Навигация

Ссылки друзей

    fora-invest.ru . В https://dveribelorussii.com.ua/ продаются качественные двери в ванную, которые не боятся влаги.
Металлургия » Электрометаллургия стали » Футеровка плавильных тиглей индукционных печей.

Футеровка плавильных тиглей индукционных печей.

 (голосов: 5)
Футеровка плавильных тиглей индукционных печей.Футеровка плавильных тиглей индукционных печей
Для показателей работы ОИП и ВИП большую роль играет стойкость футеровки плавильных тиглей. Стойкость футеровки ИП определяется не только закономерностями взаимодействий в системах металл-футеровка, шлак-футеровка, но в значительной мере рядом технологических тонкостей в подготовке огнеупорных масс, связующих и самого процесса набивки футеровки. В этом разделе помещены материалы, заимствованные из работы, где обобщен опыт в этой области завода «Электросталь».
Огнеупорная футеровка плавильных тиглей обеспечивает: относительно высокую их стойкость при минимальной толщине стенок, отсутствие электропроводности, минимальные объемные изменения материалов в процессе эксплуатации, достаточную эрозионную стойкость против воздействия металла и шлака, высокие механическую прочность и термическую устойчивость. Футеровку тиглей изготовляют из кислых, основных и нейтральных огнеупоров. При выборе материала футеровки учитывают сортамент (химический состав) выплавляемых сталей и сплавов. Марганец, титан, алюминий и их оксиды оказывают отрицательное влияние на стойкость тиглей из кислых огнеупорных материалов. Поэтому стали и сплавы, легированные этими элементами, выплавляют в индукционных печах с основной футеровкой тиглей. Кислую футеровку плавильного тигля ОИП изготовляют набивкой из кварцита, содержащего, %: > 95 SiO, < 1,5 Fe203, < 1,2 А1203, - 0,2 СаО и 0,5 MgO с добавкой до 2 % борной кислоты. Набивочную массу составляют из 35 % молотого кварцита с зерном размером 1,5...3,5 мм и 65 % кварцевой муки с зерном размером 0...1,5 мм.
При выплавке высоколегированных сталей и сплавов в ОИП используют плавильные тигли из основных огнеупорных материалов. К ним относят: магнезитовый и магнезитохромитовый порошки. Магнезитовый порошок марок ПМЭ-88, ПМИ-88, ПМИК-88 соответствует требованиям ТУ 14-8-209-76 с последующим рассевом на ситах по фракциям 4...2, 2...1 и менее 1 мм. Магнезитохромитовый порошок получают помолом отработанного (забракованного по дефектам) сводового и стенового кирпича дуговых печей (ПХС и ПШС). После помола кирпича магнезитохромитовый порошок рассевают на такие же фракции, как и магнезитовый порошок. В качестве связующего материала применяют порошок плавикового шпата (до 2 %) марок ФКС-92 или ФКС-95 по ГОСТ 4421-73, просеянный через сито с ячейкой размером 1 мм. В ряде случаев плавиковый шпат заменяют флюсом АНФ-1-3-0 для электрошлакового переплава. При изготовлении тиглей используют также алебастр, миканит, кварцевый порошок, асбест, жидкое стекло. Требуемой плотности футеровки тигля и глубины ее спекания достигают составлением набивной массы из различных материалов оптимального зернового состава.
Материалы, входящие в состав массы для набивки, тщательно смешивают в смесителях (порции до 100 кг), не допуская посторонних примесей. После изготовления всего количества массы для набивки тигля ее сохраняют (без увлажнения) без ограничения времени. Увлажненную водой массу выдерживают под мокрой мешковиной не менее 16 ч. Масса пригодна для набивки тигля, если при ее сжатии в руке комок не рассыпается, но от дополнительного усилия легко разваливается. При хранении более 2 суток массу для набивки тигля не используют. Футеровку тиглей набивают ручными или пневматическими стальными трамбовками, отбойными молотками или вибрационной установкой с механизмом принудительного погружения и подъема. Для подины и стен используют трамбовки с бойками диаметром 50...80 мм. При набивке подины отбойными молотками диаметр их бойков увеличивают до 130... 180 мм. Место для изготовления новой футеровки тигля оснащают штангой для рыхления ранее набитого слоя, специальным совком с длинной ручкой для удаления крупных зерен массы и осветительным средствами.
Тигли промышленных ОИП изготовляют непосредственно в агрегате. Перед набивкой проверяют исправность механизмов печи, работоспособность и изоляцию индуктора и каркаса печи, действие водоохлаждающей системы, состояние основания для индуктора и футеровки подины и др. После сборки индуктор перед нанесением слоя обмазки опрессовывают водой под давлением до 588 кПа. Индуктор обмазывают массой, состоящей из двух частей кварцевого песка и одной части алебастровой муки, просеянной через сито с ячейками размером 1 мм. Массу разводят водой до консистенции густой сметаны и быстро наносят на внутреннюю поверхность индуктора слоем толщиной 5...6 мм. При сохранности старой изоляции подмазывают только поврежденные места. Для прочности подмазку после просушки окрашивают эмульсией магнезитового порошка (размер зерна < 1 мм) в жидком стекле и повторно просушивают. Для изоляции индукторов ОИП используют также миканит, стеклоткань, асбестовый картон и др. При ремонтах или заменах на новую кирпичную кладку основания подины из шамотного кирпича на глине тщательно просушивают пламенем газовой горелки или электронагревом. После установки и закрепления индуктора на основании печи приступают к набивке футеровки подины тигля массой, засыпаемой слоями на тол-шину 25...30 мм и не более 100 мм для тиглей вместимостью до 500 и 1000... 1200 кг, соответственно. Толщина уплотненного слоя после набивки не должна превышать 80 мм.
Перед очередной засыпкой массы поверхность набитого слоя равномерно разрыхляют металлической штангой. Набивку подины заканчивают при достижении обшей толщины на 40...60 мм больше требуемой, а затем избыток массы срезают до уровня нижних (первого или второго) витков индуктора. Общая толщина подины должна быть не менее 150 мм. После проверки толщины на подину устанавливают с центровкой по отношению к стенкам индуктора металлический шаблон с днищем. При сухой набивной массе отверстия в стенках шаблона не высверливают. Для устойчивости шаблон в индукторе закрепляют деревянными клиньями и устанавливаемым на дно грузом.
После установки шаблона в зазор между его стенкой и индуктором засыпают равномерно огнеупорную массу и приступают к ее трамбованию. Откосы 500-кг тиглей набивают пневматической трамбовкой слоями по 20...25 мм на высоту конической части шаблона. В процессе набивки обеспечивают равномерное распределение зерен массы в изготовленном слое футеровки и отсутствие инородных примесей. Скопление крупных зерен из набитого слоя удаляют мастерком, слой взрыхляют на глубину 5...10 мм и засыпанную новую тщательно перемешанную массу утрамбовывают.
Массу для стен 500-кг тигля (до верха индуктора) засыпают равномерно слоями (2...3 совка) и каждый слой перемешивают штангой. По окончании засыпки массы до уровня воротника и носка на 500-кг тигель устанавливают вибростержневую установку и приступают к набивке футеровки стен. Время уплотнения массы в стенах определяют верхним положением установки, когда ее подъем за счет уплотнения массы прекращается. После этого установку снимают краном с печи и верхнюю часть тигля доуплотняют ручной или пневматической трамбовкой до высоты, позволяющей выложить воротник и сливной носок тигля.
Откосы и стены тиглей вместимостью 1000 и 1200 кг набивают отбойными молотками с фигурными бойками. Перед засыпкой массы для первого слоя откосов поверхность подины в зазоре между шаблоном и индуктором разрыхляют и перемешивают штырем до однородного состояния. При набивке откосов и стен толщина насыпного слоя не превышает более 50 мм и уплотненного — 40 мм. Каждый слой уплотняют 5...7 мин, проходя по кругу не менее чем 3...4 раза. Стены набивают на 40...60 мм выше верхнего витка индуктора, а затем избыток массы срезают с учетом превышения уровня верхнего витка на 10 мм. Печь с новым тиглем наклоняют только для слива металла обжиговой плавки.
Откосы и стены 60-кг тиглей набивают ручной металлической трамбовкой непрерывно при толщине набивного слоя 30...35 мм. Набивную футеровки стен сверху прикрывают кладкой огнеупорного кольца (воротником) и желобом для слива металла из магнезитохромитового или периклазошпинелидного кирпича. Для клади воротника используют фасонный кирпич ПШС и ПХС по ТУ 14-200-145-75, а кладку желоба выполняют прямым кирпичом ПХС, ПШС или шамотным с подтеской по месту. В качестве связующей массы применяют магнезитохромитовый порошок (размер зерна < 1 мм), затворенный жидким стеклом. Допустимая толщина швов между кирпичами < 2 мм.
На ряде печей кирпичную кладку воротника и желоба заменяют блоками. После изготовления футеровку тигля просушивают пламенем газовой горелки или электронагревателем. Во время сушки в систему охлаждения печи подают воду. В процессе сушки и обжиговой плавки температура отходящей воды не должна превышать 50°С. Первую плавку проводят на чистой шихте при минимальном количестве шлака. При загрузке шихты в тигель куски на дно не сбрасывают, а осторожно укладывают, чтобы исключить повреждение футеровки. На обжиговой плавке мощность увеличивают постепенно, не допуская раннего прогорания шаблона и образования участков спекшейся шихты («мостов»). Электрический режим обжиговой плавки основного тигля вместимостью 60 кг следующий (каждую конкретную величину мощности выдерживают в течение 30 мин): 10 кВт, 15, 20, 30, 40, 50 кВт. Далее печь включают на полную мощность. Продолжительность обжиговой плавки 3,5...4 ч. После обжиговой плавки футеровку тигля закрепляют двумя плавками шихты и приступают к выплавке металла определенной марки.
Обжиговую плавку 500-кг тиглей проводят по следующему режиму: 30 кВт — 15 мин, 50 кВт —45 мин, 75 кВт —45 мин, 100 кВт — 45 мин, 125 кВт - 30 мин, 150 кВт — 30 мин. Далее печь включают на полную мощность. Продолжительность обжиговой плавки 4,5...6 ч. После обжиговой плавки тигель закрепляют двумя плавками шихты и печь используют для выплавки сталей и сплавов марочного состава.
Футеровку печей вместимостью 1000 кг и более изготовляют из сухой массы. Поэтому обжиговую плавку провопят без предварительной сушки футеровки, использую в качестве шихты отходы высокоуглеродистых марок стали с 20...30 % мелочи. Длительность обжиговой плавки не менее 7 ч (режим аналогичен режиму 500-кг печей). После 2...3 закрепительных плавок приступают к выплавке марочного сортамента сталей и сплавов ответственного назначения. Безаварийность работы тигля обеспечивают тщательным уходом за футеровкой в течение каждой плавки. После каждой плавки тигель очищают от остатков металла и шлака.
: При необходимости подмазку отдельных участков футеровки тигля ; (шлаковая зона, углубления, трещины и др.) осуществляют массой из магнезитохромитового или магнезитового (размер зерна < 1 мм) порошков на растворе жидкого стекла. Подварку подины проводят массой для набивки тигля. При этом подварочный слой слегка утрамбовывают и прикрывают металлическими листами, химический состав которых аналогичен составу выплавляемой стали. Для каждой индукционной печи ведут журнал учета стойкости тиглей, в котором регистрируют следующие сведения о службе футеровки: время обмазки индуктора и фамилию исполнителя изоляции, время набивки тигля и кладки воротника и желоба с указанием исполнителей работ, способ набивки тигля, замечания о службе тигля, фактическая стойкость футеровки тигля. Для предупреждения аварий из-за дефектов футеровки эксплуатацию тиглей вместимостью 500, 1200, 1000 и 60 кг прекращают после достижения стойкости 75...85, 40...45, 40...50 и 90... 100 плавок соответственно.
Технология изготовления футеровки основных тиглей ВИП имеет ряд особенностей. Выплавка сталей и сплавов в ВИП имеет преимущества. Вакуум повышает раскислительную способность углерода и способствует обезуглероживанию и дегазации металла. В вакууме из расплава испаряются цинк, олово, свинец, висмут и другие нежелательные для стали и сплавов примеси цветных металлов. Металл, выплавленный в ВИП имеет более низкое содержание неметаллических включений в виде оксидов, нитридов и других соединений. Достигаемые ВИП преимущества во многом зависят от качества огнеупорной футеровки плавильных тиглей и ее взаимодействия с металлом и шлаком. Только использование более качественных огнеупорных материалов (плавленых) и тщательное изготовление футеровки тиглей обеспечивают их минимальный износ и требуемую долговечность. Для вакуумных индукционных печей применяют: плавленый периклаз (металлургический) по ТУ 14-8-149-75, электрокорунд по ГОСТ 3647-71 с размером зерна 6...10 мм, шлифпорошок № 0,06...0,1, порошок корундовый плавленый с размером зерна 0... 10 мм по ТУ 8-384-81, алебастр, кварцевый песок по ГОСТ 2138-74, кирпич периклазохромитовый марок ПХС-1 и ПХС-7 по ГОСТ 10888076 и хромомагнезитовый (хромитопериклазовый) марок ХМ-1 и ХМ-7 по ГОСТ 5381-72, кирпич алюмосиликатный ША-1-5. Перечень материалов, входящих в состав смеси (в числителе — основной, в знаменателе — резервный) для набивки тигля ВИП.
Массу для набивки приготовляют в специальных смесителях без увлажнения водой. Для компенсации усадки магнезитовой составляющей и сохранения постоянным объема тигля в процессе эксплуатации в набивную массу вводят от 10 до 30 % электрокорунда с размером зерна 0...10 мм (зерна размером 3...10 мм составляют 40...45 %). Составляющие набивной массы берут в массовом соотношении. Массу помещают в смесительный барабан вместимостью 1000 кг и вращают в течение 30...50 мин. После смешивания массу хранят в закрытом коробе. В ряде случаев смешивание составляющих массы выполняют вручную (порции по 100...150 кг) в течение 15...20 мин.
Для набивки тиглей используют: отбойные молотки типа МО 6-МО 10 и фигурные бойки, Г-образные лопатки для сбора скоплений крупных фракций, набойки и инородных тел, совки для засыпки массы и воронки. Требования к оборудованию и индуктору ВИП аналогичны ОИП. Готовность печи к обмазке индуктора отмечают в техническом журнале. После приемки печи технологом на индуктор наносят изоляционный слой обмазки, состоящей из растворенных водой до консистенции густой сметаны, одно части алебастровой муки и двух частей кварцевого песка (размер зерна < 1 мм). Прочность внутренней поверхности обмазки (толщина 5...8 мм) индуктора повышают окраской эмульсией (20 : 1) хромопериклазового порошка (размер зерна < 0,15 мм) в жидком стекле плотностью 1,38 г/см3. Основание под подину тигля ВИП изготовляют в каркасе шамотного кирпича с засыпкой швов шамотным или периклазовым порошком с размером зерна < 1 мм. Подину набивают в индукторе отбойным молотком с бойком диаметром 140 мм и массой 3...5 кг. Толщина набивного слоя 50...80 мм. Применение воронки с подающим шлангом для засыпки набивочной массы уменьшает ее расфракционирование. При этом воронку с массой постепенно перемещают над поверхностью подины и стен без изменения ее положения по высоте. Перед засыпкой очередной порции смеси поверхность набитого слоя разрыхляют на глубину 10...20 мм.
Толщина подины тиглей ВИП вместимостью 500, 1000, 1300 и 3000 кг, соответственно, равна 190...200, 210...220, 150...200 и 240...250 мм. После удаления избыточной набивки на подину устанавливают круглый (эллипсность < 5 мм) шаблон из котельного железа с зачищенными сварными швами.
Шаблон закрепляют в центре индуктора и приступают к набивке футеровки откосов и стен тигля отбойными молотками массой 3...5 кг с коническими бойками разной ширины. Бойки снабжают пиками и пружинами для быстрой замены. Толщина набивки откосов и стен 60...80 мм. При набивке пику располагают так, чтобы внутренний радиус бойка касался шаблона.
При этом буферный слой уплотняется от боковой вибрации и получается менее плотным, что положительно влияет на стойкость тигля. Первые слои откосов уплотняют за четыре прохода с перекрытием площади бойка на 20...40 мм и последующие за три-четыре прохода с тем же перекрытием. Набивку стен заканчивают на уровне половины высоты верхнего витка индуктора.
Воротник и желоб тигля выкладывают из хромомагнезитового, магнезитохромитового или периклазошпинелидного кирпича с минимальной толщиной швов. Применение фасонного кирпича и блоков предпочтительно. Швы кирпичной кладки заполняют массой из магнезитохромитового порошка (размер зерна < 1 мм) на жидком стекле. Эту массу с добавкой 10... 15 % глины используют для замазки зазоров, трещин и швов. Воротник и желоб просушивают пламенем газовых горелок или электронагревателями.
В новом тигле без вакуума проводят обжиговую и одну-две закрепительных плавки. На обжиговой плавке температуру повышают ступенями с выдержкой на заданной мощности в течение 30...50 мин. По мере расплавления шихту догружают и обеспечивают уровень металла на 20...40 мм выше стыка набивной части тигля и кирпичной кладки воротника. После расплавления металл нагревают до 1580...1650°С и выдерживают в течении 30...45 мин. Футеровку тигля очищают от остатков металла и шлака после каждой плавки и при необходимости ремонтируют путем нанесения на поврежденные места огнеупорной массы.
В процессе эксплуатации происходит раскрытие стыка между воротником и носком, поэтому образующийся зазор периодически заделывают массой из периклазохромитового порошка на жидком стекле. Эту же массу используют при обмазке воротника для предохранения его от настылей металла.
Для ОИП и ВИП вместимостью более 3,5 т применяют комбинированную футеровку (КФ). При этом подготовку индуктора выполняют так же, как и для набивных футеровок. При изготовлении подины тигля КФ вначале на основание днища печи насыпают слой (80...90 мм) смеси магнезитового порошка марки МПМП-86 с 1,5 % борной кислоты, которую утрамбовывают до толщины 65...70 мм. Рабочий слой подины тигля выкладывают из периклазового прямого кирпича на торец всухую с тщательной подгонкой кирпичей друг к другу. Швы в кладке затирают периклазовым порошком с размером зерна < 0,15 мм. Дно тигля выкладывают так, чтобы верхний его уровень совпадал с уровнем двух-трех витков индуктора. Между индуктором и кладкой оставляют зазор, равный 65...70 мм, для буферного слоя из смеси магнезита с борной кислотой. Буферный слой уплотняют плоскими или фигурными трамбовками.
На рабочий слой дна тигля по периметру укладывают ряд клинового периклазового кирпича с уплотнением зазора (65...70 мм) между индуктором и кирпичом периклазовым порошком. Стенку тигля выкладывают на торец периклазовым клиновым (ребровым) кирпичом с тщательным уплотнением (65...70 мм) зазора между индуктором и кладкой периклазовым порошком, засыпаемым слоями толщиной 40...50 мм. Массу трамбуют вкруговую при помощи плоских (фигурных) трамбовок с отверстиями в головке для разрыхления поверхности уплотненного слоя. Для компенсации расширения в каждый ряд кирпичной кладки закладывают (через 6...7 кирпичей) прокладки из картона толщиной до 1 мм. С этой же целью между футеровкой воротника и прижимным кольцом оставляют зазор, равный 40...50 мм. Сливной желоб изготовляют из магнезитового кирпича на массе из периклазового порошка и жидкого стекла.
Сушку и разогрев новой футеровки тигля проводят на первой обжиговой плавке. Включение на разогрев начинают с низких ступеней напряжения. Время подъема температуры футеровки до 100... 120°С составляет 4... 5 ч. После 4 ч выдержки температуру повышают со скоростью 20...30 град/ч в течение 4 ч, затем со скоростью 50...80 град/ч поднимают до 700°С и делают выдержку не менее 2 ч, далее плавку ведут по режиму плавления шихты. При износе кирпичной кладки стен тигля на 50 % футеровку заменяют на новую.
Изготовление футеровки тигля методом послойной наварки осуществляют торкретированием и послойным спеканием, а также газопламенным напылением. Торкрет-массу наносят на стенки тигля пневмоустройствами и слои спекают графитовыми шаблонами различного диаметра. После выпуска плавки тигель очищают от металла и шлака и осматривают. Быстрое потемнение отдельных участков футеровки указывает на уменьшение ее толщины. Изношенные участки футеровки восстанавливают подваркой. Так, при уменьшении толщины тигля (стен) на 1/3 в него вставляют металлический шаблон толщиной 2 мм из железа без днища и заполняют шихтой. В пространство между футеровкой и шаблоном засыпают огнеупорную массу и уплотняют ее стальным прутком. Подварочную плавку ведут при пониженной мощности с увеличением продолжительности на 1,0...1,5 ч. На поврежденные участки основной футеровки тигля наносят тестообразную массу из мелкого магнезитохромитового порошка и 10% огнеупорной глины на жидком стекле. Для лучшего спекания эти участки защищают листовым железом и мелкой шихтой. При непрерывной работе стойкость основной футеровки возрастает. При длительных паузах основную футеровки подогревают газовыми горелками или графитовым блоком.
Печать

РЕКЛАМА

Видео металлургия

Счетчики