Tokom upotrebe peći srednje frekvencije, debljina vatrostalnog materijala koji se koristi za oblaganje je samo 70-110mm. Unutrašnjost je u kontaktu sa visokotemperaturnim rastopljenim metalom, a spolja je blizu zavojnice za hlađenje vodom. Temperaturna razlika između unutarnje i vanjske strane vatrostalnog materijala je velika. Nalazi se u relativno tankom preseku iu uslovima upotrebe u visoko korozivnom okruženju za mnoge operacije topljenja. Glavni procesni uvjeti koji utiču na oštećenje obloge su: temperatura topljenja, vrijeme otplinjavanja, jednokratna količina otplinjavanja, hemijski sastav šljake i vrsta čelika (gvožđa) koji se proizvodi. Glavni faktori koji utiču na oštećenje obloge su: hemijska erozija šljake, ljuštenje vatrostalne strukture i termička erozija.
Slika 1. Erozija obloge livenog gvožđa za topljenje
Slika 2. Erozija obloge livenog čelika za topljenje
1. Obloga srednje frekvencijske peći Obloga srednje frekvencijske peći je obično napravljena od vatrostalnih materijala različitih specifikacija i veličina čestica (često korišteni vatrostalni materijali su uglavnom magnezijum, kvarc, aluminij i kompozitni materijali). Njegove karakteristike su: direktno spajanje. Zbog toga ima visoku otpornost na koroziju, visoku mehaničku čvrstoću i dobru otpornost na termički udar.
Slika 3, obloga peći vezana striktno u skladu s procesom čvora
2. Mehanizam oštećenja materijala za oblaganje peći od magnezijuma
Uzmite magnezijum vatrostalni materijal kao primjer da objasnite mehanizam oštećenja magnezijumskog materijala:
Glavne manifestacije oštećenja magnezijumskog materijala su: termička erozija uzrokovana tekućim rastopljenim čelikom i kemijska erozija uzrokovana prodiranjem komponenti šljake u materijal.
Tokom procesa topljenja, rastvor će prodrijeti u vatrostalnu matricu kroz kapilarne kanale u vatrostalnoj matrici kako bi korodirao oblogu peći. Komponente koje prodiru u vatrostalnu matricu uključuju; CaO, SiO2, FeO u šljaci; Fe, Si, Ai, Mn, C u rastopljenom čeliku, pa čak i metalna para, plin CO, itd. Ove infiltrirane komponente se talože u kapilarnim kanalima vatrostalnog materijala, uzrokujući diskontinuitet fizičkih i kemijskih svojstava vatrostalnog materijala. radnu površinu i originalnu vatrostalnu matricu. Pukotine, ljuštenje i labava struktura će se pojaviti pod naglom promjenom radne temperature. Strogo govoreći, ovaj proces oštećenja je mnogo ozbiljniji od procesa oštećenja rastvaranja.
Metalni materijali koji se dodaju u peć će unijeti različite okside, a sastav šljake različitih materijala i različitih peći je također različit. Većina različitih oksida, karbida, sulfida i raznih oblika kompozitnih jedinjenja u šljaci će hemijski reagovati sa oblogom peći kako bi se stvorila nova jedinjenja sa različitim tačkama topljenja.
Neki oksidi niske tačke topljenja nastali u reakciji, kao što su gvožđe olivin (FeOSiO2) i mangan olivin (MnOSiO2), generalno imaju tačke topljenja oko 1200 stepeni. Šljaka niske tačke topljenja ima odličnu fluidnost i može formirati sredstvo za tečenje, uzrokujući ozbiljnu hemijsku eroziju na oblogi peći, čime se smanjuje vijek trajanja obloge peći. Šljaka visoke tačke topljenja nastala u reakciji, kao što je mulit (3Al2O3•2SiO2), forsterit (2MgO•SiO2), itd., i neki metalni elementi visoke tačke topljenja imaju tačku topljenja veću od 1800 stepeni. Postoji relativno složena interpenetracija i međusobno otapanje između šljake visoke tačke topljenja i šljake niske tačke topljenja suspendovane u rastopljenom metalu. Ove šljake se vrlo lako lijepe na zid peći i akumuliraju, uzrokujući ozbiljno lijepljenje šljake, utičući na snagu, brzinu topljenja i kapacitet električne peći, pa čak i na vijek trajanja obloge peći.
Kako se kapacitet peći povećava, udio topline izgubljene s površine rastaljenog čelika opada, temperatura šljake je viša od one u peći malog kapaciteta, a fluidnost šljake je bolja od one u peći malog kapaciteta, tako da erozija obloge peći se pogoršava. Velike indukcijske peći uglavnom koriste metodu miješanja čelika i šljake u čelik za točenje, zahtijevajući da šljaka ima dobru fluidnost kako bi se prilagodila uvjetima točenja. Zbog toga je vod troske jako erodiran, što je još jedan razlog za smanjenje vijeka trajanja obloge peći. Zbog gore navedenih razloga, vijek trajanja obloge velike indukcijske peći je niži nego kod malih i srednjih indukcijskih peći. Da bi se produžio vijek trajanja obloge potrebno je na odgovarajući način povećati debljinu obloge. Međutim, kako se povećava debljina obloge peći, povećava se vrijednost otpora, povećava se gubitak jalove snage i smanjuje se električna efikasnost. Stoga je debljina obloge peći ograničena na određeni raspon. Stoga se mora odabrati razumna debljina zida kako bi se osigurala visoka električna efikasnost i vijek trajanja obloge peći.
Slika 5, obloga peći prekrivena šljakom
3. Dizajn rješenja
Navedena erozija dovodi do takozvanog strukturnog ljuštenja pod cikličnim fluktuacijama temperature. Tokom procesa proizvodnje, šljaka prodire u pore vatrostalne matrice, formirajući veliki zadebljani vatrostalni sloj. Fizička i hemijska svojstva dijela vatrostalnog materijala koji je natopljen šljakom će se promijeniti. Zbog različitih koeficijenata toplinske ekspanzije između prodornog sloja i zaostalog nepogodnog sloja, kada se temperatura promijeni, na spoju dva sloja pojavljuje se veliko naprezanje, što rezultira pukotinama paralelnim s radnom površinom, što na kraju uzrokuje ljuštenje obloge. . Troska koja prodire u vatrostalnu matricu će otopiti vatrostalne čestice i oslabiti vezu između čestica, što će rezultirati smanjenjem vatrostalnosti materijala i otpornosti na visoke temperature. Zbog toga se vatrostalni sloj prodiranja troske brže oštećuje pod erozijom tekućeg rastaljenog čelika.
Osnova šljake treba da bude kompatibilna sa materijalom obloge. Materijali za oblaganje od magnezijuma mogu korodirati šljakom sa visokim sadržajem CaO i šljakom SiO2. Količina CaF u šljaci treba kontrolisati. Prekomjerni CaF će korodirati alkalnu oblogu i uzrokovati prerano topljenje područja linije šljake. Kada su joni fluora i metala mangana u šljaci visoki ili je temperatura rastopljenog bazena iznad 1700 stepeni, viskozitet rastvora će takođe naglo pasti, brzina oštećenja obloge će se ubrzati, a životni vek obloge će biti kraći. uvelike smanjena. Kada se topljenje bez šljake vrši pod vakuumom, vijek trajanja obloge je duži nego kod bezvakuumskog topljenja.
Infiltracija visokog sadržaja željeznog oksida u oblogu uništava mikrostrukturu originalne obloge, smanjuje refraktornost i smanjuje viskozitet šljake CaO-Ai2O3-SiO2, tako da šljaka prodire dublje u materijal. Međutim, određena količina željeznog oksida u originalnoj oblogi pogoduje brzom sinterovanju obloge i smanjuje otvorene pore i propusnost materijala. Konkretno, materijal za oblikovanje sadrži određenu količinu željeznog oksida, a brzo sinterovanje materijala, pjeskarenje i uključivanje pijeska su vrlo izraženi. Povećanje sadržaja magnezijevog oksida i viskoziteta šljake je korisno za smanjenje erozije šljake na oblogu peći i poboljšanje efekta sakupljanja šljake. Kada je bazičnost šljake niska, erozija magnezijumske obloge je ozbiljnija, a vijek trajanja obloge peći je smanjen; naprotiv, kada je bazičnost šljake visoka, erozija obloge peći je relativno mala, a vijek trajanja obloge peći je relativno poboljšan. Povećanje bazičnosti šljake i sadržaja MgO u šljaci, te smanjenje sadržaja FeO u šljaci, korisno je za smanjenje erozije šljake na vatrostalnom materijalu.
Stoga, kada se koriste sredstva za stvaranje šljake, treba obratiti pažnju na odabir materijala s visokim sadržajem magnezijevog oksida. Razumno konfigurišite strukturu troske, ubrzajte brzinu formiranja troske, skratite vrijeme topljenja i smanjite sadržaj željeznog oksida u šljaci. Odgovarajuću trosku treba odabrati prema materijalu obloge peći. Alkalna šljaka je pogodna za magnezijumsku oblogu, ali može biti korodirana šljakom sa visokim sadržajem CaO i šljakom SiO2. Prekomjeran CaF2 će također korodirati alkalnu oblogu, uzrokujući prijevremeno topljenje područja linije šljake. Kisela šljaka je pogodna za oblaganje kvarcnih peći, dok se obloga peći od magnezija i aluminijuma može koristiti samo za slabo alkalnu ili neutralnu trosku. Obloga peći od glinice će pokazati tipična amfoterna svojstva u različitim pH vrijednostima na visokoj temperaturi, koja se može prilagoditi šljakama s različitim pH vrijednostima, ali je nešto lošija od kiselih i alkalnih obloga peći. Iz tog razloga, neki ljudi koriste magnezijev pijesak visoke čistoće i dodaju određenu količinu spinela kako bi promijenili svojstva matrice materijala za oblaganje peći od čistog magnezija pri odabiru materijala, ali eksperimenti pokazuju da je otpornost na koroziju korundnih materijala visoke čistoće također značajno inferiorniji od sinterovanog magnezijevog peska niske čistoće.
Kisela šljaka je pogodna za oblaganje kvarcnih peći, dok se obloga peći od magnezija i aluminijuma može koristiti samo za slabo alkalnu ili neutralnu trosku. Obloga peći od glinice će pokazati tipična amfoterna svojstva u različitim pH vrijednostima na visokoj temperaturi, koja se može prilagoditi šljakama s različitim pH vrijednostima, ali je nešto lošija od kiselih i alkalnih obloga peći. Ukratko, uzimajući u obzir glavni mehanizam oštećenja obloge peći od magnezijevog oksida, nakon kontinuiranog sagledavanja i istraživanja, otpornost materijala na prodiranje šljake može se poboljšati ograničavanjem otvorenih pora i propusnosti, te otpornošću na eroziju na visokim temperaturama i otpornošću na lomljenje obloge peći. matrica se može poboljšati povećanjem čvrstoće na savijanje pri visokim temperaturama i kritične temperature omekšavanja. Performanse obloge peći zavise od mnogih faktora, kao što su distribucija veličine čestica materijala, fizička i hemijska svojstva materijala i temperatura sinterovanja obloge peći.
