Große Gießereibetriebe können jährlich Zehntausende Tonnen Gussspäne herstellen. Die Rückgewinnung und Verwertung von Gusseisenspänen steht nicht nur im Zusammenhang mit der sparsamen Nutzung von Metallressourcen in China, sondern auch in engem Zusammenhang mit Energieverbrauch und Umweltschutz. Aufgrund der hohen Wirtschaftlichkeit und Qualität kommt der Rückgewinnung und Verwertung von Gusseisenspänen eine große Bedeutung zu.
Gusseisenspäne sind die pulverförmigen Unterschneidungsmaterialien beim Schneidprozess von Gusseisenrohlingen, die etwa 10 % bis 30 % des Gewichts von Gusseisenrohlingen ausmachen. Allein die Shandong Shifeng Group verfügt jedes Jahr über etwa 50,000 Tonnen Gusseisenspäne, die Materialien unterschneiden, die alle mit Abfallmaterialien zu einem niedrigen Preis behandelt werden, was großen Abfall verursacht. Gegenwärtig erfolgt die Wiederverwendung von Gußeisenspänen im allgemeinen durch einfaches Pressen und anschließendes Einschmelzen in geschmolzenes Eisen, was nicht nur zu einer geringen Ausnutzungsrate von Gußeisenspänen, einem Verbrauch von Kokskohle und einer großen Schadstoffbelastung führt. Inländische mit einer großen Kapazität von Induktionsöfen für Gusseisenschmelzunternehmen ist relativ gering, insbesondere die Studie mit großer Kapazität und die Anwendung von direkt schmelzendem Gusseisen ist geringer, während der Induktionsofen mit großer Kapazität zwar sehr hoch ist, aber eine schlechte Sicherheitsüberwachung aufweist des Schmelzprozesses wird die Ofenauskleidungserosion beschleunigt, Induktionsofen bei niedriger Temperatur magnetische Permeabilität verringerte Schmelzeffizienz und andere technische Engpässe, entwickelte ein komplettes grünes Recycling von Gusseisen und effiziente Schmelztechnologielösungen, um eine saubere Produktion zu realisieren, Abfall zu vermeiden und die Ressourcennutzung zu verbessern besonders dringend und wichtig.
I. Technische Schwierigkeiten und Schlüsseltechnologien
1. Technische Schwierigkeiten
(1) Oxidation von geschmolzenem Eisen. Wenn geschmolzener Eisenschrott mit Sauerstoff in der Luft reagiert, um stabile Oxide zu bilden, die die Qualität des geschmolzenen Eisens ernsthaft beeinträchtigen, einschließlich elementarer Verbrennung, Porosität und Schlackeneinschlüsse und Neigung zu Weißmaulbildung usw.
(2) Da der Gusseisenschrott die Form von Fragmenten hat und eine dünne Eisenoxidschicht enthält, die Schüttdichte nur 2 g/cm3 beträgt und der Eisenoxidgehalt relativ hoch ist, lässt er sich leicht beschleunigen Erosion der sauren Auskleidung, und die Auskleidungsdicke kann nicht angezeigt werden. Die Auskleidungsdicke ist zu dünn, um einen Leckageunfall im Ofen zu verursachen, daher ist die Sicherheitsüberwachungstechnologie im Schmelzprozess besonders kritisch.
(3) Alle Gusseisensorten müssen vor dem Ofen genau dosiert werden, um sicherzustellen, dass der erforderliche Anteil jeder Komponente der Charge angemessen ist.
2. Schlüsseltechnologien
(1) Eine spezielle Spänekuchenmaschine wurde entwickelt, um Gusseisenspäne mit einer Schüttdichte von nur 2 g/cm3 zu Kuchenblöcken zu zerkleinern, um die Schmelzeffizienz zu verbessern, dh die Oxidationsfläche zu verringern und die Leitfähigkeit im Ofen zu verbessern.
(2) Da die Schmelztemperatur von Gusseisenspänen etwa 100℃ höher ist als die von gewöhnlichem Broteisen, wird die relative Änderungsbeziehung zwischen dem Zwischenfrequenzstrom und der Spannung des Elektroofens zur Berechnung verwendet, um ein sicheres Schmelzen zu gewährleisten und Anzeige der Auskleidungsdicke durch Computertechnologie, um zu verhindern, dass die Ofenauskleidung aufgrund einer zu dünnen Auskleidung undicht wird.
(3) Optimieren Sie das Design der Stromversorgungskonfiguration und der Ofenstruktur, verbessern Sie die Ausnutzungsrate der elektrischen Energie, verbessern Sie die Schmelzeffizienz und -qualität und liefern Sie Eisenflüssigkeit rhythmisch in strikter Übereinstimmung mit den Anforderungen der Gießlinie.
(4) Um die Oxidationsbeständigkeitsrate von Gusseisenschrott und Stahlschrott zu verbessern, untersuchen Sie den Gasschutzmodus und das Steuerverfahren des Elektroofenschmelzens.
II. Hauptforschungsinhalte
1.Guss- und Schmiedeteile, die Schrott und Abfallvorbehandlung verarbeiten
(1) die Vorverarbeitung Eisenspäne oder Späne enthalten kann, bevor sie in das Wasser und Öl, falls unbehandelt, zu Beginn des Hochofens und des Schmelzrauchs und des flüssigen Eisens in das Recyclingverfahren eingebracht werden, die Gasaufnahme zu einer Erhöhung des Gasgehalts im flüssigen Eisen führen würde, beeinträchtigen nicht nur die Gussqualität, sondern breiten sich beim Schmelzprozess auch auf die Innenauskleidung aus und können zu einer Beschädigung der Induktionsspule führen. Daher sollte die grüne Verwertung von Eisenspänen zuerst vorbehandelt werden. Normalerweise geht der Vorbehandlungsprozess zuerst durch die Entölungsmaschine, um das bei der Verarbeitung eingebrachte Fett zu entfernen. Eisenschrott mit Schneidflüssigkeit kann auch direkt durch Rösten behandelt werden, um die Feuchtigkeit und das Fett zu entfernen, die durch die Schneidflüssigkeit während der Verarbeitung eingebracht wurden. Nach dem zentrifugalen Entfeuchtungsprozess und Schnelltrocknungsprozess wird der Feuchtigkeitsgehalt auf weniger als 1 % reduziert.
(2) Die Gusseisenspäne der gepressten Masse sind Gusseisenabfälle im Schneidprozess. Das endgültige Erscheinungsbild enthält eine dünne Eisenoxidschicht, die natürliche Ansammlungsdichte beträgt etwa 2 g/cm3 und die relative Permeabilität beträgt etwa 1.6, was nahe an der Permeabilität von Luft liegt. Die relative Permeabilität von Blockgusseisen beträgt etwa 600 ~ 1000. Um die Ladungsdurchlässigkeit zu verbessern, muss die Gesamtdichte von Gusseisenspänen verbessert werden. Nach wiederholten Experimenten können Kontrastdaten und Semmelbröselblock eine Dichte von 5.2 g/cm3 auf der linken und rechten Seite erreichen, die relative Permeabilität der Pizzabrösel auf über 300 verbessern, nach dem Kochen im kalten Tiegel (< 700 ℃), die Gesamtpermeabilität erhöht sich offensichtlich, verglichen mit der direkten Füllung in Gusseisen kalter elektromagnetischer Heizwirkungsgrad wird offensichtlich verbessert, basierend auf der entsprechenden Analyse und Berechnung, mit 3000 kn hydraulischer Presse und bilden einen kompletten Formsatz, wir entwickeln unsere eigene spezielle Paniermehlmaschine, werden werden für den Großteil des Gusseisens durch Bildung von Semmelbriketts.
2. Verbinden Sie die ipC-Beschickung mit einem Spektrometer, um die Beschickung genau einzustellen
Um die Qualität des geschmolzenen Eisens aus Abfallschrott und Stahlschrott durch die Sekundärentwicklung von iPC-Hardware und die Systemintegration von Software zu verbessern, haben wir ein Mikrocomputer-Chargensystem entwickelt, einschließlich eines Hubelektromagneten, eines drahtlosen ferngesteuerten Mikrocomputer-Eisenverteilungsinstruments, drahtlos Hakensensor, Gleichrichterschaltschrank und Dosieroperator. Die Metallcharge wird gemäß der vorab eingegebenen Rezeptur automatisch verteilt und transportiert und automatisch digital gewogen und justiert. Zur gleichen Zeit, Industriecomputer- und Spektrumanalysatornetzwerk, Echtzeit-Datenaustausch, Elektroofenkomponenten-Steuermodul, verantwortlich für das automatische Anpassungssystem der Spektrometeranalysekomponente. Das ipC-Beschickungssystem, basierend auf den aus der Netzwerkanalyse erhaltenen Komponenten, gibt eine Rückmeldung an die automatische Fütterungsausrüstung, um die erforderlichen Komponenten der Beschickung schnell und genau einzustellen. Chargendaten können drei Monate lang mit einer USB-Schnittstelle gespeichert werden, die die Daten lesen und zur Verwaltung und zum Drucken auf den Bürocomputer übertragen kann. Es kann auch Chargendaten online auf den Computer hochladen und sie über LAN an das Unternehmens-ERP senden, um die vom Computer gesendete neue Rezeptur zu akzeptieren. Auf diese Weise wird die Dosierung des Elektroofens computerisiert, der Fehler wird automatisch kompensiert und die Fütterungsdaten werden automatisch gedruckt, wodurch die Blindheit der Dosierung verringert wird.
3. Online-Überwachungssystem für das Schmelzen von Gusseisenschrott in einem Elektroofen, um eine Online-Überwachung der Auskleidungsdicke zu realisieren
Die Variation der Auskleidungsdicke kann durch die Variationskurve der Betriebsimpedanz eines Trockenreaktionsofensystems beschrieben werden. Unter den Schmelzbedingungen des geschmolzenen Eisens im Ofen nimmt die Betriebsimpedanz mit der Abnahme der Auskleidungsdicke ab. Die Betriebsimpedanz kann durch Online-Erfassung berechnet werden, und die Auskleidungsdickenänderung kann online erfasst werden. Dieses Papier analysiert die aktuelle Situation der Überwachung der Ofenauskleidungsdicke und analysiert durch die Erstellung des mathematischen Modells des Induktionsofens theoretisch die Verteilung des internen Magnetfelds des Elektroofens, die Beziehung zwischen Ladungsimpedanz, Ladungsinduktionsstrom und Magnetfeldstärke und Auskleidungsdicke, das Verhältnis zwischen Ladeinduktionsstrom und Eingangsstrom und das Verhältnis zwischen Betriebsimpedanz und Auskleidungsdicke.
Es ist ersichtlich, dass sich die Betriebsimpedanzkurve des Ofens innerhalb eines Zeitraums des Normalbetriebs innerhalb eines bestimmten Bereichs ändert und allmählich abnimmt. Nach wiederholter Überwachung und Beobachtung wurde festgestellt, dass die Betriebsimpedanzkurve des Systems innerhalb eines Zyklus des normalen Betriebs nicht weniger als 0.5 betrug, so dass 0.5 als untere Alarmgrenze festgelegt wurde. Wenn der Auskleidungskoeffizient plötzlich weit unter die untere Grenze sinkt, zeigt dies an, dass die Auskleidung ernsthaft korrodiert ist oder dass ein Ofenleckunfall vorliegt, der rechtzeitig repariert werden muss; Wenn der Auskleidungskoeffizient allmählich abnimmt und unter dem unteren Grenzwert liegt, zeigt dies an, dass die Auskleidung in einem großen Bereich dünner wird und nicht mehr verwendet werden kann, sodass sie ausgeschlagen und neu aufgebaut werden muss.
Basierend auf den vor Ort gesammelten Daten wurde ein Verfahren zur Überwachung der Dicke der Auskleidung mit der Kurve der Betriebsimpedanz vorgeschlagen. Die Online-Überwachung und Kontrollanzeige der Auskleidungsdicke war ein Garant für den sicheren Betrieb eines Großraumofens. Verglichen mit dem herkömmlichen Kontaktalarmgerät löst dieses Verfahren nicht nur den Alarm eines undichten Ofens aus, sondern kann auch vor der Gefahr einer großflächigen Ausdünnung der Ofenauskleidung warnen.
4. Wenden Sie ein elektrisches Schmelzgasschutzverfahren und ein Kontrollverfahren an, um die Oxidationsbeständigkeitsrate zu verbessern
Um die Oxidationsbeständigkeitsrate des Elektroschmelzens umfassend zu verbessern, konzentrierten wir uns auf die Untersuchung von Gasschutzmethoden und Kontrollmethoden bzw. testeten die Schutzwirkung verschiedener Gase auf das Schmelzen von Gusseisen unter Berücksichtigung der Anwendungskosten von Inertgas und endgültig das Gasschutzschema von Stickstoff und Kohlendioxid bestimmt.
(1) Stickstoff- und Kohlendioxidgas zum Metallschmelzen hat eine gute Schutzeigenschaft, die Verwendung von versiegelter Gasinjektion und andere Möglichkeiten, so dass der Schmelzofenhohlraum und die Luftgrundisolierung und die Verwendung automatischer Steuerungstechnologie eine angemessene Steuerung der Fütterung und Gasinjektion Beziehung, so dass die volle Nutzung von Schutzgas.
(2) die Verwendung einer programmierten Steuerung, eine angemessene Heizkurve, so dass die Oxidationsrate des Gusseisens und der Stahlspäne am niedrigsten ist.
(3) Verwendung von Restsauerstofferkennungstechnologie, automatische Steuerung des Schutzgasinjektionsvolumens.
5. Entwicklung eines Mittelfrequenzofens mit einer großen Kapazität, um Schmelzen mit niedriger Energie und geringer Entladung zu realisieren
Beim traditionellen kernlosen Induktionsofenschmelzen muss der Gießprozess, um die kontinuierliche Versorgung mit Eisenflüssigkeit zu gewährleisten, normalerweise zwei oder mehr als zwei Sätze unabhängiger Transformatoren, Zwischenfrequenzstromversorgung und Induktionsofen konfigurieren, ein Satz Schmelzen mit voller Leistung, ein weiterer Satz von häufig Wärmeerhaltung in kleinen Leistungslast-Dumping-Eisen in der Zeit, diese Art der unabhängigen elektrischen Übertragungsverfahren macht den Leistungsfaktor des Transformators niedriger, für das große Volumen von mehr als 5 t Induktionsofenschmelzen, Gießsystem, insbesondere die Problem des niedrigeren Leistungsfaktors. Daher haben wir eine neue Art von kernlosem Induktionsofen entwickelt, der eine elektrische Übertragungsmethode mit großer Kapazität „Yi Tuo 2“ ist, durch zwei Induktionsöfen zum gleichzeitigen Schmelzen von flüssigem Eisen, entsprechend der Nennleistung der Schmelzinduktionsöfen für jeden unabhängig Form eines kompletten Satzes von Zwischenfrequenz-Netzteilen bzw. zwei Mittelfrequenz-Netzteilen teilen sich einen Gleichrichtertransformator, der erste Induktionsofen nach der Nennleistung des Schmelzbetriebs, der Induktionsofen der zweiten Stufe nach dem Nennisolationsleistungsbetrieb, Gleichrichtertransformator hat eine Kapazität der Summe der Leistung von zwei Induktionsöfen, Laufzeit und konfiguriert die Ausgangsleistung des Gleichrichtertransformators Online-Überwachungsgerät, je nach Situation der Ausgangsleistung des Transformators, manuelle oder automatische Regulierung zweier elektrischer Leistungsverteilung, verhindert den Gleichrichtertransformator vor Überlastung . Der Transformator, der nach diesem Schema läuft, hat einen hohen Leistungsfaktor. Es realisiert nicht nur die geordnete Versorgung mit flüssigem Eisen, sondern erreicht auch das Ziel, den Leistungsfaktor zu erhöhen und den Energieverbrauch zu senken.
Verglichen mit der ursprünglichen Technologie (siehe Abbildung 3) kann das während des Betriebs konfigurierte Online-Überwachungsgerät für die Ausgangsleistung des Gleichrichtertransformators die Ausgangsleistung des Transformators online überwachen, indem es die Methode des Stromsensors oder des Leistungssensors durch die inzwischen ausgereiften analogen und digitalen Verfahren verwendet Elektronische Technologie. Die Vorrichtung ist einfach im Aufbau und zuverlässig im Betrieb.
6. Untersuchen Sie die automatische Stoßverbindungstechnologie zum Wiederschmelzen und Formen von Gusseisenspänen
Mit dem Ziel, den Widerspruch zwischen der aus dem Ofen austretenden Eisenflüssigkeit und dem Gießprozess der automatischen Formlinie nach dem Elektroofenschmelzen großer Tonnagen zu beseitigen, wurde die automatische Wärmeisolierungs-Gießprozessausrüstung entwickelt. Die große Eisenflüssigkeit wurde in die Gießanlage für die Wärmedämmung überführt und gemäß verschiedenen Produktionstakten der Formlinie zugeführt, um die flexible Verbindung zwischen dem Elektroofenschmelzen und dem automatischen Formen zu realisieren. Niedriger Energieverbrauch (Stromverbrauch pro Tonne geschmolzenem Eisen darf 580 kW•h nicht überschreiten); Hoher Wirkungsgrad (nur 45 min pro Ofen), Emissionsreduzierung (vollständig geschlossen, Nassentstaubung und Beutelfilter); Produktionssystem, tägliche Verarbeitung von Gusseisenschrott, Stahlschrott 300T Regenerationskapazität.
III. Testverifizierung
(1) Gusseisenschrott, Stahlschrott und Schrott werden durch Druck direkt zu einem Spänekuchen mit einer Dichte von > 5 t/m3 geformt, um die relative Permeabilität zu verbessern, die Schmelzeffizienz zu verbessern und die Auskleidungserosion zu verringern.
(2) Basierend auf dem Betriebsimpedanzerkennungsprinzip des Induktionsofens werden eine industrielle Steuerungsmaschine und Konfigurationssoftware übernommen, um die Online-Erkennung der Auskleidungsdicke zu realisieren und die versteckte Sicherheitsgefahr zu beseitigen, die durch die Ofenauskleidungskorrosion verursacht wird, die durch schmelzenden Gusseisenschrott verursacht wird in einem Induktionsofen.
(3) Durch die sekundäre Entwicklung von IPC-Hardware- und Software-Systemintegration, IPC- und Spektrumanalysatornetzwerk, Echtzeit-Datenaustausch, um den Gusseisenschrott, Schrottelektroofen-Chargenmikrocomputer, den Fehler von etwa 1% zu erreichen, automatisch Kompensation, genaue Dosierung.
Als Überwachungs- und Verwaltungscomputer sind Industrie-PCs mit einem Eisenverteilungssystem (drahtlos) verbunden, das das Fahrzeugsteuerungssystem und den Spektralanalysator über den Kommunikationsanschluss speist. Es empfängt Chargendaten, Spektralanalysedaten und den Fütterungsstatus und überwacht den Chargenprozess in Echtzeit. Die Systemsoftware kann auch die Anforderungen an die Eisenblattzusammensetzung mit den tatsächlichen Analyseergebnissen vergleichen und die optimierte Formel gemäß der Chargenzusammensetzung und dem Einkaufspreis vorschlagen.
(4) Der Hochspannungsmessschrank verfügt über einen digitalen Leistungsmesser, der Signale zur Überwachung und Verteilung der Gesamtleistung über serielle Kommunikation an das Computersteuerungssystem des Elektroofens sendet.
(5) Mittelfrequenz-Induktionsofen-Schmelzverfahren ist auf eine breite Palette von Grauguss, Vermicularguss, Sphäroguss, die Herstellung von Zylinderköpfen aus Vermicularguss mit hohen Anforderungen, Zylinderblöcke sowie Hochleistungs-Bainiten anwendbar Kurbelwelle, Getriebe und andere Teile aus duktilem Gusseisen.
4. Bewertung des Energieverbrauchs
Gemäß GB/T15911-1995 „industrielle elektrische Heizgeräte und energiesparende Erkennungsmethoden“, Kraftwerke der Windgruppe, Gusseisen-Grün-Recycling-Technologie zur Überwachung, nach Elektroofenschmelzeisenflüssigkeit der technischen Renovierung, verfügbar jedes Jahr 100000 t Guss Eisen (produziertes und ausgelagertes Gusseisen) direkt als Ersatz für Eisen, hochwertige Brotproduktion HT250 und Gusseisen mit Kugelgraphit, Stromverbrauch der flüssigen Eiseneinheit pro Tonne weniger als 600 kWh, verglichen mit vor der Änderung, um das Ziel der Emissionsreduzierung und Energieeinsparung zu erreichen:
(1) 10-Tonnen-Elektroöfen mit einem Kabel und zwei Mittelfrequenzöfen werden alle durch Kupolöfen ersetzt, wodurch die Rußemissionen um 80 % reduziert werden.
(2) Basierend auf 300 g Standardkohle pro Kilowattstunde und 1.35 t Standardkohle pro Tonne Koks beträgt die durchschnittliche Einsparung 50 kg Standardkohle pro Tonne Flüssigeisen und 19,000 t Standardkohle pro Jahr.
(3) Die qualifizierte Gießrate wird um 5.2 % erhöht, und der wiederholte Energieverbrauch wird um 0.35000 t Standardkohle eingespart.
(4) Die Verwertungsrate von Gusseisenschrott steigt von 75 % auf 95 %, wodurch direkt 30,000 t Gusseisen eingespart werden, und bei 0.6 t Gesamteisenkohleverbrauch pro Tonne werden 18,000 t Standardkohle eingespart.
(5) Im Vergleich zum Kupolschmelzen reduziert das Schmelzen im Elektroofen den Eisenverlust um 3 %, wodurch 11,400 Tonnen Eisen pro Jahr und 6,840 Tonnen Standardkohle pro Jahr eingespart werden, insgesamt werden 47,340 Tonnen Standardkohle pro Jahr eingespart. Darüber hinaus werden 100,000 t Gusseisenschrott verwendet, um 100,000 t Broteisen zu ersetzen, um direkt HT250- und Sphärogussstücke herzustellen, wodurch indirekt 72,000 t Broteisenkohleverbrauch eingespart werden.
5. Der Förderantrag und die Industrialisierungsperspektive
Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das umweltfreundliche Rückgewinnungs- und hocheffiziente Schmelzschema von Gusseisenschrott wissenschaftlich und durchführbar ist und die technologischen Errungenschaften des Mittelfrequenz-Elektroofens mit einem Zug energiesparend und umweltschonend bei hoher Ressourcennutzung sind Rate und bemerkenswerter Industrialisierungseffekt, die den Anforderungen der nationalen Wissenschafts- und Technologieunterstützung einer ressourcensparenden Gesellschaft entsprechen und eine breite Anwendungsperspektive haben.
