Плавка стали в электрических печах

Ярополов И.И., Нецветаев А. В.
Санкт-Петербург Издательство Политехнического университета , 2005 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
рополов И.И., Нецветаев А.В. Плавка стали в электрических печах
1.8. ФУТЕРОВКА ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ ИСТ-025/032, ИСТ И ИСТ-04 - ОСНОВНОЙ ПРОЦЕСС
1.8.1.Материалы, необходимые для футеровки
Порошок из плавленного переклаза (магнезита) для индук­ционных печей по ТУ 14-8-149-75.
Периклаз должен содержать следующие фракции по зерно­вому составу: после смешения 5 марок:
зерно от 3 до 5 мм — 15—8 марка ПППОИ 92-5 зерно от 2 до 3 мм — 15-19 марка ПППОИ 92-3 зерно от 1 до 2 мм — 15-19 марка ПППОИ 92-2 зерно от 0,08 до 1 мм — 25-19 марка ПППОИ 92-1 зерно мельче 0,08 мм — 30-35 марка ПППОИ 92-0 Может быть применен периклаз кусковой плавленый марки ППК-92 по ТУ 14-8-155-75.
Белый электрокорунд марки 23А по OCT 2MT71-5-78.
1.8.2.Состав набивной периклазовой массы
Должен быть следующим, %, по массе: плавленый периклаз (плавленый магнезит) — 83,5, электрокорунд— 15, плавиковый шпат — 1,2—1,5.
Объемная масса периклазовой футеровки в уплотненном состоянии равна 2600 кг/м3.
Плавиковый шпат смешивают с электрокорундом, после чего смешивают в мешалке с соответствующим количеством перик-лаза в течение 5—10 мин.
1.8.3.Набивка тигля футеровочной массой
На покрытую листовым асбестом подину печи (рис. 1.8, поз. 6) насыпают слой периклазового порошка без добавок тол­щиной 50—70 мм, разравнивают и уплотняют пневмотрамбовкой или отбойным молотком.
Трамбуют всю поверхность по спирали, начиная от центра к периферии, с перекрытием отпечатков бойка.
Затем повторно трамбуют, начиная от периферии к центру. Необходимо следить за тем, чтобы каждая точка дна тигля была тщательно протрамбована.
Поверхность уплотненного слоя взрыхляют на глубину 8— 10 мм лопаточной трамбовкой для обеспечения надежности сцеп­ления слоев. Затем засыпают периклазовую набивную массу для следующего слоя, и уплотнение производят пневмотрамбовкой.
Дно тигля набивают на 20—30 мм выше, чем необходимо. За­тем соскребают с помощью деревянной планки для выравни­вания дна тигля. Остатки массы удаляют из печи. Затем дно тигля дополнительно уплотняют с помощью плоской трамбовки. С по­мощью центрирующих реек устанавливают шаблон (рис. 1.8, поз. 5) и фиксируют его шихтой. Затем удаляют рейки и продол­жают набивку стенок тигля также, как производится набивка кислого тигля.
1.8.4.Футеровка воротника и сливного носка
Воротник и сливной носок футеруют массами следующих составов:
а)при футеровке тигля кварцитом: кварцит — 70 %,
огнеупорная глина — 30 %;
б)при футеровке тигля периклазом: периклаз — 70 %,
огнеупорная глина — 30 %.
Указанные составы увлажняют до получения комкующихся масс (2-3 % воды сверх 100 %), дают выдержку в течение 1 сут. перед употреблением.
Перед футеровкой воротника и сливного носка верхний слой футеровки тигля смачивают суспензией из огнеупорной глины.
1.8.5.Сушка и обжиг тигля
Сушку и обжиг тигля производят нагревом шаблона и за­груженной в него шихты, на минимально достижимой мощнос­ти- Для поддержания температуры печь можно периодически отключать.
Процесс сушки и обжига производят по следующему режиму
подъем температуры до 150 °С — произвольно;
выдержка при температуре 150 °С — 1 ч;
подъем температуры до 650-800 аС —1ч;
выдержка при температуре 650—800 °С — 3 ч;
подъем температуры до 950-1000 °С —1ч;
выдержка при температуре 950—1000 "С — 2 ч.
Температуру в печи замерять двумя термопарами, установ­ленными на уровне, равном половине высоты тигля, на расстоя­нии от стенки тигля 30—40 мм. Во время замера температуры в печи печь отключать.
Далее удаляют термопары, печь переключают на полную мощность до полного наплавления металла (до уровня ворот­ника), для чего по мере расплавления металла производят до­грузку. После наплавления полного тигля при кислой футеров­ке металл перегревают до температуры, на 30-50 "С превышающей температуру службы, а при магнезитовой футе­ровке до 1600 °С и выдерживают при этой температуре в тече­ние 50—60 мин. Удары крупной шихты по стенкам и днищу тиг­ля в процессе загрузки не допускаются.
1.8.6. Уход за тиглем
Для повышения срока службы тигля рекомендуется работать без охлаждения тигля (бесперебойная работа). В случае необходи­мости охлаждения тигля в него загружают шихту (желательно стружку). Нагревают до температуры 800 °С и, сокращая расход воды, производят медленное охлаждение тигля совместно с за­груженной шихтой или болванкой.
При временном перебое в работе печи (механическая неис­правность и др.) рекомендуется загрузить в тигель шихту, нагреть ее до температуры 800 °С и держать печь в данном температурном режиме до возобновления нормальной работы печи.
При загрузке шихты в тигель нельзя допускать механических ударов по стенкам и подине тигля, желательно вначале загружать мелкую шихту (лучше стружку), а потом чушки или тяжелые бол­ванки. Особую осторожность необходимо соблюдать при загруз­ке холодного тигля.
1.8.7.Контроль состояния футеровки тигля
Контроль локальных повреждений с проходом металла в фу­теровку осуществляют сигнализатором типа СФНД, кроме того, ежедневно производят визуальный осмотр тигля.
При визуальном осмотре необходимо обращать особое вни­мание на следующие признаки износа футеровки:
а)износ футеровки в шлаковом поясе, который характеризу­ется глубиной канавки, размываемой шлаком в верхней части тигля;
б)степень размыва (износа) футеровки при двухконтурном движении металла (на глубине примерно равной 1/4 и 1/3 общей глубины тигля);
в)проявление местного (локального) износа футеровки, ко­торый характеризуется темным пятном, образующимся после слива металла на фоне цвета красного каления горячего тигля при местном разрушении или размывании футеровки.
Перед началом эксплуатации нового тигля и в процессе экс­плуатации печи один раз в неделю измеряют глубину и диаметр тигля при помощи металлической штанги и нутромера в виде ножниц собственного изготовления.
Полученные данные об износе тигля регистрируют в журна­ле по эксплуатации футеровки.
При износе футеровки тигля до 30 % его первоначальной толщины необходимо произвести ремонт тигля.
В случае износа более чем на 30 % первоначальной толщины футеровки, тигель следует заменить новым.
1.8.8.Ремонт тигля
При износе стенок И подины тигля на 20—30 %, через каж­дые 5—8 плавок, необходимо производить текущий ремонт футе­ровки, что увеличивает срок службы тигля в 3—5 раз, сокращает Удельный расход футеровочных материалов в 3—4 раза и умень­шает трудоемкость футеровочных работ в 1,5—2 раза.
Ремонтируемую поверхность тигля очищают от шлака и металла. На подину 'засыпают необходимый слой футеровоч­нои массы, тщательно утрамбовывают металлическим листом.
В случае износа стен устанавливают шаблон и между шаблоном и стенкой засыпают футеровочный материал. Уплотнение произ­водят ударами трамбовки или молотка по шаблону. Затем загру­жают шихту и проводят плавку на нормальном режиме.
Ремонт тигля на кварцитной массе можно производить периклазовым составом. Такой ремонт рекомендуется при перехо­де от плавки низколегированных или конструкционных сталей к плавке высоколегированных сталей с добавкой вольфрама, мо­либдена и т. п.
1.8.9. Требования безопасности
При подготовке материалов и выполнении футеровки кон­центрация в воздухе рабочей зоны кварцитной пыли не должна превышать 1 мг/м3, цементной пыли — 6 мг/мэ, в соответствии с
ГОСТ 12.1.005-76.
Для нормализации воздушной среды в производственном помещении при подготовке материалов и выполнении футеров­ки необходимо применять средства защиты в соответствии с ГОСТ 12.4.011-75 (местная вытяжная вентиляция).
При подготовке сухих сыпучих материалов и при работе с ними во время выполнений футеровки необходимо применять средства индивидуальной защиты органов дыхания в соответ­ствии с ГОСТ 12.4.011-75 (респираторы по ГОСТ 12.4.028-76).
Работы по футеровке, сушке и спеканию производить в спец­одежде, предусмотренной отраслевыми нормами.
Постоянно следить за состоянием тигля печи. При обнару­жении неисправностей тигля, оценить его состояние и при необ­ходимости прекратить эксплуатацию.
1.9. ФУТЕРОВКА ПЕЧИ ИСТ-04/03
ФУТЕРОВОЧНОИ МАССОЙ ФИРМЫ EKASIT 1NOX
1.9.1. Характеристики сухой юбивной футеровочнои массы
Футеровка индукционных печей для длавки стали поставля­ется готовой к использованию.
Производитель: "EKW". Температура. 1800 град. Размер зерна: 0~4 мм Тип связующего: керамика Расход: 2,9 кг/дм3.
1.9.2.Химический состав, %
Si02 0,3 А1,0385 MgO12 ТЮ2 0,5 Fe2Oj0,2 Na20 0,2 KjO0,1
1.9.3.Упаковка
Бумажные мешки весом примерно 25 кг, на поддонах, укры­ты усаживаемой полиэтиленовой пленкой. Срок хранения: 9 месяцев.
1.9.4.Процесс укладки сухой набивной массы EKASITдля индукционных печей
Характеристика
EKASIT — смесь на основе корунда с керамическим связу­ющим, спекающаяся при высокой температуре. Смесь поставля­ется готовой к использованию.
Область применения
EKASITиспользуется как футеровка в плавильных индукци­онных печах и миксерах для чугуна и стали. Поставка и хранение
EKASITпоставляется готовым к использованию в бумажных мещках весом 25 кг на поддонах, обмотанных пластиком. Смесь Должна храниться в нераскрытых мешках и нельзя допускать по­падания влаги и замерзания. При соблюдении данных условий в течение минимум 6 месяцев она готова к употреблению без дополнительной проверки качества. Если смесь хранится более длительный период, должна быть проверена влажность, при не­обходимости перед использованием произвести дополнительную
сушку.
Набивка
Очистите печь и проверьте целостность и гладкость закрыва­ющего индуктор материала, при необходимости произведите ре­монт. Перед началом набивки убедитесь, что материал, закрываю­щий индуктор сухой.
Установите термоизоляцию. Заметьте, что изоляция не долж­на быть приклеена прямо к покрытию индуктора и обратите вни­мание, чтобы изоляция была натянута и не имела помятостей.
Процесс футеровки должен выполняться тщательно и по­стоянно контролироваться. Обратите внимание, чтобы части упа­ковочного материала не попали в печь. Также важно при засыпке смеси с большой высоты, использовать трубу или лоток, с тем, чтобы избежать слишком большой сегрегации (неоднородности гран состава). Используйте рыхлитель (трамбовку в виде вилки), чтобы набить смесь как можно плотнее и избежать нес плотнос­тей (воздушных мешков).
При ручной набивке днища одновременно засыпаемый слой не должен превышать 80—100 мм. Послойное заполнение выпол­няется до достижения нужной толщины днища. Для окончатель­ного уплотнения используйте подпрессовку с достаточным дав­лением.
При использовании виброуплотнения днище должно быть заполнено за один раз. Удалите воздух руками, затем разгладьте днище и убедитесь, что оно выравнено. Затем используйте вибра­тор в течение 4—8 мин — в зависимости от размера печи.
Не используйте вибратор больше, чем необходимо. Это уве­личивает риск сегрегации.
Проверьте, что слой смеси плоский. Затем установите шаб­лон по центру.
Используйте шток для уплотнения смеси, не закрытой шаб­лоном.
Первый слой не должен быть больше 40—60 мм — при на­бивке вручную. Убедитесь, что смесь уплотнена и отсутствуют несплошности в виде воздушных мешков. Внимание! Уделите осо­бое внимание связи между днищем и стенками.
При использовании вибратора каждый слой может состав­лять 100-150 мм. После уплотнения каждого слоя воздушные мешки следует удалять с помощью штыря в виде вилки. Когда весь объем печи будет заполнен, провибрируйте дополнительно в течении 3—8 мин, в зависимости от размера печи.
Набивка должна заканчиваться на расстоянии 20—30 мм от верха печи, чтобы дать возможность реализоваться температур­ному расширению.
Спекание
Для получения максимальной стойкости футеровки особое внимание должно быть уделено процессу спекания.
Шаблон должен быть изготовлен из металла с толщиной не менее 5 мм, чтобы гарантировать интенсивное спекание.
Разместите первоначальный блок металла и заполните кус­ками шихты объем шаблона таким образом, чтобы достичь рав­номерной теплопередачи. Старайтесь организовать воздушные полости между начальным блоком, кусками шихты и шаблоном таким образом, чтобы избежать приваривания материалов.
В течение расплавления для спекания возможно использо­вать сталь (не легированную) с высоким содержанием углерода, залитую из ковша. Это защитит поверхность футеровки, которая еще недостаточно прочная, от ударного воздействия. Для первой плавки следует избегать шлаков на базе Si02. График спекания показан на рис. 1.10.
Нагрев холодного металла должен осуществляться непрерыв­но. Это особенно важно в течение первых 2 ч. Возможно, необхо­дима ручная регулировка (включение и выключение), с тем что­бы добиться достаточно медленного нагрева.
Температура поднимается до тех пор, пока блок и шихта не начнут становиться мягкими и опускаться вниз. При этом в печь добавляется шихта. Добавленный металл должно быть как мож­но чище, чтобы избежать шлак в первой плавке.
Когда температура достигнет приблизительно 1650 "С и печь заполнится расплавленным металлом, следует поднять темпера­туру еще на 50—60 °С. До нормальной рабочей температуры и вьщержать при этом около 2 ч, пока спекание не завершится. После этого следует произвести охлаждение до температуры выпуска из печи и заливки.
После выпуска металла из печи, следует выдержать в течение 3—4 мин., с тем, чтобы футеровка немного охладилась. После это­го рекомендуется загружать печь мелко нарезанной шихтой, что­бы не повредить футеровку. Опыт показывает, что это увеличива­ет стойкость до 20 %.
Если печь находится в регулярном использовании, рекомен­дуется сохранять температуру около 600 "С. С внешним теплом (горелки с термоизоляцией) для предотвращения термоудара — резких перепадов температуры.
Если необходим длительный период между плавками (выход­ные и т. д.) и печь охладилась, то нагрев следует осуществлять как можно медленнее. При этом возникающие трещины будут залечиваться сами. Лучше продлить нагрев на 1—2 ч в первый день после простоя, чем разрушить футеровку.
1.9.5.Изготовление воротника и носка индукционной печи
Для изготовления верхней части индукционной печи — воротника и носка применяется масса "Almacap".