Печи для производства вторичного алюминия

Начало работ по сборке

Сборка самодельной печи для плавки алюминия начинается со следующего:

• Необходимо взять заготовленные 7 кирпичей, которые будут играть роль аккумулятора температуры.
• При помощи болгарки с каждой стороны кирпича сооружается по отсеку. Результатом должно стать пространство, которое будет использоваться для нагревателя электрического типа. Чтобы повысить прочность конструкции, можно взять проволоку и обмотать всю конструкцию ею.
• В качестве огнеупорной камеры можно использовать металлическое ведро, которое было подготовлено. Если подходящего нет, то сделать камеру можно своими силами.

Ревербационный плавильный тигель

Ревербационный плавильный тигель служил эталоном в  алюминиевом производстве практически с самого первого дня. Вариации в исполнении невозможно перечислить, также как и все виды лома, подвергавшиеся переработке. Некоторые модели данного устройства являются стационарными моделями, моделями наклонного типа, передней загрузки, вертикальной загрузки, а также многокамерными моделями. Каждая из перечисленных моделей имеет свои сильные и слабые стороны.

Плавильная печь передней загрузки

Сушильный под передней загрузки (рисунок 3) – печь с передней или фронтальной загрузкой представляет собой устройство, оснащенное дверкой по всей ширине печи для обеспечения полного доступа вовнутрь печи. Загрузка производится автопогрузчиком или, что более распространено, при  помощи специальной загрузочной машины. Преимуществом данного типа устройства принято считать возможность полной выгрузки печи при непрерывной работе, а также способность работы с максимально высокой производительностью. Слабым местом печи является то, что необходимо произвести несколько операций загрузки для полного ее заполнения по причине внутренней геометрии печи. Данная печь подходит крупным и средним производителям под различные спецификации выплавок.

Рисунок 3 – Плавильная печь передней (фронтальной) загрузки

Плавильная печь вертикальной загрузки

Вертикальная загрузка (рисунок 4) – печь с верхней (вертикальной) загрузкой представляет собой устройство со съемной крышкой для обеспечения полного доступа вовнутрь печи. Загрузка производится с помощью козлового крана и загрузочного ковша. Преимущество данного типа модели составляет  возможность ее полной загрузки за очень короткое время. Печь разработана  с учетом ее полной выгрузки после каждого плавильного цикла, с возможностью легкой смены выплавок. Слабой стороной данной печи является потеря ею тепла при демонтаже крышки, что требует особого контроля  последовательности операций по загрузке и плавлению.

Данная модель хороша для крупных переработчиков алюминия, под большие объемы, для переработки самого разнообразного лома/скрапа.

Рисунок 4 – Плавильная печь вертикальной загрузки

Многокамерная плавильная печь

Многокамерная плавильная печь (рисунок 5) представляет собой комплекс из различных камер, разработанных под специальные задачи по физическому изменению перерабатываемого лома. Загрузка камер производится разными способами, включая подачу через приемник, а также загрузку через основной портал.

Рисунок 5 – Многокамерная плавильная печь

Печь с подачей через приемник включает в себя внешний приемник для подачи загружаемого сырья. Стандартный набор перерабатываемых материалов включает в себя экструзионный скрап, стружку и обрезки, пакетированный лом, а также материал с невысокими параметрами веса и невысокую относительную плотность. Данный вид сырья требует быстрого погружения ниже уровня тигля во избежание окисления и потерь металла.

Данный тип печи рекомендован для использования в производстве ограниченного количества выплавок со стандартной рецептурой сплава. Сложность многопрофильного применения состоит в ограниченной  возможности смены рецептуры в данной модели печи. Модель может представлять собой различную комбинацию камер, в зависимости от предполагаемого  сырья и доступной площади  для размещения печи .

Образование корунда на футеровке

Реакции между алюмосиликатами и расплавленным алюминием приводят к образованию корунда. Хотя корунд – это «минеральное» название оксида алюминия Al₂O₃, в контексте печной футеровки – это смесь Al₂O₃ c частицами футеровки, а также с кремнием и алюминием . Этот продукт с непостоянным составом часто образуется ниже уровня расплава и растет вверх, нарушая целостность элементов футеровки. Его очень трудно удалять, поскольку он прочно закрепляется на футеровке за счет диффузии в ее поры.

На рисунке 2 показана схема образование корунда на футеровке печи.

Рисунок 2 – Схема образования наростов корунда на футеровке печи

Изготовление тигеля

В данном случае тигель для плавки алюминия будем делать из куска стальной трубы диаметром 320 мм и толщиной 5–6 мм. Вы же можете использовать отрезок стальной трубы другого диаметра, какой будет под рукой.

Далее необходимо кусок трубы доработать. В частности, потребуется приварить дно и носик, для того чтобы удобнее было выливать расплавленный металл. Дно будет сделано из листового металла такой же толщины, что и сама труба.

Носик тигля также очень просто сделать. Для этого вырезаем сначала треугольник в уголке 50 х 50 мм и такой по размерам треугольник в самой трубе, а потом соединяем все вместе при помощи сварки.

В верхней части тигля необходимо будет приварить две проушины для ручки и снизу — для крюка, чтобы можно было переворачивать тигель. В качестве проушин будем использовать обычные шестигранные гайки.

Ручку и крюк можно сделать из арматуры или стального кругляка подходящего диаметра — под диаметр проушин. После изготовления тигля можно уже приступать непосредственно к изготовлению самой тигельной печи.

В конструктивном плане тигельная печь немного отличается от обычных печей. Более того подача воздуха в ней осуществляется принудительно, при помощи компрессорной установки или вентилятора, — тогда как в обычных печах воздух идет самотеком.

Нужно отметить, что именно за счет принудительной подачи воздуха достигается высокая температура и большая интенсивность горения.

Литейная форма

Если требуется только отлить чистый алюминий для припоя, то литейная форма не нужна. Достаточно использовать стальной лист, на котором расплавленный металл остынет. Но если нужно отлить хотя бы простенькую деталь, то понадобится литейная форма.

Литейную форму можно сделать из скульптурного гипса, именно гипса, а не алебастра. Жидкий гипс заливается в смазанную маслом форму, ему дают немного застыть, периодически встряхивая, чтобы вышли пузырьки воздуха, вставляют в него модель и накрывают второй емкостью с гипсом. В удобном месте нужно в гипс вставить цилиндрический предмет, чтобы в итоге в форме появилось отверстие, так называемый канал, в который будет заливаться расплавленный алюминий. Когда гипс окончательно застынет, две части формы разъединяются, вынимается модель, и форма с готовым слепком соединяется опять.

Изготовить литейную форму можно и из смеси 75 % формовочного песка, 20 % глины и 5 % каменноугольного песка, которая засыпается в специальный ящик из досок и трамбуется. В утрамбованную землю отжимается модель, получившийся отпечаток присыпается тальком и графитом (угольной пылью), чтобы остывшую алюминиевую деталь можно было легко отделить от формы.

Как нарастить ногти в домашних условиях? 3 урока, которые помогут освоить разные виды наращивания

Газовые и электрические тигельные печи

Кроме этих факторов, важным параметром является время, которое необходимо для расплавления полной загрузки тигельной печи. Например, подогретая газовая тигельная печь емкостью 350 килограммов алюминия и расплавленным «болотом» около 20 % требует около 85 минут для того, чтобы расплавить полную загрузку шихты. Тигельная печь емкостью 800 килограммов требует для полного расплавления шихты около 130 минут. Применение холодной – не прогретой – тигельной печи может увеличить длительность плавления на 50 %. Электрические тигельные печи требуют в два раза больше времени для полного цикла плавления, чем тигельные печи на газе или жидком топливе.

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:

1. стол изготавливают из огнеупорного материала;
2. есть топливник с колосниковой решеткой;
3. воздушная камера для повышения эффективности горения топлива;
4. воздушный дренаж с подающим воздуховодом;
5. вентиль для регулирования подачи воздуха;
6. шатер;
7. окно для подачи заготовок;
8. зонт;
9. дымоход;
10. горнило;
11. закалочная баня;
12. 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.

https://youtube.com/watch?v=0WPl9v59Pyo

Электрические печи сопротивления

Плавильные печи сопротивления проектируют как стационарные или наклоняемые отражательные печи. Нагревательные элементы устанавливают на своде печи и нагрев металла происходит только за счет энергии излучения. Рабочая температура огнеупорных материалов для стен и свода печи плавления алюминия составляет около 1200 °С, что является ограничивающим фактором для этого типа печей. Энергия, которая поступает от излучения свода, не позволяет эффективного плавления твердых шихтовых материалов. Поэтому такие печи применяются в основном в качестве печей для выдержки и разливки металла. При отсутствии в печи продуктов сгорания потери металла от окисления очень низкие. Первоначальная стоимость и стоимость обслуживания таких печей довольно высокая, но должна оцениваться для каждого отдельного случая. Обычно этот тип печей не применяется при производстве вторичного алюминия.

Как самостоятельно отремонтировать штекер наушников

Чтобы отремонтировать штекер наушников или гарнитуры своими руками, необходимо аккуратно извлечь его из корпуса, если он сам еще не вывалился. Обычно штекер заливается резиной. При разборке разрезаем этот корпус вдоль шва острым ножом. Чем аккуратнее получится разрез, тем легче восстановить корпус после ремонта.

Неисправность нашуников чаще всего заключается в обрыве одного из проводов в штекере. Реже происходит обрыв около контактов динамика или переламывание провода из-за нарушения целостности изоляции.

Переламывание провода определяется по скачущим показаниям мультиметра при изгибании провода.

Обрыв легче всего найти около динамиков наушника. Часто корпус динамика легче открыть, чем разрезать залитый резиной штекер. Если провода к динамикам припаяли хорошо, то следует помнить о неисправностях в штекере.

Как только получилось определить место неисправности, необходимо добраться до него и увидеть глазками. Тогда станет понятно, как конкретно припаять штекер или наушники.

Допустим, что обрыв провода случился внутри штекера наушников. Чтобы разобрать корпусированный миниджек показано выше. В идеале нужно записать или сфотографировать распайку проводов и обновить пайку разъема. Помни, что гибкие многожильные провода покрытвают хорошим лаком и просто так их залудить трудно. Сначала нужно обжечь лак, например паяльником, зажигалкой или мини-горелкой. После этого можно лудить проводки с канифолью или другим флюсом.

После того, как припаяли штекер наушников, его внутренние контакты можно заливать термоклеем, эпоксидным клеем или герметиком. После высыхания доработать напильником до нужной формы.

Печи для плавления алюминия: похожие и разные

Таким образом, печь одной и той же конструкции и тепловой мощности может иметь различные наименования в зависимости от ее применения. Это обстоятельство не зависит от конструкции печи, которая может быть прямоугольной или круглой отражательной печью или прямоугольной, роторной или овальной наклоняемой отражательной печью. Промышленные производства по переплавке алюминиевого лома применяют различные типы печей. Некоторые из них спроектированы для весьма специфических условий применения, например, для какого-то особого вида алюминиевого лома или специфических алюминиевых отходов.

Много проводов

После отрезания разъема наушников снимаем изоляцию с провода. Делаем все так же, как с AUX-кабелем. Но тут есть небольшой подвох.

Проводков в гарнитуре явно побольше чем три — их пять. Два провода отвечают за микрофон, и три за наушники. Они то нам и нужны.

Разлохмаченный золотой провод(земля) был накручен поверх тонкого белого — микрофонного. Скручиваем его в самостоятельный провод и зачищаем все проводки от лака.

Теперь перед нами встает непосильная задача — скрутить нужные проводки вместе. На самом деле все просто! Три AUX-проводка нужно прикрутить к трем проводкам наушников.

В моём случае получилось, что расцветки проводков совпали. А что если нет?

Принцип тигельной печи

Рисунок 1 показывает принцип тигельной печи, которая нагревается газовыми горелками. Горение газа происходит внутри печи – между наружной стенкой тигеля и футеровки печи, а продукты горения уходят прямо в дымовую трубу. Поэтому ни алюминиевый расплав, ни рабочее место продуктами горения газа (или жидкого топлива) не загрязняются. Тигельные печи снабжаются поворотными крышками для сокращения потерь энергии излучения от алюминиевого расплава при операции выдержки.

Рисунок 1 – Принцип работы тигельной печи

В наше время еще применяются – все реже – тигельные печи, у которых дымовые газы выходят через края тигеля в дымовую трубу. Недостаток этих печей в том, что дымовые газы входят в контакт с алюминиевым расплавом. Это отрицательно сказывается на качестве расплава, а также ухудшает условия труда на рабочем месте.

На рисунке 2 показана наклоняемая тигельная электрическая печь сопротивления, которая снабжена поворотным механизмом и гидравлической системой. Внутри ванны печи помещается термопара в графитовом защитном кожухе (видна вверху справа). Термопара служит для измерения и контроля температуры алюминиевого расплава. Тигельные печи с газовым или топливным нагревом обычно имеют аналогичную конструкцию.

Рисунок 2 – Тигельная электрическая печь сопротивления
фирмы StrikoWestofen GmbH

Плавильные и другие печи для алюминия

Чем меньше емкость печи, тем больше затраты на ее техническое обслуживание из расчета на тонну металла. Поэтому в алюминиевой промышленности в настоящее время преобладают печи емкостью 25 тонн и более. Такая емкость ванны печи считается оптимальной с точки зрения обслуживания и эффективности работы.

Еще одним фактором при выборе емкости печи могут быть условия поставки продукции. Обычно минимальная партия алюминия составляет 20 тонн и одним из требований заказчиков является то, чтобы весь металл был от одной плавки.

Важным фактором при выборе печи является удобство ее обслуживания. Шлак, который образуется в ходе работы печи – плавильной печи, печи-миксера, раздаточной печи – имеет тенденцию скапливаться на стенах печи или оседать на ее дно, иногда он попадает даже на свод печи. Даже при самой оптимальной конструкции печи этого нельзя избежать на 100 %. Рост толщины шлака на стенах печи и подине печи снижает ее эффективность. Поэтому этот шлак необходимо периодически счищать

Это тем более важно при смене сплава, который выплавляется в печи. Поэтому конструкция печи обязательно должна предусматривать возможность снятия шлака с поверхности расплава и удобной чистки печи

Однако самым важным вопросом при выборе печи является выбор вида энергии, который будет подаваться в печь.

Сырье для плавки

Если предстоит плавка алюминия в домашних условиях, из-за сложности работы с порошковым металлом его в качестве сырья не используют.

Можно приобрести алюминиевую чушку или использовать обычную алюминиевую же проволоку, которую нарезать ножницами на небольшие кусочки и для уменьшения площади контакта с воздухом плотно спрессовать пассатижами.

Если не предполагается особо высокое качество изделия, то можно в качестве сырья использовать любые бытовые предметы, консервные банки без нижнего шва или обрезки профиля.

Вторичное сырье может быть окрашено или испачкано, это не страшно, лишние составляющие отойдут в виде шлаков. Только нужно помнить, что вдыхать пары сгоревшей краски нельзя.

Чтобы из вторичного сырья получилась качественная плавка алюминия в домашних условиях, флюсы, задача которых состоит в том, чтобы связывать и выводить на поверхность расплавленного металла все примеси и загрязнения, лучше приобрести готовые. Но можно сделать самостоятельно из технических солей.

Покровный флюс готовится из 10 % криолита и по 45 % хлорида натрия и хлорида калия.

В рафинирующий флюс для получения алюминия без пористости добавляют еще 25 % от общей массы фтористого натрия.

Футеровка для жидкого алюминия

Плавильные, а также раздаточные, печи для алюминия и алюминиевых сплавов имеют рабочую температуру около 750 ºC. Это значительно ниже рабочей температуры печей для производства чугуна и стали – от 1200 до 1500 ºC. Может показаться, что условия работы и требования к огнеупорной футеровки печей для плавления алюминия должны быть значительно легче, чем печей для чугуна и стали. Однако футеровка, которая работает с жидким алюминием, сталкивается со своими сложностями и особенностями.

В условиях растущей конкуренции футеровка современных плавильных печей подвергается все более жестким условиям эксплуатации за счет повышения их производительности и сокращением времени для их технического обслуживания. Это выражается в применении более активных флюсов и ускоренных способов чистки печей, замене горелок на более мощные, а также возрастании в шихте доли алюминиевого лома. Комбинация всех этих факторов приводит к возрастанию температуры печи и созданию в печи более агрессивной атмосферы .

Ответом на ужесточение условий эксплуатации футеровки печей для алюминия и алюминиевых сплавов стало широкое применение в них так называемой монолитной футеровки.

Как сделать форму для отливки

Создание простого материала для припоя не требует изготовления специальной формы. Можно вылить металл на стальной лист.

Для создания формы используются такие материалы:

• Гипс.
• Песок.
• Глина.
• Каменноугольный пепел.
• Жидкое стекло.

Сплав заливается в форму разными способами:

1. Открытый.
2. Закрытый.

Открытый метод отличается простотой. Расплавленный металл переливается в обычную емкость, консервную банку, чашку и т. д. Когда вещество застывает, болванку извлекают из емкости. Если форма металлического предмета неважна, можно оставить алюминий на прочной поверхности.

Сложная отливка требует соответствия изделия указанным параметрам, для этого используются формировочные элементы. Кремнезем – это распространенное вещество, которое часто применяется при открытой заливке. Изделие состоит из двух емкостей, в которые засыпается и трамбуется земля. Элементы кремнезема сжимаются, между ними закладывается макет для отливки. Так можно получить точный отпечаток необходимой детали. Макет удаляется, в форму помещают раскаленный алюминий. Для закрытого способа отливки применяется речной песок, смешанный с жидким стеклом.

Гипс можно использовать для одноразового литья. Из парафина или пенопласта изготавливаются макеты. Применение таких материалов требует выполнения работ на открытом пространстве с хорошим доступом воздуха. Пенопласт не удаляется из твердого гипса, заливается раскаленным алюминием. Продукты горения этого вещества вредны для здоровья.

Повышение стойкости футеровки

Чтобы противостоять способности алюминия смачивать футеровку, а затем проникать в нее и реагировать с нею, применяют несколько подходов. Их целью является сдержать или ослабить способность алюминия восстанавливать компоненты футеровки и, тем самым, предотвратить возникновение реакции образования корунда.

Применение в огнеупорах добавок, которые повышают их несмачиваемость  расплавленным алюминием, является распространенным подходом, особенно для огнеупорных бетонов на основе алюмината кальция. Для этой цели применяют много различных материалов, причем механизм их действия часто известен. Такими добавками являются сульфат бария, различные типы фторидов (AlF3, CaF2 и т. п.) и другие. Другим подходом является добавление фосфатных добавок, которые повышают характеристики несмачиваемости огнеупоров в контакте с жидким алюминием и, кроме того, не распадаются до температуры 1500 ºС

Фосфатные добавки способствуют образованию связи между новыми и старыми огнеупорами, что особенно важно при выполнении ремонта футеровки

1. Seven Refractories – Aluminium Indusry – 2019

1. Refractory Considerations for Aluminum Melting and Holding Furnaces – Refractory Engineer, January 2015

1. Improved Monolithic Materials for Lining Aluminum Holding & Melting Furnaces // Light Metals 2011 – ed. S.J. Lindsay – 2011

1. Assessing Monolithic Refractories for Use in Aluminium Melt-Hold Furnace – Advanced Materials & Process – July 2011

1. ГОСТ P 52918-2008 Огнеупоры. Термины и определения

Переплавить алюминиевый лом

Различные типы алюминиевого лома предъявляют свои конкретные требования к плавильным печам. Массивный лом, например, требует намного меньше защиты от окисления во время переплавки, чем мелкий. Лом с большим содержанием органических веществ нужно переплавлять совсем по-другому, чем, скажем, такие алюминиевые отходы как шлак, который изначально содержит большое количество оксидов.

Чтобы получить максимально эффективную технологию переплавки алюминия, особенно с точки зрения экономики и экологии, в последние годы были разработаны, испытаны и внедрены в производство самые разные технологии. Поэтому выбор оборудования для производства по переплавке алюминиевого лома требует тщательных размышлений

Необходимо принять во внимание:

• типы доступного алюминиевого лома, которые можно переплавлять на данном оборудовании,
• типы сплавов, которые нужно получить на выходе,
• доступность энергетических и других ресурсов,
• основной вид энергии и тип топлива (газ или жидкое топливо),
• инфраструктура окрестностей будущего производства,
• необходимая производительность оборудования и т. д.

Краткое описание муфельной печи

Основное предназначение муфельной печи – это нагрев металла. Использование такого устройства может помочь расплавить такие металлы, как алюминий или медь, а также другие цветные заготовки. Кроме того, с ее помощью можно успешно проводить операцию обжига керамических изделий, высушивать их. Можно также проводить кремацию. Стоит отметить, что существует большое разнообразие муфельных печей. Они могут быть электрического, газового, воздушного и некоторых других типов. Также существенно различаются по типу конструкции. Они бывают стандартными вертикальными или горизонтальными, а также трубчатыми.

Основное отличие муфельной от обычной печи для плавки алюминия своими руками состоит в том, что в ней есть специальный участок, который называется муфельным. Этот участок позволяет защищать металл, который подвергается обработке.

Карусельная печь Scrap Manager™

Карусельная печь Scrap Manager внешними формами почти напоминает наклонную цилиндрическую, однако вращается вокруг своей центральной оси. Данная печь впервые появилась на рынке в конце 1970 и за истекшее время претерпела многочисленные усовершенствования (рисунок 2).

Рисунок 2 – Наклонные печи карусельного типа Scrap Manager

Карусельная печь Scrap Manager используется для переплавки отбракованных отливок, экструдированного скрапа, скрапа из использованных банок (UBC), а также алюминиевого шлака (дросса). Данный вид лома имеет  относительно низкую плотность по отношению к площади поверхности. Поэтому материал должен расплавляться быстро, во избежание выгорания тонкого слоя материала.

Подходит для расплавки различных сплавов, что подразумевает частую смену металлов в  печи и для переработки всевозможных видов лома/скрапа. Печь может работать на чистом и загрязненном ломе с использованием надлежащего оборудования для  ограничения загрязнения окружающей среды.  Печь применяется в качестве плавильной печи вторичного цикла, а также в качестве первичного агрегата для утилизации собственных отходов. Также применяется для утилизации автомобильных свинцово-щелочных батарей.

Печная и внепечная обработка алюминиевого расплава

Одним из показателей качества алюминиевого расплава является степень его загрязнения газами и металлическими частицами. Поэтому печь должна позволять обработку расплава флюсами или продувкой инертными газами для того, чтобы снизить содержание газов и металлических частиц, например, водорода и частиц натрия или калия, а в некоторых случаях и магния.

Хотя в алюминиевой промышленности имеются весьма эффективные внепечные непрерывные системы обработки расплава, обработка расплава в печи может более выгодной. Это бывает при частой смене выплавляемых алюминиевых сплавов. В таком случае при каждой смене сплава из этого оборудования для внепечной обработки нужно сливать весь расплав. Кроме того, такие установки требуют постоянного подогрева, что требует большого расхода энергии. Поэтому они вряд ли подходят для малых производств по переплавке алюминиевого лома с небольшой производительностью.