Описание проекта
Название проекта- Кальцинация стружки стали 45 во вращающейся печи: кейс в провинции Хэбэй, Китай
Конфигурация линии- Модель: 1.6x8m
- Материал: Стальной шлак
- Производительность: 220 TPD
Местонахождение- Китайская провинция Хубэй
Компания «Хэнань Хункэ Хэви Машинери Ко., Лтд.» (далее — «Хэнань Хункэ Машинери») спроектировала, изготовила и ввела в эксплуатацию вращающуюся печь φ1,6 × 8 м для проекта кальцинации стальных стружек в провинции Хэбэй (Китай). Печь специально разработана для переработки стружки стали 45 (эквивалент AISI 1045) — углеродистой стали среднего содержания углерода, широко применяемой в автомобилестроении, машиностроении и производстве металлоизделий — с целью удаления масел, влаги и поверхностных загрязнений для получения чистого, плотного кальцинированного материала, пригодного для переплавки и последующих metallurgical применений.
Данный проект решает реальную и растущую задачу отрасли обработки металлов: как эффективно и экономично перерабатывать большие объёмы замасленных, загрязнённых стальных стружек, образующихся при механической обработке, вместо того чтобы утилизировать их как промышленные отходы или продавать с глубоким дисконтом как низкосортный лом.
Проблема: загрязнённые стальные стружки
Стальные стружки — витые, длинные стружки, получаемые на токарных, фрезерных, обрабатывающих центрах и других металлорежущих станках — образуются в огромных количествах во всей мировой металлообрабатывающей промышленности. На каждую тонну готовых обработанных деталей приходится 100–300 кг стружки.
Проблема в том, что эти стружки сильно загрязнены:
| Загрязнитель | Типичное содержание | Проблема |
|---|---|---|
| Режущие масла и смазки | 5–15 % по массе | Пожароопасность; экологическая ответственность; снижение стоимости лома; отказ сталеплавильных заводов |
| Гидравлические жидкости и СОЖ | 2–8 % по массе | То же |
| Влага | 3–10 % по массе | Вызывает окисление при хранении; добавляет вес без ценности |
| Мелкие частицы и абразив | Переменное | Снижение насыпной плотности; сложности при обращении и брикетировании |
Экономическое влияние существенно. Чистые сухие стружки стали 45 стоят значительно дороже замасленных и влажных. На китайском рынке лома разница в цене между загрязнёнными и чистыми стружками может составлять 300–800 юаней за тонну (около 40–110 долларов США/тонну). Для предприятия, генерирующего более 100 тонн стружки в месяц, годовой доход от кальцинации может быть весьма значительным.
Кроме того, многие сталеплавильные и литейные заводы — особенно производства с электродуговыми печами (ЭДП) — категорически отвергают замасленные стружки из-за риска взрывов, чрезмерного дымления и непостоянства химического состава плавки. Кальцинация решает эту проблему, обеспечивая чистый, сухой, стабильно высококачественный материал для загрузки.
Спецификация оборудования
Вращающаяся печь, поставленная «Хэнань Хункэ Машинери» для данного проекта, имеет следующие параметры:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Тип печи | Вращающаяся печь косвенного нагрева |
| Диаметр корпуса | φ1,6 м |
| Эффективная длина печи | 8 м |
| Материал корпуса | Углеродистая сталь Q345B |
| Толщина корпуса | 12–14 мм |
| Частота вращения | 1–5 об/мин (регулируемая, ПЧ) |
| Наклон печи | 2–4 % (регулируемый) |
| Производительность | 2–5 т/ч (в зависимости от размера стружки и содержания масла) |
| Содержание масла/влаги на входе | 5–15 % суммарно (масло + влага) |
| Содержание масла/влаги на выходе | < 0,5 % суммарно |
| Источник тепла | Газовая горелка / угольная горячевоздушная печь |
| Температура горячего воздуха на входе | 500–700 °C |
| Температура отходящих газов на выходе | 120–180 °C |
| Мощность приводного двигателя | 18,5 кВт |
| Габариты установки | ~12 м × 5 м (только корпус печи) |
Конструктивные особенности для переработки стальных стружек
Переработка стальных стружек во вращающейся печи сопряжена с уникальными вызовами, которые принципиально отличаются от переработки минералов, шлама или известняка. Инженерная команда «Хэнань Хункэ Машинери» адаптировала конструкцию печи специально для данного применения:
Усиленные внутренние лопасти
Стальные стружки плотные (насыпная плотность 1,5–2,5 т/м³ в зависимости от геометрии стружки) и склонны к спутыванию и образованию гнёзд. Стандартные плоские лопасти, используемые для лёгких сыпучих материалов, привели бы к накоплению и скольжению стружки, а не к её пересыпанию. Печь оснащена глубокими наклонными лопастями, специально спроектированными для захвата и эффективного сбрасывания тяжёлых стальных стружек, обеспечивающими равномерное воздействие горячего газового потока и предотвращающими «каналирование» материала.
Износостойкая футеровка корпуса
Воздействие острых, абразивных стальных стружек о корпус печи при перекатывании вызывает ускоренный износ. Внутренняя поверхность печи выложена износостойкими пластинами из марганцовистой стали в зонах ударной нагрузки (загрузочная секция и средняя часть печи), что значительно продлевает срок службы корпуса по сравнению с нефутерованным углеродистым корпусом.
Конфигурация косвенного нагрева
Это наиболее критический конструктивный элемент для кальцинации стальных стружек. Печь использует систему косвенного нагрева, в которой продукты сгорания проходят через внешнюю рубашку или внутреннюю трубу, передавая тепло через стенку корпуса без прямого контакта пламени/горячего газа со стружками. Это необходимо по трём причинам:
1.Пожарная и взрывобезопасность: Стальные стружки, покрытые режущим маслом, пожароопасны. Прямой контакт с пламенем может воспламенить масло, создав серьёзную угрозу пожара или взрыва внутри печи. Косвенный нагрев физически разделяет процесс горения и стружки.
2.Рекуперация масляных паров: Масло, испаряемое из стружек, собирается как концентрированный паровой поток — не разбавленный продуктами сгорания. Это позволяет конденсировать и собирать масло для рецилизации или надлежащей утилизации, а не сжигать его в отходящих газах.
3.Чистота готового продукта: Никакие побочные продукты сгорания (зола, сажа, несгоревшее топливо) не загрязняют кальцинированные стружки, обеспечивая соответствие выгружаемого материала требованиям сталеплавильных и литейных заводов.
Опция инертной защитной атмосферы
Для применений, связанных со стружками с очень высоким содержанием масла или мелкими, склонными к пылеобразованию стружками, печь может быть оснащена системой азотного инертирования, поддерживающей низкокислородную атмосферу внутри барабана на начальных этапах нагрева — в период, когда концентрация масляных паров максимальна и риск возгорания наиболее высок. Эта опция обеспечивает дополнительный уровень эксплуатационной безопасности.
Система сбора и конденсации масляных паров
Система отходящих газов специально спроектирована для обработки маслосодержащих паров, выделяющихся в процессе кальцинации:
1.Отходящие газы выходят из печи при 120–180 °C, неся испарённое режущее масло, влагу и следовые частицы.
2.Циклонный сепаратор удаляет вовлечённые мелкие металлические частицы и крупные фракции.
3.Конденсационная установка охлаждает газ и собирает жидкое масло и воду.
4.Конденсированное масло собирается в накопительном резервуаре для рецилизации или утилизации.
5.Оставшийся газ проходит через рукавный фильтр и/или адсорбер с активированным углём перед выбросом в трубу, соответствуя нормативам по выбросам ЛОВ и пыли.
Деликатное обращение с материалом
Стальные стружки абразивны и могут повреждать conventionalное загрузочное и разгрузочное оборудование. Система включает:
Вибропитатель с износостойкой футеровкой для контролируемой загрузки в печь
Герметичный разгрузочный желоб с износостойкой футеровкой, соединяющий выход печи с охлаждающим конвейером
Ленточный конвейер с кордовой стальной лентой для транспортировки горячих кальцинированных стружек на хранение
Принцип работы
Кальцинация стальных стружек во вращающейся печи следует тщательно контролируемому термическому процессу:
Стадия 1: Подогрев (загрузочный конец)
Стружки поступают в приподнятый конец наклонной печи и начинают перемещаться к разгрузочному концу при вращении барабана. В зоне подогрева (200–400 °C) начинает испаряться поверхностная влага и volatilizируются низкокипящие режущие жидкости.
Стадия 2: Испарение масла (средняя часть)
По мере продвижения стружек в основную зону нагрева (400–600 °C) основная масса режущих масел, смазок и гидравлических жидкостей испаряется. Это критическая стадия, на которой удаляется большая часть загрязнителей. Масляные пары уносятся потоком отходящих газов и направляются в систему рекуперации/очистки.
Стадия 3: Финальная кальцинация (разгрузочный конец)
В конечной зоне (500–700 °C) термически разлагаются любые остаточные масляные плёнки и углеродные отложения на стружках. Стружки выходят из печи на разгрузочном конце как чистый, сухой материал с блестящей поверхностью и суммарным содержанием остаточного масла и влаги ниже 0,5 %.
Стадия 4: Охлаждение и сбор
Горячие кальцинированные стружки проходят через воздушный охлаждающий конвейер или вращающийся холодильник для снижения температуры ниже 60 °C для безопасного обращения и хранения. Охлаждённый материал затем транспортируется на складскую площадку, в бункер или непосредственно на брикетировочный пресс.
Параметры управления процессом
| Параметр | Диапазон управления | Назначение |
|---|---|---|
| Температура горячего воздуха на входе | 500–700 °C | Обеспечение полного удаления масла без перегрева стружек |
| Температура корпуса печи (сканер) | < 350 °C | Предотвращение повреждения корпуса и разрушения футеровки |
| Скорость вращения печи | 1–5 об/мин | Управление временем пребывания (обычно 20–40 мин) |
| Температура отходящих газов | 120–180 °C | Индикатор завершения сушки/кальцинации |
| Уровень кислорода внутри печи | < 2–5 % (при инертировании) | Предотвращение пожара/взрыва при переработке высокомасляного сырья |
| Содержание масла на выходе | < 0,5 % (подтверждается лабораторным анализом) | Критерий приёмки качества продукта |
Результаты эксплуатации
На основании эксплуатационных данных установки в Хэбэе:
| Параметр | Результат |
|---|---|
| Эффективность удаления масла | > 97 % (масло на входе 8–12 % → масло на выходе < 0,5 %) |
| Удаление влаги | > 99 % |
| Снижение объёма/массы | 8–15 % (за счёт удаления масла и влаги) |
| Качество продукта | Чистые сухие стружки принимаются местными ЭДП-заводами |
| Коэффициент рекуперации масла | 60–70 % удалённого масла собирается в жидком виде для рецилизации |
| Рабочая температура | Стабильная 550–650 °C в основной зоне |
| Энергопотребление | ~80–120 нм³ природного газа на тонну обработанных стружек |
| Непрерывная работа | 20+ часов/сутки, 6 дней/неделю |
Заказчик сообщает, что рост выручки от продажи чистых стружек по премиальным ценам лома — в сочетании со стоимостью рекуперированного режущего масла — обеспечивает срок окупаемости инвестиций в печь приблизительно 8–14 месяцев в зависимости от месячной производительности и рыночных цен на лом.
Выгоды для заказчика
| Выгода | Детали |
|---|---|
| Повышение стоимости лома | Чистые стружки продаются на 300–800 юаней/тонну дороже загрязнённых |
| Рекуперация масла | 60–70 % режущего масла собирается в жидком виде — можно рециркулировать или продавать |
| Приёмка сталеплавильными заводами | Чистые стружки принимаются ЭДП-заводами без ограничений |
| Экологическое соответствие | Исключается открытое хранение замасленных отходов; соблюдение нормативов по выбросам ЛОВ |
| Снижение пожарного риска | Контролируемое термическое удаление масла исключает самовозгорание при хранении |
| Простота эксплуатации | Непрерывная автоматизированная работа с минимальным вниманием оператора |
Отзыв заказчика
«До установки этой вращающейся печи мы продавали наши замасленные стружки с глубоким дисконтом — иногда вдвое дешевле чистого лома. Некоторые сталеплавильные заводы просто отказывались их принимать. Теперь, после кальцинации, наши стружки чистые, сухие и принимаются повсюду по полной рыночной цене. Печь работает надёжно, а система рекуперации масла покрывает значительную часть эксплуатационных расходов. Это одна из лучших инвестиций, которые мы сделали для нашего производства по переработке лома.»
Об области применения
Кальцинация стальных стружек во вращающихся печах — устоявшийся процесс, используемый переработчиками лома, металлообрабатывающими предприятиями и компаниями по рецикулингу металлов во всём мире. Он применим к стружкам широкого спектра марок стали:
Низкоуглеродистые стали (10, 20, Q235, AISI 1010–1020)
Среднеуглеродистые стали (45, 50, AISI 1045–1050)
Легированные стали (40Cr, 42CrMo, AISI 4140, 4340)
Нержавеющие стальные стружки (304, 316, 430 — требуют более высоких температур и специального управления атмосферой)
Чугунная стружка
«Хэнань Хункэ Машинери» обладает инженерными компетенциями для проектирования печей кальцинации стружек для любой марки стали и любой требуемой производительности.
О компании «Хэнань Хункэ Хэви Машинери Ко., Лтд.»
Компания «Хэнань Хункэ Хэви Машинери Ко., Лтд.», расположенная в провинции Хэнань (Китай), является профессиональным изготовителем промышленного вращающегося оборудования — вращающихся печей, вращающихся сушилок и вращающихся холодильников — для metallurgical, экологической, химической, горнодобывающей и строительной отраслей. Компания обеспечивает полный цикл проектирования, изготовления, супервизирования монтажа и послепродажной поддержки систем вращающихся печей для клиентов по всему миру.
