Az indukciós olvasztás során az adagolási anyag a legnagyobb változó költségtényező – és az a változó, amely a legközvetlenebbül befolyásolja az olvadási sebességet, az energiafogyasztást és a fém minőségét. Egy gondosan irányított adagolási program 10-15%-kal csökkentheti az energiafogyasztást, és hasonló mértékben javíthatja az olvadási sebességet, mint bármilyen rendelkezésre álló hulladékanyaggal.
A MONTE INTELLIGENCE indukciós kemencéink töltetanyag-javaslatait is biztosítja. Ez a cikk a vas és acél indukciós olvasztásához szükséges töltetanyag kiválasztásának, előkészítésének és kezelésének alapelveit ismerteti.
Az indukciós olvasztás töltetanyaga több kategóriába sorolható: öntödei visszaküldött anyagok (kapuk, emelőcsövek és az öntöde saját működéséből származó hulladéköntvények), vásárolt acélhulladék (hulladékkereskedőktől, jellemzően minőség szerint válogatva), nyersvas (szűzvas nagyolvasztóból vagy közvetlen redukcióból), és ötvöző adalékok (ferroötvözetek, karburátorok és egyéb, a kémiai összetétel beállításához hozzáadott anyagok).
Az ideális töltet olyan keverék, amely minimális korrekcióval biztosítja a célzott kémiai összetételt, egyenletesen olvad hídképződés nélkül, és a folyékony fém tonnájára vetítve a legalacsonyabb áron kapható. Ennek az ideálnak az eléréséhez egyensúlyt kell teremteni a metallurgiai tulajdonságok és az egyes töltetkomponensek költségének között.
A töltésméret-eloszlás fontos az indukciós kemencék olvasztási hatékonysága szempontjából. Az indukciós fűtési mechanizmus – a váltakozó mágneses tér által generált örvényáramok – a töltésbe egy referenciamélységnek nevezett mélységig hatol be, amely a frekvenciától és a töltésanyag elektromos tulajdonságaitól függ. 1000 Hz-es vas esetében a referenciamélység körülbelül 7 mm. A melegedés elsősorban ezen a felületi rétegen belül történik, majd a hő ezután a belső térbe jut.
Egy nagy, tömör darabokból – mondjuk 200 mm átmérőjű acél lyukasztásokból – álló töltet csak a felülettől számított 7 mm-en belül melegszik fel, amíg a hő el nem jut a közepébe. A felület megolvadhat, miközben a közepe még hideg, ami áthidalódáshoz vezethet, ahol egy részben megolvadt darab ívet képez a kemencén keresztül, ami megakadályozza, hogy a maradék töltet leereszkedjen az olvadékba. A különböző méretű töltetek – a 10 mm-es aprított hulladéktól a 150 mm-es hulladékig – egyenletesebben ülepednek le a kemencében, és hatékonyabban olvadnak, mivel a kisebb darabok kitöltik a nagyobb darabok közötti réseket, és növelik a tényleges felület-térfogat arányt.
A töltet tisztasága kritikus fontosságú a fém minősége és a kemence bélés élettartama szempontjából. A rozsda (vas-oxid) növeli a salak térfogatát, energiát fogyaszt (az Fe2O3 Fe-vé redukálásához szenre és energiára van szükség), és megtámadja a szilícium-dioxid bélést (a FeO a szilícium-dioxid tűzálló anyagok folyósítószere, ami csökkenti a bélés élettartamát). A tölteten lévő olaj és zsír füstöt termel az olvasztás során – ez üzemi környezeti és emissziós probléma –, és hidrogént juttathat a fémbe, ami porozitást okoz az öntvényekben. A tölteten lévő homok és szennyeződés növeli a salak térfogatát anélkül, hogy bármilyen kinyerhető fémhez hozzájárulna.
A töltet előmelegítése egy olyan technika, amelyet nagyobb indukciós kemencékben (kb. 5 tonna felett) alkalmaznak a hatékonyság javítása érdekében. A töltet 400-600°C-ra történő előmelegítése a betöltés előtt eltávolítja a nedvességet (kiküszöbölve a gőzrobbanások kockázatát, ha a nedves töltet érintkezik az olvadt fürdővel), elégeti az olajat és a szerves szennyeződéseket (csökkentve a füstöt és a hidrogénfelvételt), és csökkenti a kemencében szükséges elektromos energiát (az előmelegítő olcsóbb földgázt használ az elektromos áram helyett). A töltet előmelegítő a földgáz és az elektromos áram relatív árától függően 5-10%-kal csökkentheti az olvasztási teljes költséget.
Az adagolási sorrend befolyásolja az olvadás sebességét és a biztonságot. A hideg kemencébe először kisebb darabokat kell betölteni, amelyek jól illeszkednek a falakhoz és jó csatolást biztosítanak a tekercshez – gyorsabban melegszenek fel, és segítenek a kemence bélés egyenletes hőmérsékletének elérésében. Miután folyadéktócsa alakult ki, nagyobb darabok adhatók hozzá, mivel a körülöttük lévő folyékony fém javítja a csatolást. Az utolsó adagolásnak elegendő szabadteret (az olvadék felületétől az olvasztótégely tetejéig terjedő távolságot) kell hagynia a keveréshez és az ötvözőelemek hozzáadásához.
Az áthidalás az a működési probléma, amellyel minden indukciós olvasztónál találkoztunk már. Egy darab töltet áthidalja a kemence átmérőjét az olvadék felett, megakadályozva, hogy a felette lévő töltet leereszkedjen az olvadékba. Az alatta lévő olvadék tovább melegszik, és olyan hőmérsékletre túlhevülhet, amely károsíthatja a tűzálló bélést. Az áthidalás megakadályozásához megfelelő töltetméretre van szükség (egyetlen darab sem lehet nagyobb, mint a kemence átmérőjének körülbelül egyharmada), gondos adagolásra (egyetlen nagy darab sem eshet le laposan), és az olvasztási ciklus során gondosan ellenőrizni kell.
Több ötvözetet olvasztó öntödék esetében az ötvözetek közötti keresztszennyeződés minőségi kockázatot jelent. Egy olyan kemence, amely csak magnéziumot tartalmazó gömbgrafitos öntöttvasat olvasztott, majd szürkeöntvény-hulladékkal (amelynek nem szabadna magnéziumot tartalmaznia) töltött meg, nem szabványos öntvényeket hozhat létre, ha a bélés magnéziumot tartalmaz az előző hevítésből. A megoldás vagy az egyes ötvözetcsaládokhoz külön kemencék használata, vagy a kemence alapos tisztítása az ötvözetcserék között, beleértve a bélés kaparását a letapadó fém és salak eltávolítása érdekében.
A MONTE INTELLIGENCE indukciós kemencéink projektjeinek részeként töltetanyag-tanácsadást kínál, beleértve a hulladék specifikációját, a töltetkeverék optimalizálását és az előmelegítő integrációját.
Öntödéjének megfelelő töltetanyag-javaslatokkal kapcsolatban vegye fel a kapcsolatot a helenxu@cnlymonte.com címen.
