Les grandes entreprises de fonderie peuvent produire chaque année des dizaines de milliers de tonnes de limaille de fonte. La récupération et l'utilisation de la limaille de fonte ne sont pas seulement liées à l'utilisation économique des ressources métalliques en Chine, mais aussi étroitement liées à la consommation d'énergie et à la protection de l'environnement. En raison de leur rendement élevé et de leur haute qualité, la récupération et l'utilisation de la limaille de fonte revêtent une grande importance.
La limaille de fonte est le matériau de contre-dépouille pulvérulent dans le processus de coupe des ébauches en fonte, représentant environ 10 % à 30 % du poids des ébauches en fonte. Seul le groupe Shandong Shifeng dispose chaque année d'environ 50,000 XNUMX tonnes de limaille de fonte sous-cotant les matériaux, qui sont tous traités avec des déchets à bas prix, ce qui provoque de gros déchets. À l'heure actuelle, la réutilisation de la limaille de fonte se fait généralement par simple pressage puis fusion en fer fondu, ce qui entraîne non seulement un faible taux d'utilisation de la limaille de fonte, une consommation de charbon à coke et une grande pollution par les émissions. Domestique avec une grande capacité de fours à induction pour les entreprises de fusion de fonte est relativement moindre, en particulier l'étude de grande capacité et l'application de la fonte à fusion directe est moindre, tandis que le four à induction de grande capacité alors que l'efficacité est très élevée, mais a une mauvaise surveillance de la sécurité du processus de fusion, l'érosion du revêtement du four est accélérée, le four à induction à perméabilité magnétique à basse température a diminué l'efficacité de la fonte et d'autres goulots d'étranglement techniques, a développé un recyclage vert complet de la fonte et des solutions technologiques de fusion efficaces, réalisant une production propre, des déchets, améliorer l'utilisation des ressources est particulièrement urgent et important.
I. Difficultés techniques et technologies clés
1. Difficultés techniques
(1) Oxydation du fer fondu. Lorsque les déchets de fer en fusion réagissent avec l'oxygène de l'air pour former des oxydes stables, ce qui nuit gravement à la qualité du fer en fusion, notamment la combustion élémentaire, la porosité et l'inclusion de laitier, la tendance à la bouche blanche, etc.
(2) Parce que la ferraille de fonte est en forme de fragmentation et contient une fine couche d'oxyde de fer dans l'apparence, la densité apparente n'est que de 2 g/cm3 et la teneur en oxyde de fer est relativement élevée, il est facile d'accélérer le l'érosion du revêtement acide et l'épaisseur du revêtement ne peut pas être affichée. L'épaisseur du revêtement est trop mince pour provoquer un accident de fuite du four, de sorte que la technologie de surveillance de la sécurité dans le processus de fusion est particulièrement critique.
(3) Toutes les qualités de fonte nécessitent un dosage précis avant le four pour garantir que la proportion requise de chaque composant de la charge est raisonnable.
2. Technologies clés
(1) Une machine spéciale à gâteau aux copeaux a été développée pour écraser les copeaux de fonte avec une densité apparente de seulement 2 g/cm3 en blocs de gâteau pour améliorer l'efficacité de la fusion, c'est-à-dire réduire la zone d'oxydation et améliorer la conductivité dans le four.
(2) Étant donné que la température de fusion des copeaux de fonte est d'environ 100 ℃ supérieure à celle du fer à pain ordinaire, afin d'assurer la fusion en toute sécurité, la relation de changement relatif entre le courant de fréquence intermédiaire et la tension du four électrique est utilisée pour calculer et afficher l'épaisseur du revêtement par la technologie informatique, afin d'empêcher le revêtement du four de fuir en raison d'un revêtement trop fin.
(3) Optimisez la conception de la configuration de l'alimentation électrique et de la structure du four, améliorez le taux d'utilisation de l'énergie électrique, améliorez l'efficacité et la qualité de la fusion et fournissez le liquide de fer de manière rythmique en stricte conformité avec les exigences de la ligne de coulée.
(4) Afin d'améliorer le taux de résistance à l'oxydation de la ferraille de fonte et de la ferraille d'acier, étudier le mode de protection contre les gaz et la méthode de contrôle de la fusion du four électrique.
II. Principaux contenus de recherche
1. Pièces moulées et pièces forgées traitant les déchets et le processus de prétraitement des déchets
(1) le prétraitement de la limaille de fer ou des copeaux peut contenir avant que le processus de recyclage ne soit introduit dans l'eau et l'huile, s'il n'est pas traité, au début du four et de la fumée de fusion et de l'absorption de gaz de fer liquide entraînerait une augmentation de la teneur en gaz du fer liquide, non seulement affecter la qualité de la coulée, et dans le processus de fusion, le gaz se propagera également à l'intérieur de la doublure, ce qui pourrait endommager la bobine d'induction. Par conséquent, la récupération verte de la limaille de fer doit être prétraitée en premier. Dans des circonstances normales, le processus de prétraitement passe d'abord par la machine de déshuilage pour éliminer la graisse apportée pendant le traitement. Pour la ferraille avec fluide de coupe, elle peut également être traitée directement par torréfaction pour éliminer l'humidité et la graisse apportées par le fluide de coupe lors du traitement. Après le processus de déshumidification centrifuge et le processus de séchage rapide, la teneur en humidité est réduite à moins de 1 %.
(2) La limaille de fonte pressée en masse est constituée des chutes de fonte lors du processus de découpe. L'aspect final contient une fine couche d'oxyde de fer, la densité d'accumulation naturelle est d'environ 2 g/cm3 et la perméabilité relative est d'environ 1.6, ce qui est proche de la perméabilité de l'air. La perméabilité relative de la fonte en bloc est d'environ 600 ~ 1000, afin d'améliorer la perméabilité de charge, il est nécessaire d'améliorer la densité globale de la limaille de fonte. Après des expériences répétées, les données de contraste et le bloc de chapelure peuvent atteindre une densité de 5.2 g/cm3 des côtés gauche et droit, améliorer la perméabilité relative des miettes de pizza à 300 ci-dessus, après ébullition dans un creuset froid (< 700 ℃), la perméabilité globale augmente évidemment, par rapport au remplissage direct en fonte, l'efficacité du chauffage électromagnétique à froid est améliorée évidemment, sur la base de l'analyse et du calcul correspondants, avec une presse hydraulique de 3000 kn et forment un ensemble complet de moules, nous développons notre propre machine à chapelure spéciale, va être pour la majeure partie de la fonte en formant des briquettes de chapelure.
2. Connectez le dosage ipC à un spectromètre pour ajuster avec précision le dosage
Afin d'améliorer la qualité du fer fondu des déchets et de la ferraille d'acier, grâce au développement secondaire du matériel iPC et à l'intégration système du logiciel, nous avons développé un système de dosage de micro-ordinateur, comprenant un électroaimant de levage, un instrument de distribution de fer à micro-ordinateur télécommandé sans fil, sans fil capteur à crochet, armoire de commande du redresseur et opérateur de dosage. La charge de métal est automatiquement distribuée et transportée selon la formule entrée à l'avance et est automatiquement pesée et ajustée numériquement. Dans le même temps, réseau d'ordinateurs industriels et d'analyseurs de spectre, échange de données en temps réel, module de contrôle des composants du four électrique, responsable du système de réglage automatique des composants d'analyse du spectromètre. Le système de dosage ipC, basé sur les composants obtenus à partir de l'analyse du réseau, renvoie à l'équipement d'alimentation automatique pour ajuster les composants requis de la charge, une alimentation rapide et précise. Les données de traitement par lots peuvent être stockées pendant trois mois avec une interface USB, qui peut lire les données et les transférer sur l'ordinateur de bureau pour la gestion et l'impression. Il peut également télécharger en ligne les données de dosage sur l'ordinateur et les envoyer à l'ERP de l'entreprise via LAN pour accepter la nouvelle formule envoyée par l'ordinateur. De cette manière, le dosage du four électrique est informatisé, l'erreur est automatiquement compensée et les données d'alimentation sont automatiquement imprimées, ce qui réduit l'aveuglement du dosage.
3. Système de surveillance en ligne pour la fusion de ferraille de fonte dans un four électrique pour réaliser une surveillance en ligne de l'épaisseur du revêtement
La variation d'épaisseur de garnissage peut être décrite par la courbe de variation de l'impédance de fonctionnement d'un système de four à réaction sèche. Dans les conditions de fusion du fer fondu dans le four, l'impédance de fonctionnement diminue avec la diminution de l'épaisseur du revêtement. L'impédance de fonctionnement peut être calculée par détection en ligne, et la variation d'épaisseur de revêtement peut être détectée en ligne. Cet article analyse la situation actuelle de la surveillance de l'épaisseur du revêtement du four et, en établissant le modèle mathématique du four à induction, analyse théoriquement la distribution du champ magnétique interne du four électrique, la relation entre l'impédance de charge, le courant d'induction de charge et l'intensité du champ magnétique et l'épaisseur de revêtement, la relation entre le courant d'induction de charge et le courant d'entrée, et la relation entre l'impédance de fonctionnement et l'épaisseur de revêtement.
On peut voir qu'au cours d'une période de fonctionnement normal, la courbe d'impédance de fonctionnement du four change dans une certaine plage et diminue progressivement. Après une surveillance et une observation répétées, il a été constaté que la courbe d'impédance de fonctionnement du système n'était pas inférieure à 0.5 dans un cycle de fonctionnement normal, donc 0.5 a été défini comme limite inférieure d'alarme. Lorsque le coefficient de revêtement diminue soudainement, bien en dessous de la limite inférieure, cela indique que le revêtement est sérieusement corrodé ou qu'il y a un accident de fuite de four, qui doit être réparé en temps opportun ; Si le coefficient de revêtement diminue progressivement et est inférieur à la limite inférieure, cela indique que le revêtement s'amincit sur une grande surface et ne peut plus être utilisé, il doit donc être éliminé et reconstruit.
Sur la base des données recueillies sur site, une méthode de suivi de l'épaisseur du revêtement avec la courbe d'impédance de fonctionnement a été proposée. La surveillance en ligne et l'affichage de la surveillance de l'épaisseur du revêtement garantissaient le fonctionnement en toute sécurité d'un four de grande capacité. Par rapport au dispositif d'alarme par contact traditionnel, cette méthode non seulement réalise l'alarme d'un four qui fuit, mais peut également avertir du danger d'un amincissement sur une grande surface du revêtement du four.
4. Adoptez une méthode de protection contre les gaz de fusion électrique et une méthode de contrôle pour améliorer le taux de résistance à l'oxydation
Afin d'améliorer complètement le taux de résistance à l'oxydation de l'électrofusion, nous nous sommes concentrés sur l'étude des méthodes de protection des gaz et des méthodes de contrôle, respectivement testé les effets protecteurs de différents gaz sur la fusion de la fonte, compte tenu du coût d'application du gaz inerte, et enfin déterminé le régime de protection des gaz d'azote et de dioxyde de carbone.
(1) La fusion de l'azote et du dioxyde de carbone gazeux en métal a une bonne caractéristique de protection, l'utilisation d'une injection de gaz scellée et d'autres moyens, de sorte que la cavité du four de fusion et l'isolation de base de l'air, et l'utilisation de la technologie de contrôle automatique, un contrôle raisonnable du relation d'alimentation et d'injection de gaz, de sorte que la pleine utilisation du gaz protecteur.
(2) l'utilisation d'un contrôle programmé, d'une courbe de chauffage réglée raisonnable, de sorte que le taux d'oxydation de la fonte et des copeaux d'acier soit le plus bas.
(3) Utilisation de la technologie de détection d'oxygène résiduel, contrôle automatique du volume d'injection de gaz protecteur.
5. Développer un four à fréquence moyenne avec une grande capacité pour réaliser une fusion à faible énergie et à faible décharge
Dans la fusion traditionnelle du four à induction sans noyau, le processus de coulée, afin de rendre l'alimentation continue en liquide de fer, nécessite généralement de configurer deux ou plus de deux ensembles de transformateurs indépendants, une alimentation à fréquence intermédiaire et un four à induction, un ensemble de fusion à pleine puissance, un autre ensemble de besoin souvent de conservation de la chaleur dans le fer à faible charge de puissance dans le temps, ce type de méthode de transmission électrique indépendante rend le facteur de puissance du transformateur plus faible, pour le grand volume de plus de 5 t de fusion de four à induction, système de coulée, en particulier le problème de facteur de puissance inférieur. Par conséquent, nous avons conçu un nouveau type de four à induction sans noyau est une méthode de transmission électrique de grande capacité "Yi Tuo 2", par deux fours à induction pour la fusion de liquide de fer en même temps, selon la puissance nominale des fours à induction de fusion pour chaque indépendant de former un ensemble complet d'alimentation à fréquence intermédiaire respectivement, deux alimentations à moyenne fréquence partagent un transformateur redresseur, le premier four à induction selon la puissance nominale de l'opération de fusion, le four à induction de deuxième étage selon l'opération de puissance d'isolation nominale, transformateur redresseur a une capacité de somme de la puissance de deux fours à induction, de la durée d'exécution et de la configuration de la puissance de sortie du dispositif de surveillance en ligne du transformateur redresseur, en fonction de la situation de la puissance de sortie du transformateur, de la régulation manuelle ou automatique de la distribution de deux puissances électriques, Empêcher le transformateur redresseur de fonctionner en surcharge . Fonctionnant selon ce schéma, le transformateur a un facteur de puissance élevé. Il réalise non seulement l'approvisionnement ordonné en fer fondu, mais atteint également l'objectif d'augmenter le facteur de puissance et de réduire la consommation d'énergie.
Par rapport à la technologie d'origine (voir la figure 3), le dispositif de surveillance en ligne de la puissance de sortie du transformateur redresseur configuré pendant le fonctionnement peut surveiller la puissance de sortie du transformateur en ligne en utilisant la méthode du capteur de courant ou du capteur de puissance via le système analogique et numérique désormais mature. Technologie éléctronique. Le dispositif est de structure simple et de fonctionnement fiable.
6. Étudier la technologie des joints bout à bout automatiques de refusion et de moulage de la limaille de fonte
Visant la contradiction entre le liquide de fer sortant du four et le processus de coulée de la ligne de moulage automatique après la fusion du four électrique de gros tonnage, l'équipement de processus de coulée d'isolation thermique automatique a été développé. Le grand liquide de fer a été transféré à l'équipement de coulée d'isolation thermique et fourni à la ligne de moulage selon différents rythmes de production, afin de réaliser la connexion flexible entre la fusion du four électrique et le moulage automatique. Faible consommation d'énergie (la consommation d'énergie par tonne de fonte en fusion ne doit pas dépasser 580 kW•h) ; Haute efficacité (seulement 45 minutes par four), réduction des émissions (entièrement fermé, dépoussiérage humide et filtre à manches) ; Système de production, traitement quotidien de la ferraille de fonte, capacité de régénération de la ferraille d'acier 300T.
III. Vérification des tests
(1) les déchets de fonte, les déchets d'acier et les déchets sont directement moulés en un gâteau de copeaux d'une densité > 5 t/m3 par pression pour améliorer la perméabilité relative, améliorer l'efficacité de la fusion et réduire l'érosion du revêtement.
(2) Sur la base du principe de détection d'impédance de fonctionnement du four à induction, la machine de contrôle industrielle et le logiciel de configuration sont adoptés pour réaliser la détection en ligne de l'épaisseur du revêtement et éliminer le danger caché de sécurité causé par la corrosion du revêtement du four causée par la fonte des déchets de fonte dans un four à induction.
(3) Grâce au développement secondaire de l'intégration du système matériel et logiciel IPC, du réseau ipC et de l'analyseur de spectre, de l'échange de données en temps réel, afin d'obtenir la ferraille de fonte, le micro-ordinateur de dosage du four électrique de ferraille, l'erreur d'environ 1%, automatique compensation, dosage précis.
En tant qu'ordinateurs de surveillance et de gestion, les PC industriels sont connectés à un système de distribution de fer (sans fil), alimentant le système de contrôle du véhicule et un analyseur spectral via le port de communication. Il reçoit les données de dosage, les données d'analyse spectrale et l'état de l'alimentation, et surveille le processus de dosage en temps réel. Le logiciel système peut également comparer les exigences de la composition de la feuille de fer avec les résultats d'analyse réels et proposer la formule optimisée en fonction de la composition de la charge et du prix d'achat.
(4) L'armoire de mesure haute tension adopte un wattmètre numérique, qui envoie des signaux au système de contrôle informatique du four électrique via une communication série pour la surveillance et la distribution de la puissance totale.
(5) Le procédé de fusion au four à induction à fréquence moyenne est applicable à une large gamme de fonte grise, de fonte vermiculaire, de fonte ductile, à la production d'exigences élevées en matière de culasse en fonte vermiculaire, de bloc-cylindres, ainsi que de bainitique haute performance vilebrequin, engrenage et autres pièces en fonte ductile.
4. Évaluation de la consommation d'énergie
Selon GB/T15911-1995 "équipement de chauffage électrique industriel et méthodes de détection d'économie d'énergie", centrales électriques au groupe éolien, technologie verte de recyclage de la fonte pour la surveillance, après la fonte du four électrique liquide de fer de rénovation technique, disponible chaque année 100000 t coulée fer (fonte produite et sous-traitée) directement pour remplacer le fer, production de pain de haute qualité HT250 et fonte nodulaire, consommation d'énergie de l'unité de fonte liquide par tonne inférieure à 600 kWh, par rapport à avant la modification pour atteindre l'objectif de réduction des émissions et d'économie d'énergie :
(1) Les fours électriques 10T à un câble et deux à moyenne fréquence sont tous remplacés par des cubilots, réduisant les émissions de suie de 80 %.
(2) Sur la base de 300 g de charbon standard par kilowattheure et de 1.35 t de charbon standard par tonne de coke, l'économie moyenne est de 50 kg de charbon standard par tonne de fonte liquide et de 19,000 XNUMX t de charbon standard par an.
(3) Le taux de coulée qualifié est augmenté de 5.2 % et la consommation d'énergie répétée est économisée par 0.35000 XNUMX t de charbon standard.
(4) Le taux d'utilisation des déchets de fonte passe de 75 % à 95 %, ce qui permet d'économiser directement 30,000 0.6 tonnes de fonte et, selon une consommation globale de charbon de fer de 18,000 t par tonne, d'économiser XNUMX XNUMX tonnes de charbon standard.
(5) Par rapport à la fusion du cubilot, la fusion du four électrique réduit la perte de fer de 3 %, économisant 11,400 6,840 tonnes de fer par an et 47,340 100,000 tonnes de charbon standard par an, soit une économie totale de 100,000 250 tonnes de charbon standard par an. De plus, 72,000 XNUMX t de chutes de fonte sont utilisées en remplacement de XNUMX XNUMX T de fonte panifiable pour produire directement des pièces HTXNUMX et fonte ductile, ce qui permet indirectement d'économiser XNUMX XNUMX T de consommation de charbon de fonte panifiable.
5.L'application de promotion et la perspective d'industrialisation
Les résultats expérimentaux montrent que le schéma de récupération écologique et de fusion à haut rendement de la ferraille de fonte est scientifique et réalisable, et les réalisations technologiques du four électrique à fréquence moyenne à un remorquage sont économes en énergie et respectueuses de l'environnement, avec une utilisation élevée des ressources. taux et effet d'industrialisation remarquable, qui répondent aux exigences du soutien scientifique et technologique national d'une société économe en ressources, et ont une large perspective d'application.
