Плавка стали в электрических печах
Ярополов И.И., Нецветаев А. В.
Санкт-Петербург Издательство Политехнического университета , 2005 г.
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".