Печь-миксер
В настоящее время в литейном производстве большинства алюминиевых заводов для футеровки тепловых агрегатов используются, как правило, недорогие проверенные поколениями, но устаревшие материалы, позволяющие обеспечить стабильную работу печи в течение 24-30 месяцев.
Для футеровки подины применяют огнеупорный шамотный кирпич марок ШБ-5; ШБ-9 производства Богдановичского ОАО «Огнеупоры». В качестве основного теплоизолятора используют диатомовый кирпич в сочетании с прослойками теплоизоляционной плиты марки МКРП-340, производства ОАО «Сухоложский огнеупорный завод» и листовой асбест. Кладку свода также выполняют из шамотного кирпича с теплоизолирующим слоем, выполненным из МКРП-340 толщиной 100мм и минеральной ваты толщиной 200-250мм.
Подобный дизайн футеровки не позволяет получить значительный экономический эффект по следующим причинам:
Настоящая ситуация на рынке цветных металлов демонстрирует стабильно высокий рост цен на энергоносители на фоне общей тенденции нехватки электроэнергии, не менее высокий рост потребления алюминия и его сплавов требует либо строительства новых высоко эффективных мощностей, либо наиболее полного, часто сопряженного с риском аварий, использования существующего оборудования.
Второй вариант менее емкий по вложениям средств и, следовательно, наиболее часто используемый. При этом не следует забывать, что старые огнеупорные материалы и теплоизоляторы не могут работать в подобных режимах.
Конструкционные изменения тепловых агрегатов также не дают эффективного снижения себестоимости продукции за счет снижения энергопотребления из-за применения прежних материалов.
Мы предлагаем рассмотреть возможность проведения работ на основе новых технологий в области ультранизкоцементных и безцементных бетонов, теплоизоляционных материалов не содержащих асбест, в частности картона и плит, высокоэффективных защитных покрытий и других новаций в этой сфере
Некоторые положительные стороны применения бетонной футеровки подины:
- Монолитная поверхность, не имеющая швов
- Отсутствие смачивания бетона расплавом алюминия
- Более высокие прочностные характеристики
- Простота применения и высокая скорость нанесения материала
- Возможность промежуточного ремонта путем нанесения нового слоя бетона на поврежденные участки
Указанные факторы позволяют добиться увеличения срока работы агрегата до 32-40 месяцев; снижения времени проведения как промежуточных ремонтов до 30%, так и капитальных до 20%, практически полностью исключить необходимость чистки футеровки рабочей зоны от зарастания шлаками и оксидными пленками.
Основная теплоизоляция из диатомового кирпича, в нашем случае не требует трансформирования, поскольку вполне соответствует соотношению цена-качество, за исключением возможно небольших конструкционных изменений связанных с применением плит марки ПКВ и картона марки КВК, выпускаемых нашей компанией. Использование этих материалов позволит не только снизить потери тепла с внешней поверхности печи, но и снимет излишние термические напряжения неизбежно возникающие, в результате применения различных по структуре и параметрам элементов. При этом плиты и картон являются экологически безопасными и не содержат асбеста.
Кроме перечисленного, современные теплоизоляторы несут не только функцию тепловой защиты, но и служат отличным барьером от проникновения алюмосодержащих сплавов в случае разрушения рабочей футеровки. В частности, плита ПКВ, при использовании ее в два и более слоев, за счет миграции связующих веществ в поверхностные слои под действием температуры, склеивает отдельные плитки в монолитный слой. Перераспределение связки по сечению плиты приводит к еще одному интересному эффекту - плиты значительно, почти на 50%, повышают свою механическую прочность. Добавим к вышесказанному нулевую смачиваемость алюминием и получим замечательный многофункциональный защитный слой.
Завершая модернизацию печи-миксера простой заменой листового асбеста, устанавливаемого непосредственно между металлическим корпусом и футеровкой, на керамоволокнистый картон КВК, имеющий теплопроводность значительно ниже, получим снижение температуры на внешней поверхности печи на 10-12оС. Дополним основные изменения мелкими аксессуарами в виде футеровки крышек фар-камер плитой ПКВ и установкой пробок КВИ в окна ввода нагревательных элементов, и получим тепловой агрегат позволяющий экономить 10-15% используемых энергоресурсов с повышенным сроком службы.
Литейные и вакуумные ковши
Проблемы, существующие в процессе эксплуатации ковшей, во многом созвучны с проблемами печей - миксеров, что соответствует однотипности применяемых материалов. Это снова шамотная лещадь, мертель и листовой асбест. В результате пользователь имеет невысокую стойкость днища, за счет размывания лещади и, в первую очередь, соединительных швов выполненных из мертеля, быстрое нарастание шлаков и оксидных пленок на внутренней поверхности ковша, опять же начиная со швов. Методы борьбы с указанными проблемами достаточно просты. Необходимо изменить футеровку слабых мест.
Наиболее разумно, с точки зрения продолжительности работы, применить монолитную футеровку всего ковша изготовленную из бетона БМКА, производства ООО "РТПК". В качестве отрицательных аргументов металлурги указывают на высокую трудоемкость демонтажа отработанной футеровки, удорожание за счет необходимости изготовления шаблонов для заливки стен и применение более дорогостоящих материалов. Учитывая пожелания производственников, решение этой задачи сводится к заливке дна бетоном, что значительно повышает его работоспособность за счет высокой прочности. В качестве теплоизоляции применяется керамоволокнистый картон марки КВК, не содержащий асбеста, а в мертель для кладки стен добавляется 20-25% мастики марки ЗВМК, обладающей высокими клеящими свойствами и абсолютно не смачиваемой алюминием.
Подобный подход позволяет повысить работоспособность ковшей с 3-4 до 5-6 месяцев.
Разливочные чаши, лотки, желоба и металлопроводы
Данное оборудование, пожалуй, наиболее сложный вопрос в литейном производстве требующий срочного решения. Это связано с повсеместным применением в этих агрегатах асбеста и единственным участком, где асбест непосредственно соприкасается с расплавами металла. Попадание частиц асбеста в металл практически неизбежно. На фоне жесточайшего контроля внешнего рынка за применением асбестосодержащих материалов в производстве алюминия поставляемого на экспорт, а также повсеместной сертификацией предприятий по ИСО 9000400, в которых требуются, в частности и улучшения условий труда металлургов, процесс срочного замещения асбеста безопасными материалами стоит наиболее остро.
Попытки использования волокнистых изделий на основе муллитокремнеземистого волокна для футеровки разливочных чаш, лотков и желобов продемонстрировали неплохие результаты. Испытания проведенные на печи №9 ОАО «СУАЛ» филиала «УАЗ» показали, что чаши футерованные асбестом работают в среднем до 3 недель в режиме круглосуточного применения (до 40 разливок в сутки), но ведут себя не стабильно, подвержены размыванию и расслаиванию в процессе работы. Примененный в качестве замены волокнистый вкладыш производства ОАО «Сухоложский огнеупорный завод» продемонстрировал лучшие результаты. Средняя продолжительность работы чаши выросла до 5-6 недель, но практика показала не только положительные аспекты, но и недостатки. Основным из них является поведение рабочей поверхности вкладыша. В процессе работы требуется удалять из чаши остатки разливаемого металла, очистка производится стальным инструментом, который оставляет на поверхности насечки, царапины, что со временем ведет к прогрессирующему разрушению футеровки за счет взаимодействия алюминия с поврежденными участками. Возникает эффект так называемого «вычесывания», чем дальше тем быстрее. Задавшись решением данной проблемы ООО «РТПК» создаало материал, отвечающий следующим требованиям:
- нулевое смачивание жидким алюминием
- высокая механическая прочность
- высокая теплостойкость
- простота изготовления
- возможность промежуточных ремонтов
- максимальный срок работы
Этим требованиям полностью соответствует модернизированный бетон марки БМКА.
Толщина такой футеровки составляет 20мм по всей поверхности чаши, формовка производится с помощью шаблона. Бетон проходит сушку и термообработку. Полученная таким образом рабочая поверхность обладает довольно высокой пористостью. Для завершения футеровки покрываем рабочие поверхности защитной мастикой ЗВП, которая после термообработки образует глазурь с минимальной пористостью, при этом рабочая поверхность становится не смачиваемой расплавами алюминия.
Футерованная таким образом разливочная чаша была установлена на печи-миксере №9 ОАО «СУАЛ» филиала «УАЗ» для проведения испытаний 22 октября 2005 года и непрерывно отработала до 26 февраля 2006 года. Результаты испытаний показали, что футеровка на основе бетонов марки БМКА, при соблюдении технологического регламента эксплуатации изделия, в сочетании с промежуточными ремонтами, работает 120-160 суток.
Подводя итоги можно констатировать тот факт, что правильный подбор материалов для эксплуатации и ремонта тепловых агрегатов приводит к значительному экономическому эффекту при невысоких дополнительных затратах на приобретение современных и эффективных материалов.
