ООО Чунцин Цюанье Машиностроительное Производство
№ 5, улица Тунъюань, промышленный парк Дэган, район Цзянцзинь, Чунцин
ООО Чунцин Цюанье Машиностроительное Производство
№ 5, улица Тунъюань, промышленный парк Дэган, район Цзянцзинь, Чунцин
Когда слышишь ?промышленная регенеративная плавильная печь?, многие сразу представляют просто усовершенствованную версию старой индукционной печи — мол, поставил регенератор для утилизации тепла уходящих газов, и все дела. На деле же, это целая философия организации плавильного участка, где сама печь — лишь центральный узел в системе, включающей подготовку шихты, управление атмосферой, отвод металла и, что критично, ремонтопригодность всей этой конструкции в условиях реального цеха, а не идеального стенда. Именно на ремонтопригодности и стойкости конструктивных элементов многие проекты спотыкаются, особенно когда речь идет о крупногабаритных установках для цветных металлов или специальных сталей.
Взялись мы как-то за модернизацию участка плавки алюминиевых сплавов на одном из уральских заводов. Задача — заменить устаревшие печи на промышленную регенеративную плавильную печь с камерой сгорания ротационного типа. Эскизный проект был красив, КПД обещан высокий. Но когда дело дошло до рабочих чертежей силового каркаса и кожухов, выяснилась старая проблема: расчётные тепловые деформации рекуперативных блоков и рамы печи требовали нестандартных решений по компенсаторам и креплениям. Стандартный сортамент тут не подходил.
Тут-то и пригодился опыт коллег, которые сталкивались с подобным. Нам посоветовали обратиться в ООО Чунцин Цюанье Машиностроительное Производство (https://www.qyjx.ru). В их сферу как раз входит изготовление крупногабаритных сварных конструкций и нестандартных деталей сложной формы. Мы передали им свои расчёты и эскизы. Важно было не просто сварить каркас, а обеспечить его механическую обработку после сварки для соблюдения соосностей и плоскостей — иначе установка горелочных блоков и поворотного механизма пошла бы вразнос.
Их инженеры предложили разделить силовой каркас на несколько собранных и обработанных модулей, которые на объекте стягивались бы специальными шпильками с точной подгонкой. Это добавило работы по обмерочно-чертёжным работам, зато сняло риски от коробления при транспортировке. Для нас это был неочевидный, но правильный ход. Кстати, их сайт qyjx.ru пестрит именно такими кейсами — обработка зубчатых колёс с большим модулем, ремонт крупногабаритных деталей, что говорит о серьёзном станочном парке.
Следующая головная боль — футеровка. В регенеративных печах тепловые циклы более резкие, особенно в системах с попеременной регенерацией тепла. Классический шамот в зоне камеры сгорания и перевала металла не выдерживал и 200 циклов, появлялись трещины, начинался пережог кожуха. Пробовали разные марки корунд-муллитовых изделий. Лучший результат показала комбинация: в зоне максимального теплового удара — высокоглинозёмистый кирпич с добавкой циркония, а в менее нагруженных зонах — плотный шамот. Но ключевым стало не это.
Ключевым оказалось проектирование и изготовление самого металлического кожуха печи. Он не должен быть абсолютно жёстким монолитом. При нагреве до 1200°C футеровка расширяется, и если кожух её жёстко зажмёт, она треснет. Нужен был расчёт тепловых зазоров и применение компенсирующих элементов в конструкции кожуха. Мы заказали в том же ООО Чунцин Цюанье Машиностроительное Производство изготовление корпусных элементов с пазами специальной формы под крепление компенсаторов, а не просто стандартные листы. Это была именно нестандартная механическая обработка по нашим чертежам, которую они и заявляют как профиль.
После сборки и сушки футеровки провели холодную обкатку механизмов наклона и вращения. И здесь вылезла ?мелочь?: из-за неидеальности монтажной площадки в цехе возник перекос в подшипниковых узлах поворотного механизма. Пришлось срочно делать обмер реальных посадочных мест и заказывать проставочные кольца-шайбы сложной конфигурации, чтобы вывести соосность. Опять работа по обмеру и срочное изготовление нестандартной детали. Без подрядчика, способного на точное литейное производство и обработку таких мелочей ?по месту?, мы бы застряли на недели.
Пуск — всегда волнительно. Система регенерации тепла работала на двух парах керамических насадок (шарики). Расчётный КПД был около 65%. По факту, первые замеры показали лишь 58%. Причина обнаружилась в неравномерном распределении газового потока через насадки, одна из камер прогревалась слабее. Пришлось лезть в настройки газовых клапанов и шиберов, корректировать циклы переключения. Это к вопросу о том, что готовая промышленная регенеративная плавильная печь из каталога — это только половина дела. Её ещё нужно ?приручить? под конкретные условия цеха, качество газа и состав шихты.
Первую плавку алюминиевого лома вели с повышенной осторожностью. Температура в камере сгорания легко уходила за 1250°C, что для алюминия многовато — риск перегрева и повышенного угара. Опытным путём подобрали положение горелки и соотношение газ/воздух, чтобы основное пламя не било прямо в ванну, а грело свод. Угар снизился до приемлемых значений. Важный нюанс: система автоматики, управляющая регенеративными циклами, требовала тонкой настройки датчиков температуры в насадках. Их показания сильно запаздывали, что сбивало цикл. Поставили более быстродействующие термопары в критичные точки — ситуация улучшилась.
Здесь стоит отметить, что надёжность всей этой системы упирается в механическую часть — те самые поворотные узлы, шиберные заслонки, которые постоянно в горячей зоне. Их ремонт или замена — это всегда остановка производства. Поэтому при проектировании мы сразу закладывали возможность быстрого демонтажа этих узлов без разборки всей футеровки. Чертежи на съёмные крышки и фланцы с водяным охлаждением также были воплощены в металле нашими партнёрами по механической обработке. Без этого любая поломка превращалась бы в многодневный простой.
Экономию газа в 25-30% по сравнению со старой печью мы таки вышли, но не сразу. Первые месяцы ушли на оптимизацию. Основная статья экономии — предварительный нагрев шихты и воздуха за счёт утилизированного тепла. Но есть и обратная сторона: повышенные требования к чистоте шихты. Если в шихте много масла, краски, пластика (что часто бывает с ломом), то в регенеративных насадках быстро образуется сажа и смолистые отложения, резко пажая их теплоёмкость и ухудшая теплообмен. Приходится часто проводить контролируемый прожиг насадок.
Ещё один практический момент — шум. Регенеративная горелка, особенно в момент переключения потоков, создаёт характерный низкочастотный хлопок. В проекте это часто недооценивают. Пришлось дорабатывать систему плавного розжига пилотной горелки и регулировать скорость переключения клапанов, чтобы снизить ударную волну. Это опять работы по настройке и, потенциально, по доработке самих газовых арматур.
С точки зрения капитальных затрат, сама печь — лишь часть. Дорого обходятся системы подготовки воздуха (нужна осушка, иначе конденсат в регенераторе), качественная газоочистка (иначе насадки забиваются), и, повторюсь, грамотно спроектированные и изготовленные металлоконструкции. Экономия на последних, попытка сделать ?как-нибудь? из подручного металлопроката, почти гарантированно приводит к проблемам с геометрией, перекосами, утечками и, как следствие, к падению эффективности и долговечности всей промышленной регенеративной плавильной печи.
Так что, если резюмировать мой опыт, промышленная регенеративная плавильная печь — это не покупка оборудования. Это внедрение технологии. Успех на 30% зависит от качества самого агрегата, а на 70% — от того, насколько глубоко продуманы смежные вопросы: от фундамента и подводок до ремонтного цикла каждой её детали. Нужны подрядчики, которые понимают, что делают не просто ?железку?, а ответственный узел, работающий в экстремальных условиях. Как те, кто занимается крупногабаритной сваркой и механической обработкой для ремонта, — их умение работать по сложным чертежам и обеспечивать точность часто становится критическим фактором.
Наш проект, в конце концов, был признан успешным. Печь работает, экономия есть. Но путь к этому был усыпан не только теоретическими расчётами, но и практическими костылями в виде срочно выточенных проставок, доработанных узлов крепления и бессонных ночей у пульта наладки. Именно этот опыт, а не красивые цифры из брошюры, и является настоящим знанием об этой технологии.
Поэтому, рассматривая внедрение такой системы, сразу смотрите не только на производителя печей, но и на тех, кто будет обеспечивать её ?железную? составляющую и последующее сопровождение. Как, например, команда с qyjx.ru, чья работа с нестандартными деталями и ремонтными чертежами для нас оказалась не менее ценной, чем работа основного поставщика агрегата. В промышленной плавке мелочей не бывает.
