Газовые печи для плавления алюминия: критерии выбора

Базовые типы отражательных печей

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

Отражательные плавильные печи с сухим подом (dry hearth reverberatory furnaces), в которых металл перед тем, как расплавлять, подогревают на входном наклонном поде (рисунок 1).
Отражательные плавильные печи ванного типа (wet bath reverberatory furnaces), в которых металл загружается прямо в алюминиевый расплав, обычно без предварительного подогрева (рисунок 2).
Шахтные плавильные печи (stack (shaft) furnaces) отличаются повышенной энергетической эффективностью, так как они используют тепло отходящих газов для подогрева загруженной алюминиевой шихты (рисунок 3). Шахтные печи являются модифицированной версией отражательных печей

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.

Простой горн на угле Горн для нагревания и плавки металлов за пару часов.

3 Страниц
1
2
3
→

Вы не можете создать новую тему
Вы не можете ответить в тему

#1 romka10.06

Изобретатель

Группа: Пользователи
Сообщений: 270
Регистрация: 27 May 11

Убираясь во дворе после ремонта дома набрал два десятка красного кирпича, и возникло желание попробовать сделать горн, тем более давно мечтаю освоить алюминиевое литьё, а тут как надо куда-то старый кирпич девать. Земля у нас – чуть копни и глина пойдёт, ну вот я копнул, ком глины выковырял, в тазике размял с водичкой, сложил два кирпича в длину, параллельно на расстоянии 100мм ещё два кирпича, получился типа коридорчик, сверху положил толстый слой глины и вдавил поперёк коридорчика 6 толстых гвоздей с зазором 5 мм, вот и колосник готов! Ещё четыре кирпича колодцем на всю эту конструкцию, получилась топка, один конец коридорчика (теперь он стал поддувалом и зольником по совместительству) закрыл половиной кирпича, второй кулером от горелого блока питания компьютера. Взял старый аккумулятор от UPS, подключил кулер, накидал угля что для шашлыка продаётся, кусок газеты под низ и поджёг. Оно как загудит, как разгориться! Я колодец нарастил ещё четырьмя кирпичинами, и одной сверху прикрыл как крышкой, там внутрях всё до светло- желтого свечения нагрелось. Я туда алюминиевую ложку кинул, она не продержалась и 30 секунд, быстренько сьёжилась и утекла! Я такого восторга давно не испытывал За час из всякого хлама такая прикольная весчь вышла. К сожалению фоткать не получилось, руки в глине или саже постоянно. Это меня вдохновило на постройку более основательного сооружения, вчера пошёл в ближайший магазин стройматериалов, купил 10 штук печного кирпича, 10 шамотного, огнеупорной гллины и чугунную колосниковую решётку, всего на 600 рублей. Сложил на куске плоского шифера новый горн, тока вентилятор старый взял, выпросил у знакомого ведро каменного угля ( древесный дорогой зараза и быстро тает, прям на глазах) и разжёг всё это дело, ну естественно горит, куда ему деваться. На всё про всё, вместе с походом в магазин два часа потратил. вот вентилятор, он маловат, я с боку щель бумажкой заткнул для герметизации

Взял кусок старого автомобильного амортизатора, тот что с дном, напихал в него алюминиевой проволоки, алюминиевых радиаторов от компьютерного БП (откуда вентилятор добыл) и пихнул в нутрь, прикрыв по бокам остатками кирпича.

Когда всё это дело расплавилось и засияло ярким жёлтым светом (минут 10 грелось) я в мокрой глине проковырял пальцем ямку, я конечно понимаю что так делать негоже, надо и алюминий с флюсами варить, и тигель должен быть внутри стерильный и обмазан жидким стеклом с мелом, и форма должна быть высушена и подогрета градусов до 200 хотя бы На всякий случай надел старую куртку, плотные рукавицы, очки (жидкий металл+мокрая глина=летящие металлические брызги, это я ещё в детстве проходил на свинце), и на вытянутой руке вылил содержимое импровизированного тигля в ямку.

К моему удивлению заливка прошла без выброса металла, покипело немного и всё замерло, ну я подождал минутку и давай выковыривать гвоздиком – Фигушки, с наружи всё застыло, а при попытке приподнять отливку, она сползла с гвоздика противным морщинистым комком Ну я остудил это дело и скорее за болгарку – срез посмотреть, где они, эти трудновыводимые литейные поры с которыми безуспешно борются любители алюминиевого литья. Ничего особо страшного невооружённым глазом не увидел, вполне пригодный к моим потребностям металл! https://rutube.ru/tracks/5729089.html

Буду пытаться теперь что-нибудь стоящее отлить, цилиндр к паровой машине может быть. Как сделаю выложу фотки.

Так что всем самоделкиным живущим в частном секторе или на даче, рекомендую построить горн, затрат никаких, а польза немалая может быть, как часто какой-нибудь корпус отлить надо, или ножик оковать – закалить, отжечь закалённую сталь. А сколько удовольствия от самого процесса, так тут и говорить нечего!

Кузнечный горн — это оборудование, позволяющее разогреть металл до температуры 1200 градусов. Его размеры имеют большой разбег. Некоторые габаритные, стационарные, иные маленькие, переносные.

Читать также: Механизм подачи проволоки для полуавтомата своими руками

Изготовить кузнечный горн своими руками можно любой конструкции, который будет работать как на твердом топливе, так и на газообразном.

Дополнительные функции газовых печей

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

все три типа печей могут иметь наружные колодцы для загрузки в расплав измельченной шихты, например, стружки;
печи с наклонным подом и шахтные печи могут иметь дополнительные загрузочные окна для загрузки шихты непосредственно в расплав;
ванные печи и шахтные печи могут иметь на входе в печь широкий порог или короткий наклонный под для предварительного прогрева слитков и массивного, например, пакетированного лома, а также для удобства съема шлака с поверхности расплава;
все типы печей могут иметь систему перемешивания расплава, как в загрузочном колодце, так в ванне алюминиевого расплава.

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:

Большая часть загружаемой алюминиевой шихты является плавильными слитками, в том числе, крупными, то есть элементы шиты имеют минимальную поверхность.
Алюминиевая шихта содержит, например, стальные элементы, а также остатки литейных форм, например, песчаных. Алюминиевая часть шихты расплавляются на наклонном поде и алюминий стекает по наклонному поду, а посторонние материалы остаются на подине и удаляются из печи с помощью скребков.
Алюминиевая шихта может содержать в себе воду или быть влажной.

Преимущества печей с сухим подом:

Безопасность. Вся шихта расплавляется на наклонном поде, а не под поверхностью расплава. Такой подогрев исключает попадание воды в расплав и угрозу взрыва.
Предотвращение загрязнения расплава. Позволяет удалять из шихты посторонние, не алюминиевые, материалы, которые остаются на наклонном поде.
Возможность почти непрерывно производить большие объемы жидкого алюминия.

Недостатки печей с сухим подом:

Обычно эти печи имеют два дымохода, один над наклонным подом и другой над копильником. Это требует систему управления горелками для их оптимальной работы [1].
Высокий угар алюминия (7-12 %) при плавлении в атмосфере печи при температуре 700-760 градусов Цельсия. Угар – это потеря металлического алюминия, который содержался в загруженной шихте, в результате его окисления и перехода в шлак.
Низкая энергетическая эффективность. Эффективность печей этого типа повышается с увеличением отношения объема загружаемой шихты к ее наружной поверхности. Максимальная эффективность достигается при плавлении крупных алюминиевых слитков, иногда весом до 500 кг [1].

Общий принцип работы

Своими руками при использовании подручных материалов можно создать эффективную систему, которая позволит провести кузнечные работы. Существует огромное количество видов конструкции, которые создают своими руками. Профессиональный горн имеет следующие элементы:

стол изготавливают из огнеупорного материала;
есть топливник с колосниковой решеткой;
воздушная камера для повышения эффективности горения топлива;
воздушный дренаж с подающим воздуховодом;
вентиль для регулирования подачи воздуха;
шатер;
окно для подачи заготовок;
зонт;
дымоход;
горнило;
закалочная баня;
газовоздушная камера.

Пример устройства печи для плавки алюминия

Рассматриваемый тип кузнечного оборудования можно назвать классическим горном, который используется в кузнечном деле. Создать его своими руками довольно сложно, но можно провести создание более простой конструкции для плавки алюминия.

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:

Алюминиевая шихта состоит в основном из одного сплава или родственных сплавов, а смена сплавов происходит редко.
Шихта может иметь большую поверхность, а ее компоненты иметь различные размеры, в том числе, малую толщину, например, лом алюминиевых профилей, а также пакетированный алюминиевый лом.
Требуются большие объемы расплавленного алюминия.

Преимущества отражательных печей ванного типа:

Стоимость установки таких печей является самой низкой по сравнению с печами с сухим подом и шахтными печами.
Весь металл плавится под поверхностью алюминиевого расплава, что обеспечивает относительно низкий угар металлического алюминия 2-5 %.
Допускает различные дополнения в зависимости от условий конкретных литейных производств: небольшой под или порог для предварительного подогрева слитков или пакетированного лома, загрузочный колодец для измельченного лома (рисунок 5), перемешивание расплава, окно для удобства дегазации и т. п.

Недостатки печей ванного типа:

Имеют повышенное отношение емкости печи по расплавленному металлу к скорости плавления печи, что требует дополнительной производственной площади. Типичным таким отношением является 8 к 1.
Если применяются плавильные слитки, то они перед загрузкой в расплав требуют предварительного подогрева на пороге или поде.
Более низкий свод печи требует дополнительного внимания при ее чистке.

Конструкция из кирпича

Своими руками лучше провести изготовление с использованием подручных материалов. Мини горн из 6 кирпичей подойдет для получения различных деталей, которые используются при украшении металлических вещей, ведра или других деталей. Процесс создания можно разделить на следующие этапы:

Корпус создаем из шамотного кирпича. Подобный кирпич может переносить воздействие большой температуры на протяжении длительного времени. При выборе кирпича следует обращать внимание на то, что он не должен иметь повреждений, дефектов. Это связано с тем, что трещины приведут к потере тепла.
Полки колосников решетки создаем из обрезков стальных труб. Стальные трубы должны быть небольшого диаметра. Использовать варианты из плавкого материала нельзя.
Колосники изготавливает из стальных полосок, толщина которые 4-6 миллиметров.
Колосник закручиваем на угол винтом.
Топливом может служить уголь или кокс.
Розжиг, как правило, проводится при помощи паяльной лампы. Также можно использовать и газовую горелку.
Окно под сопло необходимо создать при использовании паяльной лампы. Это связано с тем, что горн излучает много тепла, которое может привести к взрыву резервуара лампы.

Использовать подобный вариант исполнения, который можно быстро создать своими руками, следует исключительно на открытом воздухе, так как зонта с дымоходом нет. Во время проведения плавки выделяется большое количество продуктов горения.

При рассмотрении вопроса того, как сделать горн для плавки алюминия, отметим возможность создания и переносных вариантов исполнения. Примером можно назвать переносной вариант исполнения из гусятницы, которые с дополнительными элементами устанавливаются на общее основание. Футеровка представлена шамотным мергелем с шамотным песком. Другим элементом конструкции можно назвать систему подачи воздуха в гусятницу, для чего можно использовать, к примеру, ручную сирену. Работать он может на коксе или древесном угле.

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

Благодаря предварительному прогреву шихты отходящими продуктами сгорания энергетическая эффективность достигает 40-50 %.
Готовый алюминиевый расплав отличается пониженным содержанием водорода и неметаллических включений. Это достигается за счет разделения плавильной зоны и зоны предварительного прогрева. Влага и другие загрязнители испаряются или сгорают еще в шахте, а в зону плавления попадает сухая шихта с минимумом загрязняющих материалов.
Отсутствие чрезмерного контакта расплава с атмосферным кислородом, что обеспечивает пониженный уровень угара металлического алюминия (0,8-1,5 %).

Недостатки шахтных печей

Для того, чтобы шахтные печи достигали низкого уровня угара и высокой энергетической эффективности, их необходимо эксплуатировать строго в соответствии с установленными для них правилами, в том числе применять достаточно плотную алюминиевую шихту. При легковесной и тонкостенной шихте шахтные печи могут иметь повышенный угар алюминия и пониженную энергетическую эффективность.
Шахтные печи имеют довольно общую большую высоту (около 6 м), что подходит не для всех производственных помещений.
Огнеупорная футеровка на дне загрузочной колодца шахтной печи подвергается повышенным ударным механическим нагрузкам, что приводит к необходимости более частого технического обслуживания.
Шахтные печи более сложные в эксплуатации, чем отражательные и поэтому требуют дополнительного квалифицированного персонала.

Принцип действия горна

Чтобы пользователь мог самостоятельно сделать горн, ему требуется для начала разобраться в принципе его работы, чтобы впоследствии работать с тем, что есть, без потери в качестве. Существует химическая реакция горения углерода: 2С+О2=2СО2+188,1 ккал. Именно она лежит в основе работы любого приспособления. По реакции сразу видно, что углерод является довольно сильным восстановителем, то есть жадно соединяется с кислородом.
Эта восстановительная способность углерода отчасти используется и в кузнечном горне для препятствия окислению заготовки, то есть для того, чтобы металл в приспособлении не сгорел

Также очень важно другое свойство углерода — его высокая теплотворная способность. Это свойство заключается в том, что если поддувать в топливную массу достаточно воздуха, которого бы хватило углероду, то можно довольно быстро его сжечь, что приведёт большего количеству выделившегося тепла

Это позволит развить более высокую температуру.

Чтобы предотвратить окисление металла, дутьё в горне следует регулировать таким образом, чтобы топливу немного не хватало кислорода. Но следует помнить, что если заготовку передержать, то произойдёт науглероживание. Это означает, что металл станет пересушенным, то есть хрупким.