Kesksagedusahju kasutamisel on vooderdamiseks kasutatava tulekindla materjali paksus vaid 70-110mm. Sees on kontaktis kõrgtemperatuurse sulametalliga ja väljastpoolt on vesijahutusspiraali lähedal. Tulekindla materjali sise- ja välistemperatuuri erinevus on suur. See on suhteliselt õhukese läbilõikega ja paljude sulatustoimingute jaoks väga söövitava keskkonna kasutustingimustes. Peamised protsessitingimused, mis mõjutavad voodri kahjustusi, on järgmised: sulamistemperatuur, degaseerimise aeg, ühekordne degaseerimise kogus, räbu keemiline koostis ja toodetava terase (raua) tüüp. Peamised voodri kahjustust mõjutavad tegurid on: räbu keemiline erosioon, tulekindla struktuuri ketendus ja termiline erosioon.
Joonis 1. Sulatusmalmi voodri erosioon
Joonis 2. Sulatava valuterase voodri erosioon
1. Kesksagedusahju vooder Kesksagedusahju vooder on tavaliselt valmistatud erinevate spetsifikatsioonide ja osakeste suurusega tulekindlatest materjalidest (tavaliselt kasutatavad tulekindlad materjalid on peamiselt magneesium, kvarts, alumiinium ja komposiitmaterjalid). Selle omadused on järgmised: otsene sidumine. Seetõttu on sellel kõrge korrosioonikindlus, kõrge mehaaniline tugevus ja hea soojuslöögikindlus.
Joonis 3, ahju vooder, mis on sõlmitud rangelt vastavalt sõlme tegemise protsessile
2. Magneesiumahju voodri materjali kahjustusmehhanism
Võtke näiteks magneesiumi tulekindlast materjalist, et selgitada magneesiumimaterjali kahjustusmehhanismi:
Magneesiumimaterjalide kahjustuste peamised ilmingud on: voolavast sulaterasest põhjustatud termiline erosioon ja materjali sisse tunginud räbu komponentide põhjustatud keemiline erosioon.
Sulatusprotsessi ajal tungib lahus tulekindlas maatriksis olevate kapillaarkanalite kaudu tulekindlasse maatriksisse, et korrodeeruda ahju vooder. Tulekindlasse maatriksisse tungivad komponendid hõlmavad järgmist: CaO, SiO2, FeO räbus; Fe, Si, Ai, Mn, C sulas terases ja isegi metalliaur, CO gaas jne. Need imbunud komponendid ladestuvad tulekindla materjali kapillaarkanalitesse, põhjustades tulekindla materjali füüsikaliste ja keemiliste omaduste katkemist. tööpind ja originaalne tulekindel maatriks. Töötemperatuuri järsul muutumisel tekivad praod, koorumine ja lahtine struktuur. Rangelt võttes on see kahjuprotsess palju tõsisem kui lahustumiskahjustus.
Ahju lisatavad metallmaterjalid toovad sisse erinevaid oksiide, samuti on erinevatest materjalidest ja erinevate ahjude räbu koostis erinev. Enamik räbus sisalduvatest oksiididest, karbiididest, sulfiididest ja mitmesugustest komposiitühenditest reageerib keemiliselt ahju voodriga, tekitades uusi ühendeid, millel on erinevad sulamistemperatuurid.
Mõnede reaktsioonis tekkivate madala sulamistemperatuuriga oksiidide, nagu raudoliviin (FeOSiO2) ja mangaanoliviin (MnOSiO2), sulamistemperatuur on tavaliselt umbes 1200 kraadi. Madala sulamistemperatuuriga räbu on suurepärase voolavusega ja võib moodustada räbusti, põhjustades tugevat keemilist erosiooni ahju vooderdis, vähendades seeläbi ahju voodri kasutusiga. Reaktsioonis tekkiva kõrge sulamistemperatuuriga räbu, nagu mulliit (3Al2O3•2SiO2), forsteriit (2MgO•SiO2) jne ja mõned kõrge sulamistemperatuuriga metallelemendid, on sulamistemperatuuriga üle 1800 kraadi. Kõrge sulamistemperatuuriga räbu ja sulametallis suspendeeritud madala sulamistemperatuuriga räbu vahel on suhteliselt keeruline läbitungimine ja vastastikune lahustumine. Neid räbu on väga lihtne ahju seina külge kleepuda ja koguneda, põhjustades tõsist räbu kleepumist, mõjutades elektriahju võimsust, sulamiskiirust ja võimsust ning isegi ahju voodri eluiga.
Ahju võimsuse kasvades väheneb sulaterase pinnalt kaotatud soojuse osakaal, räbu temperatuur on kõrgem kui väikese võimsusega ahjul ja räbu voolavus on parem kui väikese võimsusega ahjul, seega süveneb ahju voodri erosioon. Suured induktsioonahjud kasutavad terase kraanimiseks enamasti terase ja räbu segamise meetodit, mis nõuab, et räbu oleks hea voolavus, et kohaneda kraanimistingimustega. Seetõttu on räbu liin tugevasti erodeeritud, mis on veel üks põhjus ahju voodri kasutusea lühenemiseks. Eeltoodud põhjustel on suure induktsioonahju voodri kasutusiga madalam kui väikese ja keskmise suurusega induktsioonahjul. Voodri kasutusea pikendamiseks tuleks voodri paksust vastavalt suurendada. Ahju voodri paksuse kasvades aga suureneb takistuse väärtus, suureneb reaktiivvõimsuse kadu ja väheneb elektriline kasutegur. Seetõttu on ahju voodri paksus piiratud teatud vahemikuga. Seetõttu tuleb valida mõistlik seinapaksus, et tagada nii kõrge elektritõhusus kui ka ahju voodri kasutusiga.
Joonis 5, ahju vooder kaetud räbuga
3. Lahenduste kavandamine
Ülaltoodud erosioon põhjustab temperatuuri tsükliliste kõikumiste korral niinimetatud struktuurset lõhenemist. Tootmisprotsessi käigus tungib räbu tulekindla maatriksi pooridesse, moodustades suure paksendatud tulekindla kihi. Räbu poolt leotatud tulekindla osa füüsikalised ja keemilised omadused muutuvad. Erinevate soojuspaisumistegurite tõttu läbitungimiskihi ja järelejäänud ebamugava kihi vahel tekib temperatuuri muutumisel kahe kihi liitumiskohas suur pinge, mille tulemuseks on tööpinnaga paralleelsed praod ja lõpuks voodri lõhenemine. . Tulekindlasse maatriksisse tungiv räbu lahustab tulekindlad osakesed ja nõrgendab osakeste vahelist sidet, mille tulemusena väheneb materjali tulekindlus ja vastupidavus kõrgele temperatuurile. Seetõttu kahjustub räbu läbitungiv kiht kiiremini voolava sulaterase erosioonil.
Räbu aluselisus peaks sobima voodrimaterjaliga. Magneesiumi vooderdusmaterjale võivad korrodeerida kõrge CaO räbu ja SiO2 räbu. CaF kogust räbus tuleks kontrollida. Liigne CaF korrodeerib leeliselist vooderdust ja põhjustab räbu joonepiirkonna enneaegset sulamist. Kui fluoriioonide ja metalli mangaaniioonide sisaldus räbus on kõrge või sulabasseini temperatuur on üle 1700 kraadi, langeb järsult ka lahuse viskoossus, voodri kahjustuste määr kiireneb ja voodri eluiga pikeneb. oluliselt vähenenud. Kui räbuvaba sulatamist teostatakse vaakumis, on voodri kasutusiga pikem kui mittevaakuumsulatusel.
Suure raudoksiidisisalduse infiltratsioon vooderdis hävitab algse voodri mikrostruktuuri, vähendab tulekindlust ja vähendab CaO-Ai2O3-SiO2 räbu viskoossust, nii et räbu tungib materjali sügavamale. Teatud kogus raudoksiidi algses vooderdis soodustab aga voodri kiiret paagutamist ning vähendab materjali avatud poore ja läbilaskvust. Eelkõige sisaldab vormimaterjal teatud koguses raudoksiidi ning materjali kiire paagutamine, liivapritsiga töötlemine ja liiva lisamine on väga silmapaistvad. Magneesiumoksiidi sisalduse ja räbu viskoossuse suurendamine aitab vähendada räbu erosiooni ahju vooderdis ja parandada räbu kogumise efekti. Kui räbu aluselisus on madal, on magneesiumvoodri erosioon tõsisem ja ahju voodri eluiga lüheneb; vastupidi, kui räbu aluselisus on kõrge, on ahju voodri erosioon suhteliselt väike ja ahju voodri eluiga on suhteliselt paranenud. Räbu aluselisuse ja MgO sisalduse suurendamine räbus ning FeO sisalduse vähendamine räbus on kasulik räbu erosiooni vähendamiseks tulekindlal materjalil.
Seetõttu tuleks räbu tekitavate ainete kasutamisel tähelepanu pöörata kõrge magneesiumoksiidisisaldusega materjalide valikule. Seadistage mõistlikult räbu struktuur, kiirendage räbu moodustumise kiirust, lühendage sulatusaega ja vähendage raudoksiidi sisaldust räbus. Sobiv räbu tuleks valida vastavalt ahju voodri materjalile. Magneesiumvoodriks sobib leeliseline räbu, kuid seda võivad korrodeerida kõrge CaO räbu ja SiO2 räbu. Liigne CaF2 korrodeerib ka leeliselist vooderdust, põhjustades räbu joonepiirkonna enneaegset sulamist. Happeline räbu sobib kvartsahju vooderdamiseks, magneesium-alumiiniumoksiid ahjuvoodrit aga ainult nõrgalt aluselise või neutraalse räbu jaoks. Alumiiniumoksiidi ahju vooderdisel on kõrgel temperatuuril erineva pH väärtusega tüüpilised amfoteersed omadused, mis võivad kohaneda erinevate pH väärtustega räbudega, kuid see on veidi halvem kui happelised ja leeliselised ahju vooderdised. Sel põhjusel kasutavad mõned inimesed kõrge puhtusastmega magneesiumoksiidliiva ja lisavad teatud koguse spinelli, et muuta materjalide valikul puhta magneesiumoksiidoksiidiga ahju voodrimaterjalide maatriksiomadusi, kuid katsed näitavad, et ka kõrge puhtusastmega korundmaterjalide korrosioonikindlus on samuti oluline. madala puhtusastmega paagutatud magneesiumoksiidliivast.
Happeline räbu sobib kvartsahju vooderdamiseks, magneesium-alumiiniumoksiid ahjuvoodrit aga ainult nõrgalt aluselise või neutraalse räbu jaoks. Alumiiniumoksiidi ahju vooderdisel on kõrgel temperatuuril erineva pH väärtusega tüüpilised amfoteersed omadused, mis võivad kohaneda erinevate pH väärtustega räbudega, kuid see on veidi halvem kui happelised ja leeliselised ahju vooderdised. Lühidalt, võttes arvesse magneesiumoksiidahju voodri peamist kahjustusmehhanismi, saab pärast pidevat kokkuvõtet ja uurimist parandada materjali vastupidavust räbu läbitungimisele, piirates avatud poore ja läbilaskvust ning ahju voodri kõrgtemperatuuri erosioonikindlust ja lõhenemiskindlust. maatriksit saab parandada, suurendades kõrgel temperatuuril paindetugevust ja kriitilist pehmenemistemperatuuri. Ahju voodri jõudlus sõltub paljudest teguritest, nagu materjali osakeste suuruse jaotus, materjali füüsikalised ja keemilised omadused ning ahju voodri paagutamistemperatuur.
