Футеровка индукционной печи

Порядок футеровки индукционных печей

Оборудование, относящееся к литейной металлургии, нуждается в специальной защите от агрессивного воздействия выплавляемых металлов. Футеровка промышленного назначения позволяет обеспечить защитное покрытие от негативных механических, химических и температурных влияний при производстве материалов.

Футеровка тигельных индукционных плавильных печей включает такие элементы, как тигель, подина, сливной носок, крышка, обмазка индуктора и воротник. Для эффективной и долгой работы печи важно правильно подобрать тип огнеупорного материала для тигля. Это является гарантией надежности функционирования устройства.

 
1 — огнеупорный тигель; 2 — индуктор; 3 — стальной корпус печи; 4 — магнитопровод; 5 — подина; 6 — сигнализатор износа (проедания) тигля; 7 — огнеупорное покрытие (обмазка); 8 — воротник; 9 — сливной носок; 10 — крышка

Тигель производится четырьмя разными способами:

1. Выемным (в печах малой емкости)
2. Набивным (в виде кладки из огнеупорных изделий)
3. комбинированными (сочетает кирпичную кладку и набивку буферного слоя). При образовании трещин в швах буферный слой задерживает металл.

Каждый из вариантов футеровки может быть выполнен из разных огнеупорных материалов:

• шамотного,
• циркониевого,
• графитового,
• корундового.

Все они могут отличаться зерновым составом.
При подборе материала необходимо учитывать разновидности выплавляемых материалов, дефицитность огнеупора и конкретные службы футеровки тигля.
Грамотный выбор метода футеровки обеспечивает такие требования:

• большую длительность межремонтного цикла функционирования печи;
• безопасность и надежность работы обслуживающего персонала;
• стабильность проведения металлургических процессов;
• повышенные экономические значения;
• производство металла высокого качества;
• минимальное загрязнение окружающей среды.

При правильном выборе защитной оснастки можно обеспечить максимальные сроки безремонтной эксплуатации оборудования, а также экологическую и трудовую безопасность.

Футеровка оказывает значительное воздействие на химическую чистоту выплавляемых металлов, а также на структуру, показатели жаропрочности и на коррозийную стойкость.

Сталь, которая выплавляется в основных тигелях, отличается повышенными пластическими и прочностными характеристиками. При подборе разновидности футеровки важно учитывать склонность некоторых металлов к обменным реакциям.

Защитный шлаковый покров предотвращает окисление металлов кислорода воздуха. Материал обеспечивает рафинирование, а также снижает содержание ненужных примесей в составе.

 

 

На следующем этапе необходимо установить изоляционный материал миканит (Lux-однослойный или Lux-комби) на чистую и сухую поверхность обмазки индуктора. Процесс начинается от дна печи и продолжается до самого верха. В верхней части печи пластины миканита перегибаются через край и фиксируются с помощью бумажного тейпа.

Для футерования применяют сухие футеровочные массы. При применении сухих футеровок, важно учитывать, что вибрация может спровоцировать утечку сухой массы через трещины в обмазке. Она позволяет защитить индуктор печи. Обмазка распределяется по всей высоте печи от дна до верхнего края. При плавке низколегированных и углеродистых сталей задействуют шпинелеобразующую массу.

При плавке чугуна используют кварцитовую футеровку. Если вместе с чугуном плавят цветные металлы, применяют муллитообразующие составы. Специальный слой предотвращает налипание шлака и металла, что повышает стойкость футеровки.

Cушка и спекание тигля печи

Особого внимания заслуживает процесс сушки футеровки. Для правильного удаления влаги из футеровки требуется постепенный прогрев печи. Воздушную сушку необходимо проводить не менее шести часов.

Затем в течение 3-4 часов проводится сушка под током, перед этим в тигель печи загружается шихта и через индуктор пускается вода. Важно, чтобы в ходе плавки происходил постоянный расход воды, а температура не превышала 60°С.

Когда сушка окончена, что подтверждается отсутствием парения и конденсата на витках индуктора, начинают расплавление шихты и шаблона. Лом для спекающей плавки должны быть свободными и сухим от загрязнений. Также применяется метод спекания с применением готовых расплавов металла. В самом начале процесса необходимо уложить 10-15 % лома. Затем следует начать постепенный разогрев печи. По завершении спекающей плавки нужно проводить несколько плавок подряд для укрепления футеровки.
Лучше всего проводить первую плавку на углеродистой стали. Механическая очистка футеровки тигля от остатков металла и шлака не требуется. В процессе трех первых плавок загружать шихту осторожно, без ударов о футеровку!

Набивная футеровка

Индукционные печи все чаще применяются на производстве для плавки черных и цветных металлов. Для футеровки таких печей служат сухие набивные массы. Это специальные материалы, которые требуются для создания защитного покрытия за счет уплотненного трамбования в специальных формах. Материалы отличаются длительным сроком службы, имеют стабильный состав компонентов и характеризуются однородностью. Срок самой футеровки зависит от тщательности установки и условий эксплуатации.

Требования к набивной футеровке

Данный материал содержит зерна со специально подобранным размером. Для проведения процедуры подбирается компоненты, которые отвечают нескольким свойствам и требованиям:

• Длительный срок эксплуатации без ремонта.
• Соответствие экологическим показателям.
• Обеспечение качественной металлической плавки.
• Хорошие показатели плотности.
• При необходимости простая выбивка из труднодоступных мест.

Трамбовка материала выполняется вручную или механическим способом с помощью электроинструмента. Нанесение – послойное. В этом случае во время набивки обеспечивается меньшая запыленность производственного цеха.

Виды масс для футеровки

Различают три вида сухих набивных составов:

• основные – с содержанием оксида магния более 20%, применяется для плавки различных легированных сплавов;
• кислые – более 90% диоксида кремния, требуются при обработке чугуна, низколегированных и углеродистых сталей;
• нейтральные – содержат более 75% оксида алюминия, применяются при работе с высоколегированной сталью.

Стойкость футеровки зависит от типа выплавляемого металла. Этот показатель может составлять от 10 до 300 плавок. В среднем материал разрушается после 50–60 плавок. Износ покрытия на отдельных участках происходит из-за одновременного воздействия коррозии и эрозии. Кроме этого, футеровочные массы подвергаются воздействию экстремального температурного режима и высокой механической нагрузки.

Так футеровку разделяют на несколько основных видов, в зависимости от назначения оборудования и технологии процесса.

Основная футеровка

Огнеупорная/ основная применяется для снижения потери тепла и защиты внутреннего периметра печи, миксера, ковша, желоба от воздействия высоких температур расплавленного материала. Традиционно изготавливается из огнеупорного материала, основой которого является расплавленный магнезит. Для компенсации усадки в состав добавляют кварцевый песок или кварцит. В инновационных технологиях, применяемых в настоящее время, подразумевается использовать предварительно синтезированную шпинель, которая отличается высокой термостойкостью и устойчивостью к хим. воздействию. Идеален при обработке индукционных печей для медных сплавов.
Для индукционных печей для плавки стали и её сплавов используют футеровку, в основе которой лежит кварцит. В качестве добавок для компенсации усадки - выбирают корунд или глинозем.

Кислая футеровка

Этот вид футеровки защищает поверхность печи (любой емкости до 60 т) от агрессивного влияния кислот или щелочей. Основой для составов кислой футеровки традиционно являются оксиды кремния в виде кварцитов. Основной характеристикой этого материала считается устойчивость к воздействию шлака. Кроме того, эти материалы обладают высоким коэффициентом механической прочности.
В основном кислая футеровка используется в печах для выплавки стали при объеме загрузки, не превышающем шестьдесят тонн, и температурой прогрева не более 1550 С°. Однако кислая футеровка не рекомендуется при выплавке многих марок сталей и сплавов, в которых строго лимитируется содержание углерода, кремния, фосфора, серы, неметаллических включений. Обычно это стали или чугуны, углеродистые или кремнистые.
Также важно учитывать химические процессы, где оксид кальция в форме извести уходит в шлак, поскольку не успевает вступить в реакцию с фосфором и серой. Что говорит о том, что в печах с кислой футеровкой не рекомендуется плавить жаропрочные или тугоплавкие стали. Поскольку критические температурные точки варки таких сталей очень близки к температурному режиму разрушения кварцитов.

Растущая тенденция применения кислой футеровки заключается в том, что она является относительно дешевой. Это не дефицитный материал. Обеспечивает требуемую плотность буферного слоя и отсутствие усадки верхнего/рабочего слоя покрытия печи. Именно эта футеровка гарантирует качественные характеристики при производстве чугунов с низким содержанием серы.

Изоляционная футеровка

Данная футеровка изолирует угарные газы, которые выделяются при литье жидких, расплавленных материалов.

Толщину покрытия и его строение, которое обязано защитить оборудование, рассчитывают с учетом температуры и активности материалов, используемых при производстве.

Итоги

Ключевым элементом надежности любой индукционной печи является ее внутреннее защитное одеяние — футеровка. Это не просто облицовка, а сложный технологический барьер, который ежесекундно противостоит агрессивному напору расплавленного металла, экстремальным температурам и химической коррозии. Именно от правильного выбора вида футеровки, точного подбора футеровочных материалов и качества ее нанесения напрямую зависит срок службы футеровки, бесперебойность всего процесса плавки и, в конечном счете, чистота получаемого сплава. Каждый тип выплавляемого материала — будь то черные металлы, чугун или высоколегированные стали — диктует свои строгие правила, требуя особого подхода к формированию футеровки.

Для плавки чугуна, чаще всего, применяется кислая футеровка, демонстрирующая высокую стойкость к основным шлакам. Однако ее стойкость колеблется в широких пределах и сильно зависит от вида и марок выплавляемого металла. Таким образом, принятие решения — это всегда комплексный анализ, где учитываются и температура плавления, и требуемый химический состав металла, и экономические аспекты. Грамотно выполненная футеровка индукционной печи — это гарантия ее надежной работы, безопасности персонала и высочайшего качества конечной продукции, что в современном производстве является не просто преимуществом, а строгим требованием.

P.S. Наша экспертиза позволяет точно определить, какой тип футеровки — кислый, основной или нейтральный — обеспечит максимальную эффективность именно для вашего технологического процесса, учитывая все нюансы эксплуатации вашего оборудования.