Подготовка индукционных печей к набивке тигля

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/см 3 .

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

Огнеупорные материалы в ювелирном деле

Асбест — волокнистый материал, в составе которого (в %): MgO — 41.8. 42.6; FeOa — 0,15; Н20 — 14,3. 15,3; Si02 — 42,5. 43,5; AI2O3 — 0,5. Огнеупорность не менее 700 °С; плотность 2,5. Прочность и эластичность асбеста зависят от содержания влаги. Неустойчив против расплавленных металлов, при нагревании прочность асбеста значительно снижается. Температурный интервал асбеста 600. 800°С, при более сильном нагревании пол­ностью теряет воду и легко перетирается в порошок. При температуре 1500°С плавится.

Применяется как теплоизоляционная засыпка в нагревательных приборах, для изготовления асбестовых смесей (асбоглина) и асбестовых материалов (асбокартон).
Из волокна асбеста, пропитанного раствором содовых силикатов, делают асбестовый картон. Толщина листов (в мм): 3; 3,5; 4;, 5;, 6; 8; 10; огнеупорность — аналогичная асбесту; плотность 2,1. 2,8.
Широко применяется ювелирами в качестве изоляционного материала при пайке.

Кварцевое стекло — плавленный и отлитый из расплава кварц. Содержание Si02 — более 90%. Имеет плотное строение и хорошую теплостойкость. При температурах выше 1100°С расстекловывается и крошится; никакими шлаками не разъедается.
Огнеупорная посуда из кварцевого стекла используется в качестве ванн для отбелов, а также стержней для размешивания расплавов.

Глина огнеупорная имеет сложный химический состав. Включает: Si02, А1203, CaO, MgO, К20, Na20, Fe203. Огнеупор­ность — от 1530 до 1830 °С, в зависимости от состава; плотность -1,8 (в порошке). Реагирует с кислотами и щелочами.

Используется в качестве связующего материала для составления огнеупорных обмазок и тиглей. Смесь огнеупорной глины, шамота, каолина и графита (в порошке) в соотношении 5,0:2,5:1,3:1,2 используется при изготовлении тиглей для плавки золотых и серебряных сплавов.

Каолин — белый порошок, состоит из А1203, Si02) Si03, Р2С» . Огнеупорность 1800. 1900 °С; плотность 2,2. Подобно огнеупог ной глине реагирует с кислотами и щелочами. Используется как связующее для изготовления графито-шамотно-глиняных тиглей и как составная часть монтировочной массы.

Шамот — обожженная глина или обожженный каолин. Огнеупорность 1850. 1770 °С; плотность 2,54. 2,62. Способен впитывать в себя оксиды металлов.
Используется как составная часть многих огнеупорных смесей для изготовления тиглей. Смесь шамота и огнеупорной глины (в порошке) в соотношении 1,5:1,0 применяется при из­готовлении тиглей для плавки платины, золота и серебра.

Графит (тигельный) — светлосерый порошок, жирный на ощупь. В состав графита входят: зола, оксид железа и влага. Огнеупорность 3500 °С; плотность 2. 2,5.
Используется при изготовлении графитовых тиглей и смесей для тиглей. Смесь графита, огнеупорной глины, шамота, кварцевого песка и каолина (в порошке) в соотношении 4,7:3,6:0,9:0,6:0,2 идет на изготовление тиглей для плавки золота и серебра.

Известь жженая — бесцветный порошок, состоит ( в %) из СаО — 88. 93;MgO — 1. 2; SiO — 1.5. 3; Fe203 + А1203 — 1,5 .2 Р — 0,005. 0,01; S — 0,07. 0,10. Огнеупорность 2670 °С; плотность 3,32.
Хорошо противостоит действию шлаков. Поглощает летучие вещества и оксиды неблагородных металлов, очищая от них расплавы.
Используется для изготовления прессованных тиглей для плавки платины, металлов платиновой группы и их сплавов. Применяется в составе флюса при плавке опилок золота, загрязненных наждачной пылью.
Огнеупорные смеси:

1.Кварц (кристобалит) — 70%; гипс — 30%; глюкоза (замедлитель) — 0,05. 0,1 %; вода — 440. 470 мл на 1 кг смеси.

2.Кварц (кристобалит) — 60. 68 %; гипс — 32. 40 %; во­да — 430. 450 мл на 1 кг смеси. Могут быть использованы для монтировки сложных наборных изделий (верхушек) в качестве фиксирующего материала для последующей пайки набора (деталей). С этой же целью используется гипсовая масса.

Монтировочная масса — огнеупорный материал, используемый при сборке (пайке) ювелирных изделий и сложных деталей. Состав массы: каолин (отмученный) 30. 40 мае. ч. и молотый асбест 70. 60 мае. ч. Смесь замешивают на воде до густоты пластилина. На этой смеси производят сборку.
Часть этой массы, не связанная в процессе пайки флюсом, может быть использована вторично. Затвердевшую массу размачивают водой.

Йодистый калий (KJ) — соль йодистого водорода (HJ). Образуется в виде мелких кристалликов темно-бурого цвета, Плотность 3,13; температура плавления 723 °С. Растворим в воде и кислотах. Применяется при приготовлении пробирных реактивов для опробования платиновых сплавов.

Поташ, или карбонат калия (К2СО3), — соль угольной кислоты. Белое порошкообразное вещество, легкорастворимое в воде и расплавляющееся во влажном воздухе. Плотность 2,29; температура плавления 891 °С. Применяется как один из компонентов «серной печени» — для оксидирования серебра, как флюс и составная часть флюса при плавке драгоценных металлов; входит в состав электролита для блестящего золочения.

Хлористое серебро (AgCl) — белый творожистый осадок, не растворимый в воде. Растворяется в цианистом калии (KCN) и гидроксиде аммония (NH4OH). Плотность 5,56; температура плавления 445 °С. Широко используется для составления электролитов при серебрении.

Азотнокислое серебро, или ляпис (AgN03), — нитрат серебра Является солью азотной кислоты. Образует бесцветные прозрачные кристаллы. Плотность 4,35; температура плавления 212 °С Разлагается при температуре 444 °С. Кристаллы легкорастворимы в воде и глицерине, почти не растворимы в спирте.
Применяется при составлении электролитов для серебрения и приготовлении пробирных реактивов для опробования серебра.

Хлорное золото (AuCl) — соль золотохлористоводородной кислоты. Образует кристаллы красновато-коричневого цвета. Плотность 3,9; температура разложения 254 °С. Легкорастворимо в воде, спирте, эфире. Применяется для приготовления пробирного реактива «хлорное золото» и электролитов для золочения.

Как сделать своими руками тигель для плавки свинца и алюминия

Из металлов я успешно расплавил в нем алюминий, медь, серебро и различные сплавы.

Шаг 1: Состав №1

Чтобы сделать тигель для плавки свинца вам понадобятся:

• шамотная (огнеупорная) глина 200 г
• кварцевый песок 300 г

1. Смешайте песок и глину (сухие).
2. Добавляйте воду понемногу, так, чтобы ком сохранял форму, когда вы сожмете его в кулаке.
3. С помощью специального оборудования сформируйте тигель.

Я использовал заливочную форму.
Оставьте сушиться.

Шаг 2: Обжигаем тигель

После того, как тигель высохнет, его нужно обжечь для дальнейшего использования.

Кроме того, что обжиг придаст прочность, он также поможет удалить нежелательные примеси, которые могут загрязнить плавящийся металл.

1. В нижнюю часть загружаем уголь.
2. В центр стартера ставим тигель, промежуток между ним и стенками стартера заполняем углем. Нужно установить стартер так, чтобы снизу проходила труба, через которую будет подаваться воздух.
3. Разожгите угли.
4. Когда угли покраснеют, подведите трубу и включите фен на слабый режим.
5. Пусть фен работает до тех пор, пока угли не сгорят наполовину, тогда досыпьте новых углей.
6. Продолжайте обжиг еще в течение часа, затем оставьте все на ночь как есть, чтобы остыло.
7. Если обжиг прошел удачно, тигель при щелчке по нему пальцем должен звучать как кофейная чашка.
8. Если есть трещины, при нагревании он может взорваться, значит его использовать нельзя.

Шаг 3: Состав №2

Почти все эти компоненты можно приобрести в гончарных магазинах.

– 10 г – 40 г – 75 г – 75 г – 75 г
• Кварцевый песок – 300 г

1. Смешайте все компоненты без добавления жидкости.
2. Добавляйте воду понемногу, так, чтобы ком сохранял форму, когда вы сожмете его в кулаке.
3. Сформируйте.
4. Оставьте до полного высыхания.

Шаг 4: Состав №3

• Оксид алюминия – 10 г
• Полевой шпат – 40 г
• Кианит – 75 г
• Каолин – 75 г
• Кварцевый песок – 300 г

1. Смешайте все компоненты без добавления жидкости.
2. Добавляйте воду понемногу, так, чтобы ком сохранял форму, когда вы сожмете его в кулаке.
3. Сформируйте.
4. Оставьте до полного высыхания.

Шаг 5: Состав №4

• Оксид алюминия – 10 г
• Полевой шпат – 55 г
• Кианит – 75 г
• Каолин – 60 г
• Кварцевый песок – 300 г

1. Смешайте все компоненты без добавления жидкости.
2. Добавляйте воду понемногу, так, чтобы ком сохранял форму, когда вы сожмете его в кулаке.
3. Сформируйте.
4. Оставьте до полного высыхания.

Шаг 6: Состав №5

• Каолин – 100 г
• Кианит – 300 г

1. Смешайте все компоненты без добавления жидкости.
2. Добавляйте воду понемногу, так, чтобы ком сохранял форму, когда вы сожмете его в кулаке.
3. Сформируйте.
4. Оставьте до полного высыхания.

Шаг 7: Запекаем из составов 2-5

Я попробовал запечь в угольном стартере тигли, сделанные из смесей 2 и 3, оказалось, что они не нагреваются до нужной температуры, а, значит, не набирают прочности. Они развалились во время пробного использования от расширяющейся буры.

Другие образцы я запекал по-другому. Если у вас есть доступ к печи для обжига, это замечательно, если нет, то ее легко сделать из огнеупорных кирпичей.

1. Тигли нужно запекать в обжигательной печи при температуре 1260°С примерно 45-60 минут.
2. После остывания тигли должны звучать как кофейная чашка при щелчке ногтем по ней.
3. Теперь разжигайте ваш горн.
4. Перед тем, как поместить тигель в горн, лучше его нагреть немного.
5. Попробуйте расплавить какой-нибудь кусок металла.
6. На мой взгляд, наиболее удачный состав — под №5.
7. Глиняные тигли выносят высокую температуру, но требуют более бережного отношения, чем металлические.
8. Глиняные тигли не любят резких перепадов температур, поэтому перед помещением их в горн и для постепенного остывания их лучше погружать в горячие угли.
9. Если тигель треснул, его нельзя использовать, иначе он может взорваться и тогда вас окатит расплавленным содержимым.

Шаг 8: Фотографии

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Тигель из шамотной глины

Поскольку в газовых печах имеет место очень «жесткий» температурный режим и интенсивное взаимодействие материала тигля с продуктами горения, поэтому требуется очень высокое качество, как самого материала тигля, так и специального покрытия тиглей – эмали. В условиях газового нагрева средний срок службы тиглей “Noltina” марки BUC 300U, емкостью 300 кг по алюминию составил: для плавильных печей – 8 месяцев, для раздаточных – 15 месяцев. При этом участок из 12-ти газовых печей с этими тиглями производит 80 тн. готового литья в месяц.

— В индукционных печах.

Тигли “Noltina” хорошо себя зарекомендовали при работе в индукционных печах. Поскольку специальное покрытие (эмаль) подбирается специально под определенную рабочую частоту печи, то достигаются высокие эксплуатационные характеристики. Например, средний срок службы тиглей “Noltina” (как правило серия тиглей АС) при плавке медных сплавов составляет

100 плавок. Для сравнения, средний срок службы тиглей производства РФ в тех же печах составлял 20-25 плавок.

— В электропечах сопротивления.

В стационарных электропечах сопротивления типа САТ-250 применение тиглей “Noltina” марки BUC 300U (емкость по Al составляет 300 кг) позволяет производить 0,5 тн. литья в сутки, при этом стойкость тигля в среднем составляет 300 суток.

В плавильных наклоняемых электропечах типа “Nabertherm” K240/12 применяют тигли “Noltina” ТР 587 «Syncarb» емкостью 600 кг по алюминию, в котором готовят жидкий металл для литья гидроплотных отливок. В среднем тигель выдерживает 450-500 плавок.

2. Средняя стойкость тигля, количество плавок

3. Среднее количество металла, переплавленное в одном тигле, тонн

4. Общее кол-во потребленной электроэнергии на тонну готового расплава, кВт*час

480 кВт*час на тонну готового расплава

5. Общие затраты на 1тн. готового расплава с учетом эл.энергии.

174 грн на тонну готового расплава

2. Мощность печи, кВт

3. Емкость тигля (по алюминию), кг

4. Затраты времени на прокалку тигля, час

5. Средняя стойкость тигля, количество плавок

6. Затраты времени на одну плавку, час

7. Стоимость 1 кВт электроэнергии, руб

8. Количество металла, переплавленное в одном тигле, тонн

9. Общее кол-во потребленной электроэнергии (с учетом прокалки тигля), кВт*час

10. Затраты на электроэнергию, руб

11. Затраты на приобретение тигля (цена, включая НДС), руб

12. Общая сумма затрат, руб

13. Затраты в расчете на переплавку одной тонны металла в тигле, руб

Результаты, приведенные в таблице справедливы для РФ. Приняв во внимание стоимость эл.энергии и стоимость самих тиглей (пр-ва Лужского абразивного завода) в Украине итоговый пункт 13 таблицы будет иметь следующее значение: затраты в расчете на переплавку одной тонны металла в тигле (с учетом эл.энергии) составляют 479 грн/тн для тигля ТГГ-150Л и 369 грн/тн для тигля TГ-150US соответственно.

Тигель «BU» конической формы идеально подходит для большинства плавильных и раздаточных печей. Для наклоняемых печей тигель может изготавливаться с углублением в дне и выемкой под сливной носик. Емкость по алюминию: от 35 до 1800 кг.

Тигли «TBN» формы с усиленным дном и сливным носиком. Предназначены для использования в тигельных наклоняемых печах. Есть модификации с отверстием в боковой стенке для термопары. Емкость по алюминию: от 412 до 1500 кг.

Тигель конической формы «А» идеально подходит для большинства плавильных и раздаточных печей. Емкость по меди: от 2 до 1500 кг.

Тигли формы «BN» с усиленным дном. Тигли выпускаются как с отверстием в боковой стенке для термопары, так и без отверстия. Емкость по алюминию: от 150 до 1800 кг.

Тигли формы «В» специально изготавливаются для передержки алюминиевых сплавов при производстве поршней для двигателей внутреннего сгорания. Этот вид тиглей изготавливается вручную, по специальной технологии. Емкость по алюминию: от 150 до 470 кг.

Тигли формы «ТР» выполнены со сливным носиком и предназначены для наклоняемых тигельных печей. В дне предусмотрено специальное углубление для фиксации тигля во время наклона.

Получить всю техническую информацию по тиглям “Noltina”, а также приобрести их можно на нашем предприятии.