металла открывает летку 18 и производит разливку жидкого металла в изложницы разливочной карусели 86. Таким образом, жидкий металл из печи можно разливать через поворотный желоб в разливочное оборудование, расположенное в секторе с углом в 140° (еще, допустим, в разливочный конвейер 87). После разливки из печи жидкого металла плавильщик металла и сплавов включает привод подъема заслонки шлакового окна 19, поднимает заслонку шлакового окна 19 и чистит подину 9 от шлака и случайно попавших на нее переделок.
Работа печи на искусственной тяге происходит следующим образом.
Плавильщик металла и сплавов закрывает шибер 63, а шиберы 60, 64 при этом открыты. Операции выполняются такие же, как и при плавке на естественной тяге. Разница в том, что перед загрузкой шихты в печь загружается адсорбент в установку пылегазоочистки и производится ее включение, кроме того, включается дымосос 59. Продукты горения, пройдя наклонный боров 56 и камеру смешения 58, разбуживаются (разбавляются) в ней воздухом цеха, далее проходят очистку от пыли и вредных соединений в установке пылегазоочистки и нагнетаются дымососом 59 и воздуходувкой 81 по обратному металлическому коробу 62 в дымовую трубу 55. Принцип работы установки пылегазоочистки заключается в следующем: дымовые газы проходят слой адсорбента на нижней 67 и верхней 68 загрузочных решетках, при этом образуется «кипящий слой», в результате чего вредные вещества, находящиеся в дымовых газах, адсорбируются известью пушонкой, активированным углем, селикагелем, березовым углем. После очистки дымовых газов от вредных веществ они очищаются от пыли во вращающихся рукавных фильтрах, находящихся в верхней части цилиндрического корпуса 66. Отработанный адсорбент выгружается через нижнюю горловину 85 цилиндрического корпуса 66 в металлическую емкость и увозится в отвал. Очистка дымовых газов делает процесс экологически чистым.
Работа печи на естественной тяге осуществляется в случае, если позволяют размеры санитарно-защитной зоны предприятия, при прокалке, разливке наплавленного металла или при отключении электроэнергии, когда невозможна работа дымососа и системы пылегазоочистки.
После разливки жидкого металла очищают ванну от шлака, летку 18 затыкают и цикл повторяется.
Итак, предлагаемая печь может работать как на искусственной, так и на естественной тяге, является простой по конструкции, герметичной, имеющей большой срок эксплуатации, высокопроизводительной, имеющей малые потери тепла в окружающею среду за счет хорошей теплоизоляции.