Wraz z powszechnym zastosowaniem pieców indukcyjnych w przemyśle odlewniczym, zastosowanie materiałów okładzinowych zostało również poddane poważnym testom. W procesie użytkowania materiały wykładzinowe pieców indukcyjnych często wykazują problemy, takie jak pęknięcia, łuszczenie się, miejscowa lub ogólna silna erozja oraz infiltracja ciekłego metalu, które wpływają na normalne użytkowanie wykładziny. W ciężkich przypadkach może nawet dojść do wypadków związanych z bezpieczeństwem. Z tego powodu analizuje się kilka typowych problemów wykładzin pieców indukcyjnych pod kątem ich przyczyn.
Typowe problemy, analiza przyczyn i rozwiązania
Niezależnie od tego, czy jest to wykładzina kwaśna, zasadowa czy obojętna, pęknięcia są najczęstszym problemem pieców indukcyjnych. W wykładzinach pieców indukcyjnych występują trzy formy pęknięć: podłużne, poprzeczne i nieregularne. Gdy wykładzina wysokotemperaturowa zostanie szybko schłodzona, mogą wystąpić pęknięcia spowodowane rozszerzalnością i kurczeniem cieplnym. Ten typ pęknięcia ma zazwyczaj charakter podłużny. Pęknięcia wzdłużne mniejsze niż 2 mm można naprawić, stosując prawidłowy proces rozruchu zimnego pieca. Jeśli pęknięcie przekracza 2 mm, należy je naprawić za pomocą odpowiednich materiałów naprawczych.
Istnieje wiele przyczyn poprzecznych pęknięć wykładziny pieca. Może to być spowodowane nieprawidłowymi metodami budowy pieca, co skutkuje rozwarstwieniem materiału; lub ponieważ na wylocie pieca nie ma wody chłodzącej tylną okładzinę, spiekała się ona podczas użytkowania, co spowodowało skurcz i odkształcenie wykładziny pieca po ochłodzeniu, co spowodowało pęknięcia poprzeczne. Ponadto różnica temperatur pomiędzy górną i dolną częścią pieca jest zbyt duża, a ciecz stopowa nie wylewa się po zatrzymaniu pieca, co może również powodować pęknięcia poprzeczne. Pęknięcia poprzeczne są trudne do naprawienia podczas zimnego rozruchu pieca i wymagają naprawy. Podczas wytapiania w piecu indukcyjnym mechaniczne uderzenia w okładzinę podczas ładowania mogą powodować nieregularne pęknięcia uderzanych części. Ponadto, jeżeli w procesie budowy pieca do materiału okładzinowego dostaną się zanieczyszczenia, po jego użytkowaniu również powstaną nieregularne pęknięcia. Ten rodzaj pęknięcia jest bardzo niebezpieczny. W ciężkich przypadkach może to nawet spowodować wyciek ciekłego metalu i uszkodzenie korpusu pieca.
Odpryskiwanie
W początkowej fazie spiekania nowej wykładziny warstwa spiekania jest bardzo cienka. Jeśli zostanie uderzony dużym kawałkiem ładunku, wyściółka jest łatwa do odklejenia. Sytuacja ta jest szczególnie poważna podczas pierwszego wypalania w piecu. W środkowej i końcowej fazie użytkowania wyłożenia pieca, jeśli spiekana warstwa wyłożenia pieca zostanie przeniknięta ciekłym metalem i ulegnie zniszczeniu, różnica współczynników rozszerzalności cieplnej wewnątrz i na zewnątrz będzie zbyt duża i będzie się również odklejać, gdy ożywiony.
Infiltracja ciekłego metalu
Wyłożenie pieca infiltruje ciekły metal głównie dlatego, że wyłożenie pieca nie jest wystarczająco gęste, co ma związek z jakością konstrukcji. W przypadku kwaśnej wykładziny pieca, szybkość nagrzewania jest zbyt duża przed 870 stopniami w przypadku pierwszego wypalania pieca, a faza kwarcowa nie została w pełni przekształcona w -trydymit na czas. W procesie wytapiania powstaniu ciekłego metalu towarzyszy zwiększenie objętości spowodowane przemianą fazy kwarcowej w -krystobalit, a struktura jest luźna, przez co bardzo łatwo przenika przez materiał ogniotrwały wyłożenia pieca. Podczas topienia metali nieżelaznych o niskich temperaturach topnienia może wystąpić taka sytuacja: wyłożenie pieca stopiło się przed metalem spiekającym, co również bezpośrednio spowoduje infiltrację wyłożenia ciekłym metalem. Zastosowanie rozsądnej konstrukcji i technologii wypalania piecowego w największym stopniu pozwoli uniknąć takich sytuacji.
Erozja środkowej i dolnej części okładziny pieca
Podczas użytkowania pieca indukcyjnego nieuzasadniona kolejność dodawania wsadu i rusztowania wsadu podczas procesu wytapiania spowoduje, że temperatura w środkowej i dolnej części pieca będzie zbyt wysoka, co spowoduje pojawienie się fazy ciekłej w piecu materiał podszewki, który ulegnie poważnej erozji w wyniku szorowania ciekłego metalu w wysokiej temperaturze. Dodatkowo, jeśli wykładzina denna w trakcie budowy pieca nie zostanie ciasno zawiązana i wytrzymałość wykładziny będzie niewystarczająca, taka sytuacja również może wystąpić.
Całkowita erozja okładziny
Na ogólną erozję wykładziny pieca indukcyjnego składają się trzy główne czynniki: normalne zużycie materiału wykładziny spowodowane tarciem generowanym przez elektromagnetyczne mieszanie wewnętrznego ciekłego metalu, reakcja pomiędzy niektórymi składnikami stopu i materiałami ogniotrwałymi oraz erozja materiałów ogniotrwałych powstających w wyniku żużla w procesie wytapiania. W przypadku kwaśnej wyściółki stosowanej w produkcji żelaza: SiO2+C → SiO(g)+CO(g) Ta reakcja jest sumą szeregu złożonych reakcji redoks. Przy ciśnieniu standardowym początkowa temperatura reakcji wynosi 1481 stopni. Gdy temperatura w piecu przekracza tę temperaturę, reakcja ta jest jednym z głównych czynników wpływających na zużycie wykładziny. Reakcja żużla z materiałami ogniotrwałymi jest bardzo złożona i jest także ważnym czynnikiem skracającym żywotność wykładziny pieca podczas wytapiania niektórych specjalnych stopów. Kwaśne materiały okładzinowe nadają się do wytapiania żelaza, miedzi i innych metali z kwaśnymi lub obojętnymi żużlami; alkaliczne materiały okładzinowe stosuje się do wytapiania metali z żużlami alkalicznymi, takimi jak stal manganowa; neutralne materiały wykładzinowe nadają się do dużych pieców do wytapiania specjalnych gatunków stali. Tylko poprzez dobór odpowiednich materiałów ogniotrwałych w zależności od różnych wsadów pieca można uzyskać stosunkowo długą żywotność wykładziny.
Wniosek
Podczas stosowania wykładzin pieców indukcyjnych większość problemów wynika z nieprawidłowej obsługi podczas budowy lub użytkowania pieca. Jeśli zostaną wybrane odpowiednie materiały, zostanie przyjęta rozsądna technologia budowy pieca i zastosowana zostanie rozsądna technologia wytapiania, można uniknąć problemów z jakością wykładziny podczas użytkowania i można poprawić żywotność wykładziny.
