Изготовление футеровки печи.

Для изготовления тигля печи применяются футеровочные массы. Наибольшее распространение для плавки чугуна получили кислые футеровочные массы на основе кварцитов. Для футеровки ИТП природные кварциты высушиваются, рассеиваются на фракции и затем смешиваются так, 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 распространённых на заводах СНГ 30-тонных тигельных печей используется кварцит следующего зернового состава в %%:

Зёрна размером свыше 2 мм…………..8…14

в том числе свыше 3,2 мм не более …..5

свыше 0,5 до 2 мм………………………37…44

менее 0,5 мм…………………………….46…51

в том числе менее 0,1 мм………………27…32.

Связующим веществом при спекании является порошкообразная борная кислота – H₃BO₃ в количестве ≈1%. Влажность футеровочной массы не должна превышать 0,3%.

Стенки печей ёмкостью до 25 т футеруют целиком набивными массами, в печах большей ёмкости 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 неё 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 ёмкости шаблон тигля состоит из нескольких частей, устанавливаемых друг на друга последовательно по мере набивки тигля.

Верхняя часть тигля выполняется из фасонного кирпича и огнеупорных паст.

Спекание футеровки производится путём 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.

Стойкость кварцитовой футеровки составляет обычно 2…3 месяца.

Нейтральная футеровка для ИЧТ содержит около 70% Al₂O₃ и 27% SiO₂. В качестве связующего вещества применяют борную кислоту. При нейтральной футеровке практически отсутствует пригар кремния, а угар марганца и хрома в 1,5 раза ниже, чем в кислой печи. Нейтральная футеровка имеет бóльшую прочность, термостойкость, огнеупорность, но в связи с высокой стоимостью и дефицитностью она применяется значительно реже кварцитовой.

Замена футеровки крупных печей обычно происходит в течение нескольких суток. Значительная часть этого времени уходит на охлаждение старой футеровки печи, перед тем как её разрушить отбойными молотками. Зарубежные фирмы разработали методы быстрой замены футеровки индукционных тигельных печей. После слива металла печь поворачивают на 90^о и гидроцилиндром выталкивают блок изношенной футеровки целиком.

Для успешного выполнения этой операции предусмотрены следующие мероприятия:

- подовая часть футеровки выполнена в бетонном кольце с конусностью порядка 10^о расширяющейся к верху;

- внутренняя поверхность индуктора имеет облицовку, расширяющуюся к верху с конусностью 1,2…1,5 % от диаметра;

- перед набивкой футеровки облицовку индуктора оклеивают лентами из комбинированной фольги (материал cogemicanite);

- установка печи комплектуется гидравлическим устройством для выдавливания тигля, которое храниться в специально предусмотренном отсеке вблизи рабочей площадки печи.

Схема симметрирования. Печи промышленной частоты представляют собой однофазную нагрузку мощностью до 18МВт. Подключение такой нагрузки к трёхфазной цеховой сети должно осуществляться по схеме симметрирования во избежание перекоса фаз сети. Простейшая система симметрирования (рис. 8.28.) включает в себя дроссель и конденсаторную батарею.

А Б С

Рис. 8.28. Схема симметрирования.

Е

COSφ_п=1

сли контур печи настроен в резонанс (cosφ_п =1), то при правильном подборе величин ёмкости и индуктивности мощность печи -Р_печи распределяется равномерно на три фазы сети – Р_сим.

(8.20)

Контроль состояния футеровки. Разрушение футеровки индукционных тигельных печей может привести к самым тяжким последствиям. В лучшем случае металл уходит через повреждение в днище печи в аварийный приямок. При разрушении стенки тигля металл проникает к индуктору, замыкает соседние витки, что приводит к проплавлению трубки индуктора и попаданию воды под расплавленный металл. Это, в свою очередь, может привести к взрывному парообразованию. Поэтому при эксплуатации индукционных печей необходим постоянный контроль состояния футеровки.

Инструкции по эксплуатации печей предусматривают тщательный визуальный контроль состояния тигля после каждого слива металла. Однако этот контроль не достаточно эффективен особенно при плавке с болотом. Поэтому все печи оснащены устройствами контроля состояния футеровки. Принцип действия этих устройств основан на контроле электрического сопротивления футеровки печи (рис.8.29.) или электротехнических характериcтик печи (индуктивности, cosφ и т.п.).

Рис. 8.29. 1 – проволочные электроды; 2 – к устройству контроля футеровки; 3 – индуктор; 4 - теплоизоляционный материал.

Контроль электрического сопротивления футеровки осуществляется измерением тока утечки между расплавленным металлом и боковым электродами -1, прикреплёнными к листовому теплоизоляционному материалу -2.

В начале плавильной кампании наблюдается повышенное значение тока утечки. В дальнейшем по мере просушки и спекания набивного тигля, ток утечки понижается до минимального значения. В процессе эксплуатации печи сопротивление футеровки вследствие износа падает, а ток утечки увеличивается. Опытным путём устанавливают величину тока утечки соответствующую максимально допустимому износу футеровки. При достижении этой величины срабатывает звуковая и световая сигнализация.

Состояние футеровки печи часто оценивают по величине ёмкости конденсаторов необходимых для настройки контура печи в резонанс на режиме перегрева металла. Известно, что по мере уменьшения толщины футеровки ёмкость конденсаторов увеличивается. Экспериментально устанавливают величину этого параметра, соответствующую максимально допустимому износу футеровки. При достижении этого значения включается сигнализация.

Однако при локальном разрушении футеровки контролируемые параметры (ток утечки или ёмкость конденсаторов) могут оставаться в пределах допустимых значений, но опасность ухода металла при этом будет вполне реальной. Поэтому современные средства контроля отслеживают не только абсолютное значение контролируемого параметра, но и резкие изменения его величины.