В современной металлургии шахтная печь играет значимую роль: с ее помощью осуществляется обжиг шихты, выполняется выплавка цветного металла, производится термическая обработка разнообразных сплавов, сталей.
Устройство и принцип работы шахтных печей
Печи термической закалки широко распространены в металлообработке, они высоко востребованы в цветной металлургии. С помощью этого оборудования организуется плавка агломерата и руды, в результате чего получают свинец, цинк, никель, медь. Если рассматривать специфику возложенных на печи задач, оборудование данной отрасли классифицируется на 4 группы:
- устройства для нитроцементации и цементации,
- печи для азотирования,
- агрегаты, используемые в карбонитрировании,
- механизмы для добавочной обработки в воздушной либо защитной среде.
Вариации для чугуна и им подобные характеризуются высокой мощностью, и чтобы их использование было безопасным и рациональным, требуются тщательные предварительные расчеты характеристик и массы погружаемых материалов.
Особенности конструкции
В схему типовых агрегатов входят 4 базовые части:
- зона загрузки материала,
- выгрузочный блок (отсюда выводится готовый металл),
- механизмы дымоудаления,
- рабочая зона – камера, где происходит термическая обработка.
Для помещения в печь металла или шихты активно применяются конвейерные конструкции, устройства скипового и кюбельного типов. Выбор конкретных решений зависит от условий эксплуатации оборудования и специфики загружаемого материала. Универсальными характеристиками обладают скиповые механизмы, основывающиеся на лебедке в тандеме с реверсным ковшом.
Как выглядит шахтная печь
Выгрузочный сегмент собирается из блоков, ключевым из них является промежуточный накопитель, с помощью последнего обустраивается дозированная подача сырья (оно также подвергается герметизации).
Вывод выработанных газов осуществляется с применением нескольких патрубков, размещенных позади термической установки. В сложные современные модели встраивают фильтрующие компоненты и элементы автоматики.
Рабочая камера, в пределах которой контролируется сгорание сырья либо процесс термической обработки, плавки, оснащается механизмами управления выносного типа. Камеру обслуживает оператор, с помощью внешнего пульта он вводит требуемые температурные режимы и прочие значимые показатели, указанные в технологической карте.
Внутренняя поверхность шахтной печи футеруется – облицовывается кирпичными блоками либо особыми огнеустойчивыми минералами. В данном сегменте лидируют в связи с оптимальными эксплуатационными характеристиками огнеупорное волокно, шамотный кирпич, корунд.
Если рабочая температура модели не превышает 1000°, ее оснащают вентиляционными устройствами, монтируемыми в области крышки. С их помощью в термической камере происходит интенсивное смешение газовой среды, обрабатываемые изделия или шихта нагреваются более равномерно.
Специфика функционала
Помещенные в агрегат шихта либо металл перемещаются сверху вниз по шахте, постепенно нагреваясь и подвергаясь сушке. Образуемые в процессе горячие газы движутся в обратном направлении, то есть противоположно материалу, заложенному в печь. В процессе выплавки цветных металлов в нижнем сегменте прибора фиксируется особая емкость – в нее перетекает образующийся расплав, здесь сопутствующие газы также поднимаются наверх.
Шахтная печь СШО-10.7,5/11
Эксплуатация печей в цветной металлургии сопровождается рядом проблем: приходится использовать специфические виды шихты, здесь нужен труднодоступный кокс, реализуемый в дорогом сегменте. В настоящее время подобные процессы организуются с применением антрацитного угля, газа, в результате существенно уменьшается себестоимость выплавки цветных металлов.
Функционирование печей, в которых сталь подвергается термической обработке, также сопровождается рядом особенностей. В таких агрегатах не происходит плавление металла, он проходит через температурное воздействие с целью повышения его антикоррозионных и прочностных характеристик.
Металлические поверхности подвергаются нескольким стадиям нагревания, далее их помещают в специальные среды, насыщенные определенными газами, благодаря чему изделия приобретают свойства, указанные в технологической карте. Чаще всего так организуются процессы азотирования либо цементации. Для них характерно применение специальных моделей жаропрочных ретортов.
Классификация шахтных печей
Деление шахтных печей для термообработки на категории обычно выполняется согласно 3 критериям: целевой принадлежности оборудования, температурному диапазону и приоритетной атмосфере.
По назначению
Если рассматривать назначение оборудования, специалисты выделяют разновидности для цветной металлургии, для обжига извести и кирпича, а также лабораторный модельный ряд. Приборы, используемые с целью обработки сталей, могут быть закалочными, нормализационными, азотирующими.
По температурному режиму и габаритам
Высота агрегатов имеет впечатляющий диапазон, самые крупные достигают 30 метров, у портативных этот параметр равен 50 см. Еще один критерий деления – глубина: все, что до 3 м, считаются малыми печами, все, что свыше – большими.
Согласно градации по температурным возможностям печи делятся на низкоотпускные (в них среда нагревается до 300°С), высокоотпускные (в этом случае рабочий диапазон составляет 400-1200°С).
По рабочей атмосфере
Условия применения могут быть вакуумными, защитными и окислительными. Это одна из классических методик видового деления печей шахтного типа.
Критерии выбора шахтных печей для плавки
Поиск оптимального оборудования основывается на эксплуатационных потребностях. Чаще всего агрегаты используются для нанесения на изделия из металла разнообразных покрытий, в этом случае будут оптимальными высокотемпературные модели с атмосферой защитных газов.
Шахтная печь СШЦМ-8.26/10
Для выплавки цветных металлов и обогащения руды подбирают агрегаты в зависимости от создаваемой ими температуры плавления. Размеры должны соответствовать планируемым объемам производства, здесь также важны габариты заготовок и деталей, которые предстоит отливать во время работы с печью.
Меры предосторожности при эксплуатации
Перед розжигом нужно произвести тщательный осмотр механизмов, отвечающих за загрузку и выгрузку, воздуходувку, футеровку, дымосос, бункера, контрольные и сигнальные устройства, пылеочистительные и транспортирующие узлы, предохранительные ограждения. Печь останавливают при возникновении угрозы аварии, в случае прогорания футеровки, отсутствии топлива либо сырья. Остановка предваряется специальным сигналом, позволяющим своевременно перекрыть подачу материалов.
Кратковременная остановка сопровождается переходом на процесс естественной тяги, здесь необходима минимальная интенсивность загрузки сырья. Если требуется остановить механизмы на 2-3 суток, понадобится отключить разгрузку и дутье, герметизировать агрегат. Во время длительного простоя придется выгрузить рабочий материал из печи, освободить футеровки от привара клинкера.
В процессе работы печи важно координировать зону горения, отслеживать процесс обжига с применением контрольно-измерительного оборудования и сведений о сырьевой смеси, полученных из лаборатории.
Шахтные печи активно используются в металлообрабатывающей промышленности, они незаменимы в процессе конечной переработки руды. Агрегаты используются в процессе обработки стали для формирования защитных покрытий на готовых изделиях. Это универсальные термические установки, способные выполнять широкий спектр производственных задач и потребностей различных масштабов.