يمكن لشركات المسبك الكبيرة إنتاج عشرات الآلاف من الأطنان من برادة الحديد الزهر كل عام. لا يرتبط استرداد واستخدام برادة الحديد الزهر بالاستخدام الاقتصادي للموارد المعدنية في الصين فحسب ، بل يرتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا باستهلاك الطاقة وحماية البيئة. بسبب الكفاءة العالية والجودة العالية ، فإن استعادة واستخدام برادة الحديد الزهر له أهمية كبيرة.
برادة الحديد الزهر هي مواد تقويض المساحيق في عملية قطع فراغات الحديد الزهر ، وهي تمثل حوالي 10٪ ~ 30٪ من وزن فراغات الحديد الزهر. تمتلك مجموعة Shandong Shifeng فقط حوالي 50,000 طن من برادة الحديد الزهر كل عام ، والتي يتم معالجتها بمواد النفايات بسعر منخفض ، مما يتسبب في إهدار كبير. في الوقت الحاضر ، يتم إعادة استخدام برادة الحديد الزهر بشكل عام عن طريق الضغط ثم الذوبان في الحديد المصهور ، والذي لا ينتج عنه فقط معدل استخدام منخفض لبرادة الحديد الزهر ، واستهلاك فحم الكوك ، وتلوث كبير بالانبعاثات. محلي بسعة كبيرة من أفران الحث لمؤسسات صهر الحديد الزهر أقل نسبيًا ، خاصة أن دراسة السعة الكبيرة وتطبيق الحديد الزهر المصهور المباشر أقل ، في حين أن فرن الحث ذو السعة الكبيرة في حين أن الكفاءة عالية جدًا ، ولكن لديه مراقبة أمنية ضعيفة من عملية الصهر ، يتم تسريع تآكل بطانة الفرن ، ويقلل فرن الحث في نفاذية مغناطيسية منخفضة الحرارة من كفاءة الذوبان والاختناقات التقنية الأخرى ، ويطور إعادة تدوير كاملة للحديد الزهر الأخضر وحلول تكنولوجيا الصهر الفعالة ، وتحقيق الإنتاج النظيف ، والنفايات ، وتحسين استخدام الموارد هو عاجل ومهم بشكل خاص.
أولا - الصعوبات التقنية والتكنولوجيات الرئيسية
1. الصعوبات الفنية
(1) أكسدة الحديد المنصهر. عندما تتفاعل قصاصات الحديد المنصهرة مع الأكسجين الموجود في الهواء لتكوين أكاسيد مستقرة ، مما سيضر بشكل خطير بجودة الحديد المنصهر ، بما في ذلك الاحتراق العنصري ، والمسامية وإدراج الخبث ، وميل الفم الأبيض ، إلخ.
(2) نظرًا لأن خردة الحديد الزهر تكون على شكل تجزئة وتحتوي على طبقة رقيقة من أكسيد الحديد في المظهر ، فإن الكثافة الظاهرية تبلغ 2 جم / سم 3 فقط ، ومحتوى أكسيد الحديد مرتفع نسبيًا ، فمن السهل تسريع عملية تآكل البطانة الحمضية ، ولا يمكن عرض سمك البطانة. سمك البطانة رقيق جدًا بحيث لا يتسبب في وقوع حادث تسرب للفرن ، لذا فإن تقنية مراقبة السلامة في عملية الصهر تعتبر بالغة الأهمية بشكل خاص.
(3) تحتاج جميع درجات الحديد الزهر إلى تجميع دقيق للفرن المسبق للتأكد من أن النسبة المطلوبة لكل مكون من مكونات العبء معقولة.
2. التقنيات الرئيسية
(1) تم تطوير آلة صنع كعكة الرقائق الخاصة لسحق رقاقات الحديد الزهر بكثافة كبيرة تبلغ 2 جم / سم 3 فقط في كتل الكيك لتحسين كفاءة الصهر ، أي لتقليل منطقة الأكسدة وتحسين الموصلية في الفرن.
(2) نظرًا لأن درجة حرارة انصهار رقائق الحديد الزهر أعلى بحوالي 100 درجة مئوية من درجة حرارة حديد الخبز العادي ، من أجل ضمان الانصهار الآمن ، يتم استخدام علاقة التغيير النسبي بين تيار التردد المتوسط والجهد الكهربائي للفرن الكهربائي لحساب وعرض سمك البطانة بواسطة تقنية الكمبيوتر ، وذلك لمنع بطانة الفرن من التسرب بسبب البطانة الرقيقة جدًا.
(3) تحسين تصميم تكوين مصدر الطاقة وهيكل الفرن ، وتحسين معدل استخدام الطاقة الكهربائية ، وتحسين كفاءة وجودة الصهر ، وتوفير سائل الحديد بشكل إيقاعي بما يتفق بدقة مع متطلبات خط الصب.
(4) من أجل تحسين معدل مقاومة الأكسدة لخردة الحديد الزهر وخردة الصلب ، قم بدراسة وضع حماية الغاز وطريقة التحكم في صهر الفرن الكهربائي.
الثاني. محتويات البحث الرئيسية
1- عملية معالجة السكب والمطروقات للخردة والمخلفات قبل المعالجة
(1) قد تحتوي برادة الحديد المعالجة المسبقة أو الرقائق قبل إحضار عملية إعادة التدوير في الماء والزيت ، إذا لم تتم معالجته ، في بداية الفرن وصهر الدخان وامتصاص الحديد السائل للغاز من شأنه أن يؤدي إلى زيادة محتوى الغاز في الحديد السائل ، لا يؤثر فقط على جودة الصب ، وفي عملية صهر الغاز سينتشر أيضًا إلى البطانة الداخلية ، يمكن أن يؤدي إلى تلف ملف التعريفي. لذلك ، يجب معالجة الاستعادة الخضراء لبرادة الحديد أولاً. في ظل الظروف العادية ، تمر عملية المعالجة المسبقة أولاً من خلال آلة إزالة الزيت لإزالة الشحوم التي يتم إحضارها أثناء المعالجة. بالنسبة لخردة الحديد بسائل القطع ، يمكن أيضًا معالجتها مباشرة عن طريق التحميص لإزالة الرطوبة والشحوم الناتجة عن قطع السوائل أثناء المعالجة. بعد عملية إزالة الرطوبة بالطرد المركزي وعملية التجفيف السريع ، يتم تقليل محتوى الرطوبة إلى أقل من 1٪.
(2) برادة الحديد الزهر ذات الكتلة المضغوطة هي قصاصات من الحديد الزهر في عملية القطع. المظهر النهائي يحتوي على طبقة رقيقة من أكسيد الحديد ، كثافة التراكم الطبيعي حوالي 2 جم / سم 3 ، والنفاذية النسبية حوالي 1.6 ، وهي قريبة من نفاذية الهواء. تبلغ النفاذية النسبية لحديد الزهر حوالي 600 ~ 1000 ، من أجل تحسين نفاذية الشحنة ، من الضروري تحسين الكثافة الإجمالية لبرادة الحديد الزهر. بعد التجارب المتكررة ، يمكن أن تصل بيانات التباين وكتلة فتات الخبز إلى كثافة 5.2 جم / سم 3 من الجانبين الأيسر والأيمن ، مما يحسن النفاذية النسبية لفتات البيتزا إلى 300 أعلاه ، بعد الغليان داخل بوتقة باردة (<700 ℃) ، النفاذية الكلية تزداد بشكل واضح ، مقارنةً بالملء المباشر في الحديد الزهر البارد ، تم تحسين كفاءة التسخين الكهرومغناطيسي البارد بشكل واضح ، بناءً على التحليل والحساب المقابل ، مع مكبس هيدروليكي 3000 كيلو نيوتن وتشكيل مجموعة كاملة من القوالب ، نقوم بتطوير آلة فتات الخبز الخاصة بنا ، يكون الجزء الأكبر من الحديد الزهر عن طريق تشكيل فتات الخبز فحم حجري.
2. قم بتوصيل دفعات IPC بمقياس طيف لضبط التجميع بدقة
من أجل تحسين جودة الحديد المنصهر لخردة النفايات وخردة الصلب ، من خلال التطوير الثانوي لأجهزة iPC وتكامل النظام مع البرامج ، قمنا بتطوير نظام تجميع الحواسيب الصغيرة ، بما في ذلك رفع المغناطيس الكهربائي ، جهاز التحكم عن بعد اللاسلكي ، جهاز توزيع الحديد ، لاسلكي مستشعر الخطاف ، خزانة التحكم في المعدل ، ومشغل التجميع. يتم توزيع الشحنة المعدنية ونقلها تلقائيًا وفقًا لإدخال الصيغة مقدمًا ويتم وزنها تلقائيًا وتعديلها رقميًا. في الوقت نفسه ، الكمبيوتر الصناعي وشبكة محلل الطيف ، وتبادل البيانات في الوقت الفعلي ، ووحدة التحكم في مكونات الفرن الكهربائي ، والمسؤولة عن نظام الضبط التلقائي لمكون تحليل مقياس الطيف. يقوم نظام التجميع IPC ، بناءً على المكونات التي تم الحصول عليها من تحليل الشبكة ، بالتغذية مرة أخرى إلى معدات التغذية التلقائية لضبط المكونات المطلوبة للحمل ، والتغذية السريعة والدقيقة. يمكن تخزين البيانات المجمعة لمدة ثلاثة أشهر باستخدام واجهة USB ، والتي يمكنها قراءة البيانات ونقلها إلى كمبيوتر المكتب للإدارة والطباعة. يمكنه أيضًا تحميل بيانات الدُفعات إلى الكمبيوتر عبر الإنترنت وإرسالها إلى ERP الخاص بالمؤسسة عبر الشبكة المحلية لقبول الصيغة الجديدة التي يرسلها الكمبيوتر. بهذه الطريقة ، يتم حوسبة دفعات الفرن الكهربائي ، ويتم تعويض الخطأ تلقائيًا ، ويتم طباعة بيانات التغذية تلقائيًا ، مما يقلل من عمى التجميع.
3. نظام مراقبة على الإنترنت لصهر خردة الحديد الزهر في فرن كهربائي لتحقيق المراقبة عبر الإنترنت لسمك البطانة
يمكن وصف التباين في سماكة البطانة من خلال منحنى التباين لمقاومة التشغيل لنظام فرن التفاعل الجاف. تحت ظروف انصهار الحديد المنصهر في الفرن ، تقل مقاومة التشغيل مع انخفاض سمك البطانة. يمكن حساب مقاومة التشغيل عن طريق الكشف عبر الإنترنت ، ويمكن اكتشاف اختلاف سمك البطانة عبر الإنترنت. تحلل هذه الورقة الوضع الحالي لمراقبة سماكة بطانة الفرن ، ومن خلال إنشاء النموذج الرياضي لفرن الحث ، يحلل نظريًا توزيع المجال المغناطيسي الداخلي للفرن الكهربائي ، والعلاقة بين مقاومة الشحنة ، وتيار تحريض الشحنة ، وقوة المجال المغناطيسي و سمك البطانة ، العلاقة بين تيار تحريض الشحن وتيار المدخلات ، والعلاقة بين مقاومة التشغيل وسمك البطانة.
يمكن ملاحظة أنه خلال فترة التشغيل العادي ، يتغير منحنى مقاومة التشغيل للفرن ضمن نطاق معين وينخفض تدريجياً. بعد المراقبة والمراقبة المتكررة ، وجد أن منحنى مقاومة التشغيل للنظام لم يكن أقل من 0.5 خلال دورة واحدة من التشغيل العادي ، لذلك تم تعيين 0.5 على أنه الحد الأدنى للإنذار. عندما ينخفض معامل البطانة فجأة ، أقل بكثير من الحد الأدنى ، فإنه يشير إلى أن البطانة تآكلت بشكل خطير أو أن هناك حادث تسرب للفرن ، الأمر الذي يحتاج إلى الإصلاح في الوقت المناسب ؛ إذا انخفض معامل البطانة تدريجيًا وكان أقل من الحد الأدنى ، فهذا يشير إلى أن البطانة تصبح أرق في مساحة كبيرة ولا يمكن الاستمرار في استخدامها ، لذلك يجب إخراجها وإعادة بنائها.
بناءً على البيانات التي تم جمعها في الموقع ، تم طرح طريقة لمراقبة سمك البطانة بمنحنى مقاومة التشغيل. يوفر عرض المراقبة والمراقبة عبر الإنترنت لسماكة البطانة ضمانًا للتشغيل الآمن للفرن ذي السعة الكبيرة. بالمقارنة مع جهاز إنذار الاتصال التقليدي ، فإن هذه الطريقة لا تدرك فقط إنذار تسريب الفرن ولكن يمكنها أيضًا التحذير من خطر ترقق مساحة كبيرة من بطانة الفرن.
4. اعتماد طريقة حماية غاز الصهر الكهربائي وطريقة التحكم لتحسين معدل مقاومة الأكسدة
من أجل تحسين معدل مقاومة الأكسدة للصهر الكهربائي بشكل شامل ، ركزنا على دراسة طرق حماية الغاز وطرق التحكم ، واختبرنا على التوالي التأثيرات الوقائية للغازات المختلفة على ذوبان الحديد الزهر ، مع الأخذ في الاعتبار تكلفة تطبيق الغاز الخامل ، و حددت أخيرًا مخطط حماية الغاز من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون.
(1) يحتوي غاز النيتروجين وثاني أكسيد الكربون على صهر المعدن على خاصية حماية جيدة ، واستخدام حقن الغاز المختوم وطرق أخرى ، بحيث يكون تجويف فرن الصهر وعزل الهواء الأساسي ، واستخدام تقنية التحكم الآلي ، والتحكم المعقول في علاقة التغذية وحقن الغاز ، بحيث يتم الاستخدام الكامل للغاز الواقي.
(2) استخدام التحكم المبرمج ، منحنى تسخين مجموعة معقولة ، بحيث يكون الحديد الزهر ، ومعدل أكسدة رقاقة الصلب هو الأدنى.
(3) باستخدام تقنية الكشف عن الأكسجين المتبقي ، والتحكم التلقائي في حجم حقن الغاز الواقي.
5. تطوير فرن متوسط التردد بقدرة كبيرة لتحقيق الطاقة المنخفضة والتفريغ المنخفض للصهر
في عملية الصهر التقليدية للفرن الحثي بدون قلب ، من أجل توفير الإمداد المستمر بسائل الحديد ، عادة ما تحتاج إلى تكوين مجموعتين أو أكثر من مجموعتين من المحولات المستقلة ، وإمدادات الطاقة ذات التردد المتوسط وفرن الحث ، ومجموعة واحدة من صهر الطاقة الكاملة ، مجموعة أخرى غالبًا ما تحتاج إلى الحفاظ على الحرارة في مكواة التفريغ ذات الأحمال الصغيرة في الوقت المناسب ، وهذا النوع من طريقة النقل الكهربائي المستقل يجعل عامل طاقة المحول أقل ، بالنسبة للحجم الكبير لأكثر من 5 أطنان من فرن الحث الصهر ، ونظام الصب ، وخاصة مشكلة عامل الطاقة أقل. لذلك صممنا نوعًا جديدًا من الأفران الحثية عديمة النواة وهي عبارة عن طريقة نقل كهربائي "Yi Tuo 2" ذات سعة كبيرة ، بواسطة فرنين تحريض لصهر سائل الحديد في نفس الوقت ، وفقًا للقدرة المقدرة لأفران الحث الصهر لكل مستقل من مجموعة كاملة من مصدر طاقة التردد المتوسط على التوالي ، يشترك مصدران طاقة متوسطان في محول مقوم ، فرن الحث الأول وفقًا للقدرة المقدرة لعملية الصهر ، فرن الحث في المرحلة الثانية وفقًا لعملية طاقة العزل المقننة ، محول المعدل لديه القدرة على مجموع الطاقة من اثنين من الأفران الحثية ، ووقت التشغيل وتكوين محول الطاقة الناتج لجهاز المراقبة عبر الإنترنت ، وفقًا لحالة طاقة خرج المحول ، والتنظيم اليدوي أو التلقائي لتوزيع الطاقة الكهربائية ، ومنع محول المعدل من عملية التحميل الزائد . يعمل وفقًا لهذا المخطط ، يكون للمحول عامل طاقة عالي. إنه لا يدرك فقط الإمداد المنتظم للحديد المصهور ولكنه يحقق أيضًا هدف زيادة عامل الطاقة وتقليل استهلاك الطاقة.
بالمقارنة مع التكنولوجيا الأصلية (انظر الشكل 3) ، يمكن لجهاز المراقبة على الإنترنت الذي تم تكوينه أثناء التشغيل أن يراقب طاقة خرج المحول عبر الإنترنت باستخدام طريقة مستشعر التيار أو مستشعر الطاقة من خلال التناظرية والرقمية الناضجة الآن التكنولوجيا الالكترونية. الجهاز بسيط في الهيكل وموثوق في التشغيل.
6. دراسة إعادة صهر وتشكيل تكنولوجيا الوصلات الأوتوماتيكية لبرادة الحديد الزهر
بهدف التناقض بين سائل الحديد الخارج من الفرن وعملية الصب لخط التشكيل الأوتوماتيكي بعد صهر الفرن الكهربائي بحمولة كبيرة ، تم تطوير معدات عملية صب العزل الحراري الأوتوماتيكي. تم نقل السائل الحديدي الكبير إلى معدات صب العزل الحراري وتم توفيره لخط القولبة وفقًا لدقات الإنتاج المختلفة ، وذلك لتحقيق الاتصال المرن بين صهر الفرن الكهربائي والقولبة الأوتوماتيكية. انخفاض استهلاك الطاقة (يجب ألا يتجاوز استهلاك الطاقة لكل طن من الحديد المصهور 580 كيلو واط • ساعة) ؛ كفاءة عالية (45 دقيقة فقط لكل فرن) ، تقليل الانبعاثات (مغلق بالكامل ، إزالة الغبار الرطب وفلتر الكيس) ؛ نظام الإنتاج ، المعالجة اليومية لخردة الحديد الزهر ، قدرة التجديد لخردة الصلب 300 طن.
ثالثا. التحقق من الاختبار
(1) يتم تشكيل قصاصات الحديد الزهر والخردة الفولاذية والخردة مباشرة في كعكة رقاقة بكثافة> 5t / m3 من خلال الضغط لتحسين النفاذية النسبية وتحسين كفاءة الانصهار وتقليل تآكل البطانة.
(2) استنادًا إلى مبدأ اكتشاف مقاومة التشغيل لفرن الحث ، تم اعتماد آلة التحكم الصناعي وبرامج التكوين لتحقيق الكشف عبر الإنترنت عن سمك البطانة والقضاء على الخطر الخفي على السلامة الناجم عن تآكل بطانة الفرن الناجم عن ذوبان خردة الحديد الزهر في فرن الحث.
(3) من خلال التطوير الثانوي لتكامل نظام أجهزة وبرمجيات IPC ، وشبكة IPC ومحلل الطيف ، وتبادل البيانات في الوقت الفعلي ، وذلك لتحقيق خردة الحديد الزهر ، وحاسوب تجميع الأفران الكهربائية الخردة ، وخطأ حوالي 1 ٪ ، تلقائي التعويض ، التجميع الدقيق.
كجهاز كمبيوتر للمراقبة والإدارة ، يتم توصيل أجهزة الكمبيوتر الصناعية بنظام توزيع الحديد (لاسلكي) ونظام التحكم في تغذية السيارة ومحلل الطيف من خلال منفذ الاتصال. يتلقى بيانات التجميع وبيانات التحليل الطيفي وحالة التغذية ويراقب عملية التجميع في الوقت الفعلي. يمكن لبرنامج النظام أيضًا مقارنة متطلبات تكوين أوراق الحديد بنتائج التحليل الفعلية ، وطرح الصيغة المحسّنة وفقًا لتكوين الشحنة وسعر الشراء.
(4) تتبنى خزانة قياس الجهد العالي مقياس طاقة رقمي ، والذي يرسل إشارات إلى نظام التحكم بالكمبيوتر للفرن الكهربائي من خلال الاتصال التسلسلي لمراقبة وتوزيع إجمالي الطاقة.
(5) عملية صهر فرن الحث بالتردد المتوسط قابلة للتطبيق على نطاق واسع من الحديد الزهر الرمادي ، وحديد الزهر الدودي ، وحديد الزهر المطيل ، وإنتاج متطلبات عالية من رأس أسطوانة الحديد الزهر الدودي ، وكتلة الأسطوانة ، وكذلك مواد البناء عالية الأداء. العمود المرفقي من الحديد الزهر المطيل والعتاد وأجزاء أخرى.
4. تقييم استهلاك الطاقة
وفقًا لـ GB / T15911-1995 "معدات التدفئة الكهربائية الصناعية وطرق الكشف عن توفير الطاقة" ، محطات الطاقة لمجموعة الرياح ، تكنولوجيا إعادة تدوير الحديد الزهر الأخضر للمراقبة ، بعد صهر الفرن الكهربائي ، سائل الحديد للتجديد التقني ، متاح كل عام 100000 طن مصبوب الحديد (الحديد الزهر المنتج والاستعانة بمصادر خارجية) مباشرة ليحل محل الحديد ، ودرجة عالية من إنتاج الخبز HT250 والحديد الزهر العقدي ، واستهلاك وحدة الحديد السائل للطاقة لكل طن أقل من 600 كيلو وات ساعة ، مقارنةً بالتعديل السابق لتحقيق هدف تقليل الانبعاثات وتوفير الطاقة:
(1) يتم استبدال جميع الأفران الكهربائية 10 طن ذات القطر الواحد والثنائي التردد بأفران القبة ، مما يقلل من انبعاث السخام بنسبة 80٪.
(2) استنادًا إلى 300 جرام من الفحم القياسي لكل كيلوواط / ساعة و 1.35 طن من الفحم القياسي لكل طن من فحم الكوك ، فإن متوسط التوفير هو 50 كجم من الفحم القياسي لكل طن من الحديد السائل ، و 19,000 طن من الفحم القياسي سنويًا.
(3) يتم زيادة معدل الصب المؤهل بنسبة 5.2٪ ، ويتم توفير استهلاك الطاقة المتكرر بمقدار 0.35000 طن من الفحم القياسي.
(4) يزيد معدل استخدام خردة الحديد الزهر من 75٪ إلى 95٪ ، مما يوفر 30,000 طن من الحديد الزهر بشكل مباشر ، ووفقًا لـ 0.6 طن من استهلاك الفحم الحديدي الشامل لكل طن ، مما يوفر 18,000 طن من الفحم القياسي.
(5) بالمقارنة مع صهر القبة ، يقلل صهر الفرن الكهربائي من فقد الحديد بنسبة 3٪ ، ويوفر 11,400 طن من الحديد سنويًا و 6,840 طنًا من الفحم القياسي سنويًا ، مما يوفر إجمالي 47,340 طنًا من الفحم القياسي سنويًا. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام 100,000 طن من قصاصات الحديد الزهر لاستبدال 100,000 طن من حديد الخبز لإنتاج HT250 وقطع حديد الدكتايل بشكل مباشر ، مما يوفر بشكل غير مباشر 72,000 طن من استهلاك الفحم الحديدي.
5- تطبيق الترقية وآفاق التصنيع
تظهر النتائج التجريبية أن الاسترداد الأخضر وخطة الصهر عالية الكفاءة لخردة الحديد الزهر علمية وممكنة ، والإنجازات التكنولوجية للفرن الكهربائي متوسط التردد أحادي التردد موفرة للطاقة وحماية البيئة ، مع استخدام موارد عالية معدل وتأثير التصنيع الملحوظ ، والذي يلبي متطلبات دعم العلوم والتكنولوجيا الوطنية للمجتمع الموفر للموارد ، وله إمكانية تطبيق واسعة.
