Under användningen av medelfrekvensugnen är tjockleken på det eldfasta materialet som används för fodret endast 70-110 mm. Insidan är i kontakt med den smälta metallen med hög temperatur, och utsidan är nära vattenkylningsslingan. Temperaturskillnaden mellan insidan och utsidan av det eldfasta materialet är stor. Det är i en relativt tunn sektion och under användningsförhållandena i en mycket korrosiv miljö för många smältningsoperationer. De huvudsakliga processförhållandena som påverkar skadorna på fodret inkluderar: smälttemperatur, avgasningstid, engångsavgasningsmängd, kemisk sammansättning av slagg och typ av stål (järn) som produceras. De viktigaste faktorerna som påverkar skadorna på fodret är: kemisk erosion av slagg, flagning av eldfast struktur och termisk erosion.
Figur 1. Erosion av beklädnaden av det smältande gjutjärnet
Figur 2. Erosion av fodret på det smältgjutna stålet
1. Fodret i medelfrekvensugnen Fodret i medelfrekvent ugn är vanligtvis gjord av eldfasta material med olika specifikationer och partikelstorlekar (vanligt använda eldfasta material är huvudsakligen magnesium, kvarts, aluminium och kompositmaterial). Dess egenskaper är: direkt bindning. Därför har den hög korrosionsbeständighet, hög mekanisk hållfasthet och god termisk chockbeständighet.
Figur 3, ugnsfoder knuten strikt enligt knutningsprocessen
2. Skademekanism av magnesiumugnsfodermaterial
Ta magnesium eldfast material som ett exempel för att förklara skademekanismen för magnesiummaterial:
De huvudsakliga manifestationerna av skador på magnesiummaterial är: termisk erosion orsakad av flytande smält stål och kemisk erosion orsakad av slaggkomponenter som tränger in i materialet.
Under smältningsprocessen kommer lösningen att tränga in i den eldfasta matrisen genom kapillärkanalerna i den eldfasta matrisen för att korrodera ugnsfodret. Komponenterna som tränger in i den eldfasta matrisen inkluderar; CaO, SiO2, FeO i slaggen; Fe, Si, Ai, Mn, C i det smälta stålet och till och med metallånga, CO-gas, etc. Dessa infiltrerade komponenter avsätts i kapillärkanalerna i det eldfasta materialet, vilket orsakar diskontinuiteten i de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos det eldfasta materialet. arbetsyta och den ursprungliga eldfasta matrisen. Sprickor, flagning och lös struktur kommer att uppstå under den plötsliga förändringen av driftstemperaturen. Strängt taget är denna skadeprocess mycket allvarligare än upplösningsskadeprocessen.
Metallmaterialen som läggs till ugnen kommer att ta in olika oxider, och sammansättningen av slagger av olika material och olika ugnar är också olika. De flesta av de olika oxiderna, karbiderna, sulfiderna och olika former av kompositföreningar i slaggen kommer att reagera kemiskt med ugnsfodret för att generera nya föreningar med olika smältpunkter.
Vissa lågsmältande oxider som genereras i reaktionen, såsom järnolivin (FeOSiO2) och manganolivin (MnOSiO2), har vanligtvis smältpunkter runt 1200 grader. Slagg med låg smältpunkt har utmärkt flytbarhet och kan bilda ett flussmedel, vilket orsakar allvarlig kemisk erosion på ugnsfodret, vilket minskar livslängden för ugnsfodret. Den slagg med hög smältpunkt som genereras i reaktionen, såsom mullit (3Al2O3•2SiO2), forsterit (2MgO•SiO2), etc., och vissa metallelement med hög smältpunkt har en smältpunkt på mer än 1800 grader. Det finns en relativt komplex interpenetration och ömsesidig upplösning mellan slaggen med hög smältpunkt och slaggen med låg smältpunkt suspenderad i den smälta metallen. Dessa slagg är mycket lätta att vidhäfta till ugnsväggen och ackumuleras, vilket orsakar allvarlig slaggklibbning, påverkar kraften, smälthastigheten och kapaciteten hos den elektriska ugnen och påverkar till och med livslängden på ugnsfodret.
När ugnskapaciteten ökar, minskar andelen värme som går förlorad från ytan på det smälta stålet, slaggtemperaturen är högre än för en ugn med liten kapacitet, och slaggens fluiditet är bättre än hos en ugn med liten kapacitet, så erosionen av ugnsfodret förvärras. Stora induktionsugnar använder oftast metoden att blanda stål och slagg för att tappstå, vilket kräver att slaggen har god flytbarhet för att anpassa sig till tappningsförhållandena. Därför är slagglinjen kraftigt eroderad, vilket är ytterligare en orsak till minskningen av ugnsfodrets livslängd. På grund av ovanstående skäl är livslängden för fodret i en stor induktionsugn lägre än för en liten och medelstor induktionsugn. För att öka livslängden på fodret bör fodrets tjocklek ökas på lämpligt sätt. Men när tjockleken på ugnsfodret ökar, ökar resistansvärdet, den reaktiva effektförlusten ökar och den elektriska verkningsgraden minskar. Därför är tjockleken på ugnsfodret begränsad till ett visst intervall. Därför måste en rimlig väggtjocklek väljas för att säkerställa både hög elektrisk verkningsgrad och ugnsfodrets livslängd.
Figur 5, ugnsfoder täckt med slagg
3. Design av lösningar
Ovanstående erosion leder till så kallad strukturell spjälkning under cykliska temperaturfluktuationer. Under produktionsprocessen tränger slagg in i porerna i den eldfasta matrisen och bildar ett stort förtjockat eldfast skikt. De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos den del av det eldfasta materialet som blötläggs av slaggen kommer att förändras. På grund av de olika värmeutvidgningskoefficienterna mellan penetrationsskiktet och det kvarvarande besvärliga skiktet, när temperaturen ändras, uppstår en stor påkänning vid föreningspunkten mellan de två skikten, vilket resulterar i sprickor parallellt med arbetsytan och i slutändan gör att fodret spricker . Slaggen som tränger in i den eldfasta matrisen kommer att lösa upp de eldfasta partiklarna och försvaga bindningen mellan partiklarna, vilket resulterar i en minskning av materialets eldfasthet och höga temperaturbeständighet. Därför skadas det eldfasta slaggpenetreringsskiktet snabbare under erosionen av flytande smält stål.
Slaggens basicitet bör vara kompatibel med fodermaterialet. Magnesiumfodermaterial kan korroderas av slagg med hög CaO-halt och SiO2-slagg. Mängden CaF i slaggen bör kontrolleras. För mycket CaF kommer att korrodera den alkaliska beklädnaden och orsaka för tidig smältning av slagglinjeområdet. När fluoridjonerna och metallmanganjonerna i slaggen är höga eller den smälta pooltemperaturen är över 1700 grader, kommer lösningens viskositet också att sjunka kraftigt, skadorna på fodret kommer att accelerera och fodrets livslängd kommer att vara Kraftigt minskad. När slaggfri smältning utförs under vakuum är fodrets livslängd längre än för icke-vakuumsmältning.
Infiltrationen av en hög järnoxidhalt i fodret förstör mikrostrukturen hos den ursprungliga fodret, minskar eldfastheten och minskar viskositeten hos CaO-Ai2O3-SiO2-slaggen, så att slaggen tränger djupare in i materialet. En viss mängd järnoxid i det ursprungliga fodret bidrar dock till den snabba sintringen av fodret och minskar materialets öppna porer och permeabilitet. Framför allt innehåller formmaterialet en viss mängd järnoxid och materialets snabba sintring, sandblästring och sandinneslutning är mycket framträdande. Att öka magnesiumoxidhalten och slaggens viskositet är fördelaktigt för att minska erosionen av slaggen på ugnsfodret och förbättra slagguppsamlingseffekten. När slaggbasiteten är låg är erosionen av magnesiumfodret allvarligare, och ugnsfodrets livslängd reduceras; tvärtom, när slaggbasiteten är hög, är erosionen av ugnsfodret relativt liten och livslängden för ugnsfodret är relativt förbättrad. Att öka slaggbasiteten och MgO-halten i slaggen, och minska FeO-halten i slaggen, är fördelaktigt för att minska erosionen av slaggen på det eldfasta materialet.
När man använder slaggframställningsmedel bör man därför vara uppmärksam på att välja material med hög magnesiumoxid. Konfigurera slaggstrukturen på ett rimligt sätt, snabba upp slaggbildningshastigheten, förkorta smälttiden och minska järnoxidhalten i slaggen. Lämplig slagg bör väljas i enlighet med ugnsfodrets material. Alkalisk slagg är lämplig för magnesiumfoder, men den kan korroderas av slagg med hög CaO och SiO2-slagg. För mycket CaF2 kommer också att korrodera det alkaliska fodret, vilket orsakar för tidig smältning av slagglinjeområdet. Sur slagg är lämplig för kvartsugnsfoder, medan magnesia-aluminiumoxidugnsfoder endast kan användas för svagt alkalisk eller neutral slagg. Aluminiumoxidugnsfoder kommer att visa typiska amfotära egenskaper i olika pH-värden vid hög temperatur, vilket kan anpassa sig till slagg med olika pH-värden, men det är något sämre än sura och alkaliska ugnsfoder. Av denna anledning använder vissa människor magnesiasand med hög renhet och lägger till en viss mängd spinell för att ändra matrisegenskaperna hos ugnsfodermaterial av ren magnesia vid val av material, men experiment visar att korrosionsbeständigheten hos högrent korundmaterial också är avsevärt sämre än sintrad magnesiasand med låg renhet.
Sur slagg är lämplig för kvartsugnsfoder, medan magnesia-aluminiumoxidugnsfoder endast kan användas för svagt alkalisk eller neutral slagg. Aluminiumoxidugnsfoder kommer att visa typiska amfotära egenskaper i olika pH-värden vid hög temperatur, vilket kan anpassa sig till slagg med olika pH-värden, men det är något sämre än sura och alkaliska ugnsfoder. Kort sagt, med tanke på den huvudsakliga skademekanismen för magnesiaugnsfoder, efter kontinuerlig sammanfattning och utforskning, kan materialets motstånd mot slaggpenetration förbättras genom att begränsa de öppna porerna och permeabiliteten, och ugnsfodrets erosionsbeständighet och spjälkningsbeständighet vid hög temperatur. matrisen kan förbättras genom att öka böjhållfastheten vid hög temperatur och den kritiska mjukningstemperaturen. Ugnsbeklädnadens prestanda beror på många faktorer, såsom materialets partikelstorleksfördelning, materialets fysikaliska och kemiska egenskaper och ugnsfodrets sintringstemperatur.
