aluminium-guide.com

Газовые печи для плавления алюминия: критерии выбора

Газовые отражательные и шахтные печи широко применяются в большинстве алюминиевых литейных предприятий, как при производстве фасонного литья, то есть литых алюминиевых деталей и изделий, так и при производстве алюминиевых слитков, которые затем применяются при прокатке, экструзии или ковке алюминия, а также в качестве плавильных слитков для других литейных производств.

Базовыми типами газовых отражательных печей для плавления алюминия являются [1]:

Рисунок 1 – Газовая отражательная плавильная печь с сухим подом [2]

Рисунок 2 – Газовая отражательная плавильная печь ванного типа [3]

Рисунок 3 – Газовая шахтная плавильная печь [4]

Еще одним типом газовых печей являются тигельные печи, которые применяются при небольших объемах литья, а также для специальных сплавов. Эти печи требуют отдельного рассмотрения.

Дополнительные функции газовых печей

Каждый из этих трех базовых типов печей может иметь дополнительные опции, а также элементы, характерные для других типов печей, например:

Печи стационарные и наклоняемые

Каждый из трех базовых типов плавильных печей может быть выполнен в двух вариантах:

Отражательные плавильные печи с сухим подом

В печах с сухим подом загружаемая алюминиевая шихта помещается на наклонный под, который находится выше уровня расплавленного металла (рисунок 4). Горячие отходящие газы проходят через шихту и быстро прогревают ее. Шихта плавится и постепенно стекает с наклонного пода в камеру для накопления расплавленного металлом, которую поэтому часто называют копильником.


Рисунок 4 – Отражательная плавильная печь с сухим подом.
На входе в печь видны подогреваемые слитки [5]

Печи с сухим подом обычно применяют, когда:

Преимущества печей с сухим подом:

Недостатки печей с сухим подом:

Отражательные плавильные печи ванного типа

В этих печах продукты сгорания находятся в прямом контакте с поверхностью расплава и передача тепла происходит в результате комбинации конвекции и излучения. Эти печи имеют более низкий свод для максимально использования тепла излучения, наиболее эффективного способа передачи тепла в алюминий. Источник тепла (горелки) могут располагаться на расстоянии 45-60 мм от зеркала алюминиевого расплава. Чем ближе источник тепла к поверхности расплава, тем быстрее происходит передача ему тепла [1].

Рисунок 5 – Отражательная плавильная печь ванного типа [6]

Отражательные плавильные печи ванного типа применяют, когда:

Преимущества отражательных печей ванного типа:

Недостатки печей ванного типа:

Шахтные плавильные печи

Шахтные плавильные печи имеют более высокую энергетическую эффективность за счет лучшей герметизации печи от проникновения атмосферного воздуха и применения отходящих газов для предварительного нагрева алюминиевой шихты.

Алюминиевая шихта проходит вниз по загрузочной шахте и постепенно достигает зоны плавления, где она расплавляется под воздействием горелок и перетекает вниз в копильник. Горячие отходящие газы проходят из зоны плавления через шахту и прогревают загружаемую шихту.


Рисунок 6 – Шахтная плавильная печь [7]

Преимущества шахтных печей

Недостатки шахтных печей

Total Cost of Ownership

Для оптимального выбора печи для плавления алюминия в настоящее время применяют концепцию “Total Cost of Ownership” (TCO) [8]. Этот подход заключается в подсчете суммы всех расходов, которые связаны с приобретением, установкой, эксплуатацией и техническим обслуживанием рассматриваемого оборудования. В результате получают полную стоимость производства одной тонны готового расплавленного алюминия c учетом всех расходов в течение срока службы печи.

Эта полная стоимость готового расплавленного алюминия включает:

Применение такого подхода к анализу отражательных и шахтных плавильных печей привело к довольно неожиданным выводам [8]:

Источники:

  1. ASM Handbook – Volume 15 – Casting – 2008.
  2. https://dynamofurnaces.com
  3. Aluminium technologies / Dr. YÜCEL BİROL – Dokuz Eylul University, Turkey – 29.09.2015
  4. https://www.strikowestofen.com
  5. https://www.bjholland-equip.com
  6. https://www.andritz.com
  7. http://www.marconiforni.com
  8. Investment and Management Decisions in Aluminium Melting: A Total Cost of Ownership Model and Practical Applications / A. Bacchetti, S. Bonetti, M. Perona and N. Saccani – Sustainability 2018, 10, 3342
Exit mobile version