Материал: Каблуковский А.Ф. Перспективы развития электрометаллургии

ки тиглей. До настоящего времени футеровку индукционных пе­ чей емкостью более 500 кг выполняют преимущественно из кис­ лых материалов.

В качестве огнеупорной массы применяют кварцит с содержа­ нием кремнезема не менее 95% и с минимальным содержа­ нием окислов. Наиболее часто употребляют массу следующего гранулярного состава: 35% крупного зерна (от 1,5 до 3 мм) и 65% мелкого зерна, (до 1,5 мм). Для связки к смеси указанных фракций добавляют 1,5% технической борной кислоты. Сорта­ мент сталей, выплавляемых в индукционных печах с кислой фу­ теровкой, крайне ограничен. Некоторые марки стали с высоким содержанием марганца, алюминия, титана и с низким содержа­

нием кремния, серы и фосфора возможно выплавлять только в печах с основной футеровкой. При выплавке высокомарганцо­ вистых сталей кислая футеровка быстро разрушается, так как закись марганца реагирует с кремнеземом футеровки и образует легкоплавкий силикат. Алюминий, титан и другие элементы вос­ станавливают кремний из футеровки, и легированная сталь из печи с кислой футеровкой оказывается некондиционной по крем­ нию.

Повышенное содержание в металлической шихте серы и фос­ фора также препятствует проведению плавок в кислом тигле.

Растущая потребность промышленности в хромоалюминиевых сплавах для нагревательных элементов, работающих при темпе­

ратурах 1250—1300°, и в специальных плавках легированной стали потребовала проведения работ по подбору более стойких

основных огнеупорных материалов для футеровки тиглей индук­

ционных плавильных агрегатов.

В результате длительных исследований был найден состав основной массы, который обеспечивает надежную стойкость пла­ вильного тигля емкостью 1,5 т в течение 40 плавок. Эксплуатация основной индукционной печи позволила разработать и внедрить в производство технологию выплавки сталей ответственного

назначения, плавка которых в дуговых электропечах затрудни­

тельна.

Для изготовления основной футеровки 1,5-т тигля применяют огнеупорную массу, в состав которой входят следующие мате­ риалы.

1. Металлургический магнезитовый порошок марок МПМЗ (все фракции) или МПЭП (фракции 4—2 мм). Порошок должен иметь светло-бурый цвет и следующий химический состав: не бо­ лее 3% СаО, не более 3% SiCb, не более 1,5% Fe2O3, не более 1% AI2O3, не менее 85% MgO. Потери при прокаливании должны быть в пределах 3—5%.

2. Магнезитохромитовый порошок, полученный после размо­ ла термостойкого магнезитохромитового кирпича марки МХС (ЧМТУ 5129—55) на бегунах. Для размола используется как новый кирпич, так и здоровая часть кирпича из отработанных

62

сводов дуговых электропечей после отделения обгорелых концов,,

пропитанных окислами. Химический состав магнезитохромито­ вого порошка должен быть следующим: не менее 60% MgO,

12—18% Сг2О3.

3. Каустический магнезит Ситкинского месторождения сле­ дующего состава: не менее 75% MgO, не более 6,0% СаО, не бо­

лее 1,5% S1O2, не более 1,5% Fe2O3, не более 1,5% А120з.

Потери при прокаливании не более 10%, содержание влаги

4. Молотый на бегунах плавиковый шпат с содержанием фто­ ристого кальция не менее 92%, кремнезема не более 4% и серы не более 0,02%.

5. Молотая огнеупорная глина Латкенского месторождения с содержанием суммы глинозема и двуокиси титана 20,5—31,8%,. окиси железа 0,7—1,0%. Потери при прокаливании в пределах

6,9—10,4%, влажность 5,3—8,0%.

Перед употреблением магнезитовый порошок и размолотый магнезитохромит рассеивают на фракции с размером зерна ог 4 до 2 мм, от 2 до 1 мм и меньше 1 мм. Каждую фракцию хранят в отдельном закроме. Каустический магнезит, молотую огнеупор­ ную глину и плавиковый шпат первого сорта применяют в виде муки, после просеивания через сито с размером ячейки 1 мм.

Дозировку составляющих для основной футеровки производят по весу. Состав огнеупорной массы указан в табл. 10.

Все составляющие смешивают в специальных металлических

лотках до замачивания водой. После добавления воды (5%) массу снова перелопачивают до равномерного увлажнения, а за­ тем ссыпают в металлическую коробку. Массу готовят порция­ ми по 100 кг. Полученную массу считают доброкачественной, если ее комок после сжатия в руке не рассыпается. После изго­ товления одиннадцати порций массу (1100 кг на один тигель) покрывают мокрой мешковиной и выдерживают не менее 16 час.

Не разрешается хранить готовую массу более 48 час.

63.

Перед набивкой тигля индуктор очищают, продувают и опрес­ совывают водой под давлением 8—10 атм. Тщательно осматри­

вают и проверяют механизм наклона печи и крепление индукто­ ра. После этого внутреннюю поверхность индуктора обмазывают

изолирующим составом из кварцевой (66%) и алебастровой

(34%) муки. Массу перемешивают, увлажняют водой до конси­

стенции густой сметаны и быстро наносят на индуктор равномер­ ным слоем толщиной не более 5 мм.

Для повышения прочности обмазку окрашивают раствором тонкосеяного магнезитохромитового порошка в жидком стекле и просушивают в течение 30—40 мин. легким пламенем костра,

разведенного на подовых камнях.

Перед набивкой тигля на подовые камни и изолирующий слой

индуктора укладывают листы миканита (2 мм) и асбеста (4—5 мм). Листы в индукторе укрепляют съемными прижимными

металлическими кольцами. Подину тигля набивают слоями. Каж­

дый раз массу засыпают на толщину 25—30 мм и плотно утрам­

бовывают плоской пневматической трамбовкой. Перед засыпкой каждого последующего слоя поверхность предыдущего тщатель­ но разрыхляют острым прутком на глубину 5 мм. Недостаточное

разрыхление утрамбованного слоя может явиться причиной обра­ зования поперечных трещин в процессе эксплуатации тигля.

После набивки на подину строго по центру индуктора уста­ навливают сварной металлический шаблон с дном из листового железа толщиной 5 мм (рис. 27), Для лучшего просушивания футеровки тигля в стенках и днище шаблона просверливают 100—150 отверстий диаметром 3—5 мм. Для большей устойчи­ вости при набивке стен в шаблон помещают груз весом 400— 500 кг. После установки между шаблоном и индуктором засы­ пают огнеупорную массу. Порядок набивки стен аналогичен из­ готовлению подины. При набивке футеровки тигля особое внима­ ние обращают на равномерность распределения зерен в слоях и отсутствие посторонних примесей. Не следует допускать скоп­ ления в конце набивки слоя зерен крупной фракции.

Набитый тигель выдерживают не менее 24 час. В течение двух часов тигель сушат дровами, затем в течение 12—14 час. кок­ сом. Для равномерного горения кокса по всей высоте тигля воз­ дух подают сверху с перерывами. Нельзя допускать интенсив­ ного горения кокса, так как это может привести к прожиганию шаблона. После окончания сушки кокс удаляют из тигля (без наклона печи) и заваливают шихту первой обжиговой плавки,

для которой рекомендуется выбирать сталь марки Р9, XI2 или углеродистую сталь.

Перед включением тока проверяют систему водоохлаждения индуктора. После включения на верхней части набитого тигля выкладывают кольцо из термостойкого магнезитохромитового кирпича.

64

Первую обжиговую плавку для 1,5-т тигля проводят по еле-

дующему режиму мощности:

Далее печь включают на полную мощность — 550 кет. Общая продолжительность плавки под током 7—7,5 часа. После первой плавки замеряют диаметр верха, середины и низа тигля и тол­ щину подины.

Рис. 27. Футеровка основного тигля индукционной печи высокой частоты

После каждой плавки тигель в наклоненном состоянии очи­ щают от остатков металла и шлака железными гребками. Для заделки трещин и восстановления разрушенных мест остывшей футеровки применяют массу для набивки тигля с добавлением в нее для лучшего спекания 3—5% (вес.) жидкого стекла и 10%

огнеупорной глины. В горячем состоянии тигель подмазывают

такой же массой, увлажненной водой. При подварке подины поврежденные места заполняют массой для набивки тиглей. Мас­ су слегка утрамбовывают и покрывают металлическим листом

(материал листа подбирают в зависимости от химического со­ става выплавляемой марки стали).

В зависимости от сортамента выплавляемых сталей размеры

тигля могут увеличиваться за счет уменьшения толщины стенок

и подины и уменьшаться в результате зарастания футеровки тугоплавкими шлаками. Для восстановления первоначальных размеров разработанного тигля применяют подварку с шабло­ ном. После очистки футеровки от шлака в тигель вставляют

металлический шаблон без дна и загружают шихтовые мате­ риалы. Пространство между стенками тигля и шаблоном запол­ няют массой для набивки новых тиглей. Массу засыпают слоями

толщиной 30—40 мм, каждый слой слегка утрамбовывают металлическим штырем. Продолжительность подварочной плав­ ки удлиняется на 1—1,5 часа из-за работы печи на пониженной мощности.

Для устранения зарастания тигля и увеличения его емкости выплавляют несколько плавок стали с повышенным содержа­ нием кремния.

В процессе эксплуатации футеровка основного тигля при­ обретает слоистое строение.

Поверхность тигля, соприкасающаяся с металлом, покрыта, как правило, шлаковой корочкой толщиной 5—8 мм. Под ней по всей высоте стенки располагается на глубину 25—35 мм слой спекшейся футеровки. По мере приближения к индуктору спек­

шийся слой переходит в полуспекшийся и неспекшийся или бу­ ферный слой. Наличие буферного слоя и неравномерного спека­ ния основной огнеупорной футеровки по толщине стенки надеж­

но предохраняет индуктор от проникновения жидкого металла и обеспечивает безаварийную работу печи в течение всей кампа­ нии.

Примененный способ изготовления футеровки показал воз­

можность замены кислых тиглей на действующих индукцион­ ных печах большой емкости основными и устранения таким образом острого недостатка в различных отраслях промышлен­ ности в высококачественной электростали.

Вакуумные индукционные печи

Любая сталь, выплавленная в дуговой или индукционной электропечах, содержит те или иные количества кислорода, во­ дорода, азота и неметаллических включений.

Оставшиеся в твердой стали различные соединения элемен­ тов с кислородом и азотом (неметаллические включения) нару­

шают сплошность металлического строения и неблагоприятно

влияют на качество стали. Значительно улучшается качество электростали при использовании для выплавки ее индукционных вакуумных печей различной емкости. Одним из основных пре­ имуществ выплавки стали в вакуумных индукционных печах является возможность получения металла с минимальным содер-

66