Файл: Федоров А.П. Экономика энергетики чугунолитейного производства лекции.pdf

сушилах процесс сушки литейных стержней осуществляется за счет горячего топочного газа, омывающего .поверхности стержней. Глубинный прогрев стержней происходит за счет теплопроводности. В связи с тем, что литейные стержни яв­

ляются плохими проводниками тепла, их прогрев осущест­ вляется крайне медленно. Вследствие этого основным недо­ статком камерного способа сушки является большая дли­

тельность процесса, которая в зависимости от размеров се­ чения стержней может достигать от 2-х до 30 часов. Увели­ чение температуры рабочего пространства до 200:—250°С при­ водит к сокращению времени сушки, но в то же время вызы­ вает повышение удельных расходов топлива и увеличение процента брака за счет перегрева и обгорания наружных слоев стержней. Указанные недостатки требуют замены ка­ мерного способа сушки более быстрым и качественным спо­

собом.

Методом, исключающим эти недостатки и дающим воз­

можность организовать конвейерный способ сушки, является высокочастотная сушка стержней, получающая все большее распространение как в зарубежной практике литейного про­ изводства, так и в практике отечественного литейного произ­

водства.

По своим электрическим свойствам стержневая смесь от­

носится к группе полупроводников, и нагрев ее производится в электрическом поле высокой частоты. По своей природе процесс нагрева в электрическом поле высокой частоты отли­ чается от всех видов нагрева от внешнего источника тепла, подчиняющихся законам теплопроводности. Теплопроводность материала, как известно, не влияет на скорость нагрева в электрическом поле.

Высокочастотный нагрев характерен следующими особен­

ностями:

1) подъем температуры одинаков по всему объему мате­ риала, если структурное строение материала однородное;

2) скорость нагрева, а следовательно, и сушки в сотни раз превышает скорость сушки при обычных методах нагрева;

3)не происходит образование наружной корки, препят­ ствующей дальнейшему испарению;

4)отсутствует холостой ход установки, так как нагрев и расход энергии прекращается одновременно с прекращением

подачи высокочастотной энергии;

5) становится возможным организация поточного метода нагрева в силу скоростного характера процесса;

47

6) создается высокая культура производства в связи с лё-' реходом на полную электрификацию процесса нагрева.

Удельный расход электроэнергии на сушку 1 кг песчано- глинисто-сульфитной или песчано-масляной смеси составляет

0,13 квтч и на 1 кг испаренной влаги 2,87 квтч.

Кроме того, следует учесть, что основное количество элек­ троэнергии (60%) расходуется на нагрев и испарение влаги,

которая вводится в стержневую смесь в количестве до 5% и

более не только для получения формуемости ее, но и для соз­ дания надлежащей теплопроводности, ускоряющей процесс

сушки в камерных печах.

Так как фактор теплопроводности при высокочастотном

нагреве не влияет на скорость сушки, то для формуемости смеси достаточно иметь влажность 2—3%. Это обстоятельство

снизит на 20—30% удельный расход электроэнергии, следо­ вательно уменьшит и стоимость сушки, еще больше сократит цикл сушки и увеличит производительность.

Удельный расход электроэнергии на сушку смесей с кре­ пителем МФ-17 составляет 0,1 квтч на 1 кг сырой смеси (или 60—75 квтч на тонну годного литья).

2) Сушка песка и глины. В зависимости от масштабов производства и степени его технологического оснащения суш­

нежирного песка, но непригодны для сушки глины и жирного песка.

Печь работает по принципу противотока. Горячие газы из топки, расположенные снизу, поднимаясь вверх в дымовую трубу, нагревают и сушат песок, постепенно проваливающий­ ся вниз благодаря вращению чугунных дисков, надетых на центральный вращающийся от привода вал.

Горизонтальные огневые барабанные сушила устанавли­ ваются как прямоточные, так и противоточные, т. е. с парал­ лельным и встречным движениями песка и газов.

Удельные расходы топлива для этих печей составляют:

сушка песка—23 кг. усл. топлива/тонну песка-, сушка глины50 кг усл. топлива!тонну глины.

Однако, помимо огневых печей сушку песка и глины мож­ но производить в печах с помощью электрического нагрева.

В практике литейного производства применяют камерные и

48

подовые электропечи для сушки песка и глины, однако это применение должно быть обосновано соответствующим тех­ нико-экономическим расчетом.

Высокотемпературные процессы

1)Плавка металла. Выше уже отмечалось, что к плавиль­ ным печам, применяемым в чугунолитейном производстве, предъявляется ряд требований, основными из которых яв­

ляются:

1)получение металла возможно большей чистоты и точ­ ностихимического состава с необходимой температурой пе­

регрева и минимальной величиной угара;

2)ведение процесса плавки с минимальным удельным расходом топлива и энергии;

3)возможность включения плавильного оборудования в линию потока.

Сточки зрения требований технологии плавки наиболее совершенной является плавка металла в электрической печи.

Однако мероприятия последнего времени по совершенство­

ванию ваграночных печей путем устройства многорядных фурм, применения горячего и кислородного дутья, привели к значительному повышению эффективности вагранки (тем­

пература перегрева повысилась до 1450—1500°, уменьшился угар металла и содержание углерода и серы, к.п.д. вагранки

повысится до 60%).

Весьма важным является выполнение третьего условия: пригодности плавильных печей к условиям поточно-массового производства. В этой части вагранка, как агрегат непрерыв­ ного действия, в наибольшей степени пригодна для проточ­ но-массового производства.

Что же касается электропечей, то в условиях непрерывно­ го производства они пригодны для получения металла при

совместной работе с вагранкой (дуплекс-процесс).

Поэтому основным плавильным агрегатом в поточно-мас­ совом чугунолитейном производстве до настоящего времени продолжает оставаться вагранка.

2) Термообработка литья. При термообработке литья, как

известно, металл нагревается до известной высокой темпера­ туры (но ниже температуры его плавления), благодаря чему ему сообщаются определенные свойства.

По источнику получения тепла нагревательные (термичес­ кие) печи подразделяются на две группы:

1)топливные печи, где источником тепла служит в ос­ новном газообразное топливо;

2)электрические ..печи, где источником тепла является электроэнергия.

Несмотря на большое внимание, уделяемое вопросам тер­ мообработки серого чугуна, позволяющей значительно улуч­ шить его физико-механические свойства и тем самым значи­ тельно расширить область применения чугунного литья, в

массовом производстве этот процесс пока еще мало приме­ няется. Поэтому и конструкции печей для нагрева отливок из серого чугуна представлены в основном периодически дей­

ствующими печами, работающими на газообразном топливе.

Электрические печи не вошли пока еще в производство, как это имеет место при отжиге ковкого чугуна.

Интервалы температур при термообработке серого чугуна

колеблются в пределах 400—1000°С. Расход тепла для отжи­ га тонны годного литья для топливных печей составляет

1000000 ккл или 143 кг усл. топлива/тонну год. литья.

Если при производстве отливок из серого чугуна термооб­ работка применяется только с целью улучшения механических

свойств отливок, то в процессе производства ковкого чугуна отжиг (томление) является основной частью технологическо­ го процесса, без которой невозможно получение самих отли­ вок.

таются электрические печи и тоннельные, особенно печи с из­

лучающими трубками, в которых отжиг производится в кон­ тролируемой атмосфере. Камерные же топливные печи обыч­ но применяются только лишь при незначительных масштабах производства.

Применение перечисленных выше типов печей для отжига ковкого чугуна с точки зрения техники и технологии имеют свои особенности и преимущества, которые достаточно полно освещены как в зарубежной, так и отечественной литературе.

Однако, выбор типа печей помимо технической и технологи­

ческой точек зрения должно также производиться с точки

50