Изготовление футеровки печи

Футеровка индукционной тигельной печи работает в исключи­тельно напряженных условиях. Она испытывает многократные из­менения температуры при плавке и холодных простоях печи, уда­ры шихты при загрузке, химическое воздействие со стороны ме­талла и шлака, ферростатическое давление и размывающее дей­ствие металла, который интенсивно перемешивается в печи под действием электромагнитных сил. Перепад температур по толщи­не стенок футеровки достигает 1000 °С (1400... 1600 °С в слое, кон­тактирующем с расплавом, и около 500 °С в слое, прилегающем к водоохлаждаемому индуктору). Толщина футеровки должна быть минимальной для уменьшения реактивной мощности печи.

Для изготовления тигля печи применяются футеровочные мас­сы. Наибольшее распространение для плавки чугуна получили кислые футеровочные массы на основе кварцитов. Квар­цит — это горная порода, состоящая из частиц Si0₂ размером зерен от 4... 5 мм до пылевидной фракции. Для создания футеров­ки индукционных тигельных печей природные кварциты высуши­вают, рассеивают на фракции и затем смешивают таким образом, чтобы получить оптимальную плотность упаковки при уплотнении. Гранулометрический состав футеровочных масс оказывает суще­ственное влияние на стойкость футеровки. При использовании мел­ких фракций получают хорошее спекание и плотную футеровку, хорошо противостоящую воздействию металла и шлака. Но при этом толщина сыпучего наружного слоя футеровки быстро уменьшает­ся, и увеличивается опасность образования сквозных трещин. При большом количестве крупных фракций плотность футеровки ниже, но сыпучий наружный слой сохраняется дольше. Для футеровки наиболее распространенных на заводах СНГ 30-тонных тигельных печей используется кварцит следующей крупности, %:

Зерна более 2 мм 8... 14

В том числе:

более 3,2 мм До 5

Зерна 0,5...2 мм 37...44

Зерна менее 0,5 мм 46...51

В том числе:

менее 0,1 мм 27...32

Связующим веществом при спекании является порошкообраз­ный гидроксид бора В(ОН)₃ (тривиальное название — борная кис­лота) в количестве около 1 %. Влажность футеровочной массы не должна превышать 0,3 %.

Стенки печей емкостью до 25 т футеруют целиком набивнымй массами, в печах большей емкости прилегающий к индуктору слой выполняют из огнеупорного кирпича, а остальную часть стеноК тигля — из набивной массы.

Основание подины выполняется из фасонных шамотных кир­пичей с плотной подгонкой по стыкам. Затем на внутреннюю по­верхность индуктора наносят слой кварцитовой обмазки толщи­ной 10 мм, который после высыхания оклеивают листами тепло­изоляционного материала. Уплотнение футеровочной массы про­изводят слоями 70...300 мм. После уплотнения подины на нее ус­танавливают металлический шаблон и в зазор между шаблоном и обмазкой индуктора засыпают огнеупорную массу. После уплот­нения трамбовкой первого слоя его поверхность разрыхляют, за­сыпают и уплотняют новую порцию огнеупорной массы. Для по­лучения высококачественной набивки высота шаблона не должна превышать 600 мм, поэтому для печей большой емкости шаблон тигля состоит из нескольких частей, устанавливаемых одна на другую последовательно по мере набивки тигля.

Верхняя часть тигля («воротник») выполняется из фасонного кирпича и огнеупорных паст.

Спекание футеровки осуществляют путем разогрева литого шаблона вихревыми токами при включении печи по определен­ному режиму, указанному в инструкции по эксплуатации печи. В конце спекания шаблон и загруженная шихта расплавляются.

В результате спекания в стенке набивного кварцитового тигля образуются три зоны: сыпучий буферный слой 5, переходный слой 6, в котором масса неполностью спечена, и рабочий спек-

3 4 5 6 7

Рис. 12.6. Схематичный разрез футеровки индукционной тигельной печи: 1 — межвитковая изоляционная пластина; 2 — трубка индуктора; 3 — обмазка индуктора; 4 — термоизоляционный картон; 5 — сыпучий буферный слой; 6 — переходный неполностью спекшийся слой; 7 — рабочий спекшийся слой

шийся слой 7 (рис. 12.6). Если в процессе плавки образуется тре­щина в жестком рабочем слое и в полуспекшемся слое, то струй­ка металла застывает, проникнув до сыпучего буферного слоя. Это позволяет довести плавку до конца и избежать аварии. Стойкость кварцитовой футеровки составляет обычно 2...3 мес.

Нейтральная футеровка (дистенсиллиманитовая) для ИЧТ содержит около 70 % А1₂0₃ и 27 % Si0₂. В качестве связующе­го применяют гидроксид бора. При нейтральной футеровке прак­тически исключается пригар кремния, а угар марганца и хрома в 1,5 раза ниже, чем в кислой печи. Нейтральная футеровка имеет большие прочность, термостойкость, огнеупорность, но в связи с высокой стоимостью и дефицитностью она применяется значи­тельно реже кварцитовой.