Подготовка индукционных печей к набивке тигля

Большое влияние на стойкость тигля индукционной печи оказывает тщательность выполнения подготовительных работ, к которым относятся:

1) испытание индуктора под давлением (опрессовка);
2) испытание индуктора на холостом ходу;
3) изготовление нижнего и верхнего бетонных колец (в печах большой емкости);
4) обмазка индуктора;
5) выдержка для твердения и сушка обмазки индуктора.

С увеличением емкости тигля требования к подготовительным работам возрастают. Чем больше габариты, тем больше напряжения в различных частях конструкции печи, возникающие при ее наклоне во время слива металла и при загрузке шихты. Для того чтобы эти напряжения не привели к деформации футеровки, влекущей за собой образование трещин и проход металла к индуктору, необходимо увеличить жесткость индуктора. Одним из рациональных способов уменьшения упругих деформаций в индукторе тигельной печи при наклонах является применение элементов конструкций из монолитного огнеупорного бетона и прочих огнеупорных покрытий внутренней поверхности индуктора в виде обмазок.

Рис.1. Элементы футеровки тигельной индукционной печи, выполненные из огнеупорного бетона.

В крупных тигельных печах из огнеупорного бетона и раствора выполняют следующие элементы конструкций (рис. 1): верхнее бетонное
кольцо 1, огнеупорное покрытие катушки индуктора 2, основание для опоры индуктора 3, нижнее бетонное кольцо 4, подину печи 5, футеровку крышки печи и сливного носка, иногда среднюю часть подины печи — 5,6. Однако, чаще с целью уменьшения тепловых потерь, центральную (среднюю) часть подины печи выкладывают легковесным (теплоизоляционным) кирпичом марки ШЛ-1,3 (рис. 2). Кирпич 4 кладут на плашку на растворе мертеля ШT-1. Для придания формы круга легковесные кирпичи опиливают на станке. По периметру подины в специальные отверстия вставляют асбоцементные трубы 2, образующие в бетоне отверстия для стяжки индуктора.

Рис.2. Футеровка подины индукционной тигельной печи ёмкостью 12-30 т:
1 — огнеупорный бетон на высокоглинозёмистом цементе; 2 — асбоцементные трубы, образующие отверстия для стяжки индуктора; 3 — металлический шаблон; 4 — шамотный легковесный кирпич; 5 — асбестовый картон; 6 — днище.

Затем устанавливают металлический разборный шаблон 3, смазанный солидолом, и укрепляют его. В промежуток между шаблоном и наружным кольцом корпуса подины укладывают огнеупорный бетон 1 на высокоглиноземистом цементе (25 %) с заполнителем алюмосиликатным для огнеупорного бетона марки ЗМКР (75 %) с содержанием Аl₂O₃ не менее 45 % (ГОСТ 23037-78). Можно применять готовую смесь порошков из шамота и цемента по ТУ 14-8-214-76 марка СШВЦ. Смесь заполнителя с цементом тщательно перемешивают в смесителе с принудительным перемешиванием компонентов, затем добавляют воду в количестве 9-13 л на 100 кг сухой массы (на поверхности уложенного бетона не должно быть выделений воды, осадка стандартного конуса для строительного бетона не должна превышать 3 см).

Масса одной порции приготовленного бетона должна быть такова, чтобы его можно было уложить до начала схватывания (40 мин). Уплотнение укладываемого бетона производят глубинным вибратором (вибробулавой), который обычно применяют для укладки строительного бетона. После укладки огнеупорный бетон для твердения выдерживают во влажном состоянии 48 ч, для чего его покрывают влажной мешковиной и обрызгивают водой через каждые 3-4 ч, не допуская высыхания поверхности. Металлическую форму (шаблон) удаляют через 6-8 ч после укладки бетона. После твердения футеровку сушат инфракрасными лампами, направленными на бетон, или электронагревателями при температуре 100-120 °С в течение 24 ч.

Футеровку верхнего бетонного кольца производят высушенными блоками из огнеупорного бетона такого же состава, как и для подины печи. Технология укладки и твердения блоков для верхнего бетонного кольца аналогична технологии для подины печи, однако сушку предварительно отформованных блоков для верхнего бетонного кольца производят более тщательно в сушильном шкафу при температуре 100-120 °С — 24 ч, затем при 150 °С — 24 ч и при 200 °С — 24 ч. Плохо высушенные блоки верхнего бетонного кольца будут выделять влагу и портить изоляцию индуктора.

Внутреннюю поверхность индуктора тигельных печей для плавки чугуна и стали покрывают выравнивающей обмазкой, придающей большую жесткость индуктору. Обмазка следующего состава, массовые доли, %:

Кварцит фракции 0,1 мм, отсеянный из кварцита, предназначенного для набивки тигля . . . 75-80
Высокоглиноземистый цемент . . . 20-25
Вода (сверх 100 %) до получения густой смеси . . . 10-15

Кварцит и цемент смешивают в сухом виде, потом добавляют воду и вновь тщательно перемешивают. Количество затворенной водой массы должно быть не более чем на 20 мин работы. Место нанесения обмазки слегка смачивают водой. Для равномерной толщины наносимого слоя наверху, в середине и внизу устанавливают 3 дистанционные кольца толщиной, равной толщине наносимого слоя. Толщина наносимого слоя зависит от габаритов печи и колеблется в пределе 5-10 мм. На эти кольца накладывают гладильную планку, двигая которую по кольцу, снимают лишний слой обмазки и добавляют ее. Нанося обмазку мастерком (кельмой) вертикальными полосами шириной 15-20 см, с усилием надавливая на обмазку (раствор) до полного заполнения зазоров между витками индуктора, не допуская затвердевания, обмазку равняют гладильной доской, поверхность которой имеет кривизну, равную кривизне индуктора.

Рис.3. Раздвижное (распорное) кольцо.

Когда вся катушка индуктора обмазана и масса слегка затвердела, снимают дистанционные кольца и заделывают эти места обмазкой. После нанесения обмазку выдерживают во влажном состоянии 2-4 ч, а затем наклеивают асбестовую ткань АТ-7 толщиной 2 мм (ГОСТ6102-78) в один слой. Ткань разрывают на полосы шириной 400-500 мм и приклеивают в увлажненном состоянии с использованием высокоглиноземистого цемента, затворенного водой до консистенции густой сметаны. Для того чтобы ткань лучше приклеилась, ее прижимают к стенке тигля тремя распорными (раздвижными) кольцами (рис. 3). Такую же обмазку и наклеивание асбестовой ткани производят на подине печи. Перед наклеиванием ткань необходимо выкроить так, чтобы при ее укладке на подине не было складок. На поверхность наклеенной асбестовой ткани наносят дополнительный тонкий слой обмазки. Асбестовая ткань является арматурой, придает затвердевшему слою обмазки прочность на растяжение и уменьшает возможность
образования трещин в процессе эксплуатации. Такая обмазка служит длительное время (более 2-х лет) и в случае прохода металла через основную футеровку позволяет слить его после срабатывания сигнализатора проедания тигля. При частичном нарушении обмазки ее ремонтируют, восстанавливая разрушенную часть. Перед футеровкой тигля поверх обмазки наклеивают листовой асбест встык толщиной 5 мм и прижимают его распорными кольцами.

В печах для плавки алюминия применяют металлостойкую обмазку на основе корунда с высокоглиноземистым цементом. Поверх обмазки на высокоглиноземистом цементе наклеивают увлажненный слюдопласт марки ИФГ-КАХФ (ТУ 21-25-263-82) Петрозаводской слюдяной фабрики.

В качестве клея для слюдопласта используют алюмохромофосфатную связку с тонкомолотым шамотом или смесь, состоящую из тонкомолотого магнезита (97 %) и кремнефтористого натрия (3 %), затворенную жидким стеклом плотностью 1,38 г/см³.

Использованная литература:
1. Сасса В.С. Футеровка индукционных печей. М.: «Металлургия», 1989, 232 с.