Правильная футеровка печи: что это такое и как сделать своими руками?

alexxlab | 10.07.2022 | 0 | Разное

описание, способы осуществления, материалы и инструменты

Стены топочных камер печей любого типа нуждаются в дополнительной защите, поскольку постоянно подвергаются воздействию открытого огня. Чтобы предотвратить их прогорание, нужно создать дополнительный облицовочный слой при помощи футерования. Футеровка печи проводится несколькими доступными способами с учетом материала, из которого сделан прибор для отопления, и прочих факторов.

Содержание

1. Описание процесса и предназначение футеровки
2. Варианты осуществления футеровки
3. Облицовка внутренней части печи готовыми кирпичами шамота
4. Монтаж теплоотражающих экранов
5. Применение обтесанного камня из натуральных горных пород
6. Использование рулонных материалов или пластин
7. Покрытие стенок специальными растворами или веществами
8. Клей и раствор
9. Раствор
10. Огнеупорный клей
11. Инструкции в зависимости от материала
12. Кирпичная печь
13. Металлическая печь
14. Твердотопливная печь
15. Глиняная печь
16. Шамотный кирпич

Описание процесса и предназначение футеровки

Футеровка — это защита от прогорания внутреннего объема печи, производится шамотным кирпичом

Футеровкой называют облицовку внутренних стенок камер в печках, которые постоянно контактируют с пламенем. Она необходима для печных агрегатов из кирпича, который начинает обгорать и крошиться по причине потери влаги, а также для металлических печек и котлов твердотопливного типа. Перегородки топок из стали и других металлов больше подвержены прогоранию, из-за этого многие производители дополняют их шамотными либо каолиновыми экранами.

Футерование нужно не только для бытовых приборов отопления, эта технология также используется и для больших плавильных аппаратов в металлургической сфере, ковшей, паровых котлов и прочей техники.

Футеровка топки печи шамотным кирпичом или другим материалом помогает защитить стены от механических, химических, термических или физических повреждений. Дополнительное покрытие помогает снизить тепловые потери, но для этого нужно точно рассчитать толщину слоя, в противном случае стенки будут прогреваться не полностью. Слишком плотные слои футеровки снижают КПД печи, поскольку потоки тепла в такой ситуации будут выходить на улицу через дымоотвод, а не оставаться внутри помещения.

Варианты осуществления футеровки

Футеровка топки камина шамотом

Процедуру проводят разными способами, самый подходящий выбирают с учетом материала, из которого изготовлена печь либо камин. Также на выбор влияет время проведения укладки облицовочного слоя.

Облицовка внутренней части печи готовыми кирпичами шамота

Шамотные материалы считаются наиболее популярным способом для футеровки приборов отопления. Шамот представляет собой специальную глину, обожженную при максимальной температуре до 1500 градусов. После нагретый природный материал измельчают, затем изготавливают из него панели, кирпичи либо сухие смеси. Покупатели чаще выбирают шамотные материалы из-за их качества, эффективного применения и доступной стоимости.

Монтаж теплоотражающих экранов

Ставить экраны, отражающие тепловое излучение, целесообразно на стенки банных печей-каменок из металла. При использовании их в печных агрегатах другого типа низкая эффективность экранов может значить, что они были установлены неправильно. Вырабатываемое тепло не будет прогревать стены полностью и вместо этого начнет уходить в дымоходную трубу с учетом модернизации системы.

Применение обтесанного камня из натуральных горных пород

Камни из натуральных горных пород относятся к материалам класса А, чаще всего для облицовки используется песчаник, кварц или гранит. Рекомендуется использовать их для футеровки топок каминов, а не печей, поскольку эти материалы имеют низкий уровень теплопроводности и растрескиваются под воздействием сильного огня.

Использование рулонных материалов или пластин

Специальные пластины и рулонные материалы подходят для поверхностей с низкой теплопроводностью. Футеровку такого типа можно проводить во время постройки печи или в уже готовом отопительном приборе.

Покрытие стенок специальными растворами или веществами

Вещества или растворы с повышенной устойчивостью к огню наносят на внутренние поверхности стен печных топок. Это могут быть сухие смеси, из которых нужно готовить огнестойкий раствор, или термостойкая клеевая масса, используемая также для шамотной кладки и стен из кирпича.

Раствор для футеровки Карбид кремния огнеупорный Теплоотражающий экран

Клей и раствор

Огнеупорный раствор для кладки шамотного кирпича

Помимо качества и характеристик материалов на эффективность процедуры футеровки также влияет их правильная укладка с применением специальных веществ.

Раствор

Термостойкие растворы образуют на стенках топки монолитный тонкий слой, защищающий рабочую поверхность от воздействия пламени. Такому монолиту может потребоваться ремонт по мере его износа. Во время работы с раствором нужно соблюдать основные правила:

• Растворы готовят из сухих смесей корундового, муллитового или шамотного типа, которые разбавляют водой до сметанообразной консистенции. Пропорции компонентов и характеристики смесей обычно указаны на упаковке.
• Сначала слой раствора обжигают паяльной лампой или нагревают в печи до образования твердого покрытия во время обжига.
• Если футеровку проводят при помощи шамотного кирпича, швы стыковки нужно заполнять на всю высоту кладки.

Для 1 м3 кирпичной кладки обычно требуется как минимум 100 кг готового раствора из смеси любого типа.

Огнеупорный клей

Огнеупорный клей для выкладки топки

Огнеупорный клей считается более прочным компонентом, он продается в емкостях весом от 2 до 50 кг и чаще всего используется для футеровки. Перед началом работ емкость вскрывают и перемешивают до однородной массы, после наносят на поверхность, соблюдая основные правила:

• Клеевую массу наносят на увлажненную поверхность шпателем слоем не более 3 мм.
• При обмазывании клеем всей полости топки процедуру проводят слоями, соблюдая интервалы в 15 минут после каждого нанесения.
• Чтобы приклеить базальтовый картон на участки по горизонтали, состав с клеем разбавляют водой на 15% не позже чем за 12 часов до начала работы.
• Расход клея составляет от 1 до 4 кг в зависимости от структуры поверхности для обработки и толщины клеевого слоя.

Клеевая масса застывает полностью при температуре более 25 градусов в течение 24 часов, если температуры более 90 градусов – после 6 часов.

Инструкции в зависимости от материала

Слой картона между внутренним и внешним слоями кладки

Футерование стандартной или индукционной печи лучше доверить специалистам, но при наличии минимальных навыков эту процедуру можно провести самостоятельно, следуя правилам.

Кирпичная печь

При футеровке топочной камеры кирпичной печи учитывают термическое расширение материала. Между внутренним защитным и внешним стандартным слоем кладки нужно оставлять зазор в 7-10 мм или дополнять его прокладкой из картона каолинового, базальтового или асбестового типа.

Металлическая печь

Футеровка металлической печи

Процедура для печей из металла проводится так же, как и для оборудования из кирпича. Нужно учитывать, что между металлической стенкой и материалом должен обязательно оставаться зазор, компенсирующий линейное расширение. Это пространство можно заполнить базальтовой или каолиновой плитой или листами асбеста.

Твердотопливная печь

Для твердотопливных печей целесообразно проводить футеровку одним из трех доступных способов. Тяжелое футерование проводят для печей со слабым экранированием, при таком способе облицовка выполняется кладкой в два или три слоя. В случае облегченной футеровки кладка должна быть однослойной. Также существует вариант натрубного футерования, когда трубы котла обмазывают огнеупорным клеем снаружи.

Глиняная печь

Топки в глиняных печах рекомендуют обкладывать шамотным кирпичом или обмазывать пластичными огнеупорными материалами, например, мастикой или алюмосиликатным клеем. После застывания слой такого материала представляет собой плотную оболочку, защищающую стенки от перегрева.

Шамотный кирпич

Футеровку с помощью шамотного кирпича проводят, выкладывая материал в несколько рядов с наклоном и ребром со сдвигом до 1/2 длины по направлению к блоку в нижнем ряду вплоть до верха топочного отсека. Верхнюю плоскость облицовывают в последнюю очередь, укладывая кирпичи плашмя. Нужно помнить, что слой футеровки и основная кладка стенок должны соответствовать друг другу по расположению вертикальных швов.

Футеровка индукционных печей

---

ФУТЕРОВОЧНЫЕ МАССЫ ДЛЯ ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ,

МЕТОДИКА ФУТЕРОВАНИЯ ПЕЧЕЙ, ИЗНОС ФУТЕРОВКИ
И БЕЗОПАСНОСТЬ ПЛАВКИ

Carl-Johan Nybergh главный технолог концерна OY LUX AB

В последнее время под влиянием экономических, металлургических и факторов охраны труда в Европе всё шире применяются среднечастотные индукционные печи при плавке чёрных и цветных металлов, где самые большие печи для плавки бронзы достигают 80 т, для чугуна 40 т и для стали 10 т. Наблюдается также явная тенденция увеличения мощности печей на килограмм металла (кВт/кг). При плавке чугуна и стали мощность чаще всего составляет 0,5–0,8 кВт/кг.

Для проведения успешной плавки в индукционной печи в первую очередь необходимо принимать во внимание и предупреждать такие моменты, как: возможный неравномерный износ, возможное растрескивание футеровки, протечка металла на обмазку индуктора и даже индуктор.

Брызги металла также следует отнести к опасным моментам плавки в индукционных печах. Целью этой статьи является рассмотрение важнейших рисков, влияющих на проведение безопасной индукционной плавки, правильного выбора футеровочных масс, их применения, а также факторов, влияющих на преждевременный износ футеровки.

В статье приводятся ссылки на широко используемые футеровочные массы известного английского производителя — Capital Refractories Ltd, который имеет богатый опыт и специализируется на производстве футеровочных масс именно для индукционных печей.

Выбор футеровочных материалов для индукционной печи

На протяжении длительного времени в Европе для футерования индукционных печей применяются сухие футеровочные массы. Однако, при использовании сухих футеровок, важно иметь в виду, что вибрация при работе печи может спровоцировать утечку сухой массы через трещины в обмазке индуктора и жаропрочном бетоне пода печи. Применение обмазки Capital Silkote 90 позволит защитить индуктор печи.

Обмазка индуктора наносится по всей высоте печи от дна до верхнего края, включая воротник, и должна иметь гладкую поверхность.

При плавке углеродистых и низколегированных сталей обычно применяется шпинелеобразующая масса Capital Coral CXL. При плавке в большем объёме высоколигированных сталей используют массу Capital Coral SMC с повышенной стойкостью к налипанию шлака. При плавке особо точных сплавов, требующих температуры более 17200С хорошо зарекомендовала себя масса Capital Coral SXL.

При плавке чугуна обычно используют кварцитовую футеровку. Но если в одной печи наряду с чугуном необходимо иногда плавить цветные металлы и сталь, тогда обосновано применение муллитообразующей массы Capital CRL 65. Муллитовый слой препятствует налипанию металла и шлака, что увеличивает стойкость футеровки.

При необходимости проведения в одной печи плавки меди и бронзы индукционную печь также рекомендуется футеровать муллитообразующей массой Capital CRL 65. Спекающая плавка проводится чугуном.

Порядок футерования индукционной печи сухой массой

Зачастую футерование печи производится в выходные дни или в ночную смену, что обусловлено техническими особенностями производства, и в этих ситуациях консультация со специалистом не всегда возможна. Поэтому целью данного раздела является рассмотрение всех наиболее значимых этапов футерования печи с учётом потенциальных рисков.

После выбивки отработанной футеровки внутреннюю поверхность обмазки индуктора и под печи необходимо очистить щёткой или пропылесосить. По завершении необходимо произвести тщательную проверку состояния поверхности обмазки. Все обнаруженные, даже мелкие, трещинки необходимо сразу заделать массой Capital Silkote 90 таким образом, чтобы поверхность обмазки индуктора стала гладкой. Если участки поверхности ремонта небольшие, то их можно просушить с помощью электронагревателя, но если зона ремонта значительная, в этом случае свежая масса должна сама затвердеть и только потом возможна её сушка.

Обмазку индуктора нельзя сушить открытым пламенем, так как на её поверхности может остаться угольный налёт, снижающий электроизоляционные свойства обмазки и способный стать причиной электрических помех во время плавки. Если обмазка индуктора установлена правильно, то протечка металла к индуктору практически невозможна.

Следующим этапом является установка изоляционного материала миканита (Lux-однослойный или Lux-комби) на чистую сухую поверхность обмазки индуктора, начиная от дна печи и до самого верха. В верхней части печи пластины миканита перегибаются через край и закрепляются бумажным тейпом.

Пример крепления миканита бумажным тейпом.
Внимание: напротив носика миканит не следует перегибать.

Вертикальный шов миканита накладывается внахлёст с припуском 50–100 мм и также закрепляется по всей длине бумажным тейпом. Это важно для того, чтобы во время набивки сухая масса не проникала за слой миканита, так как он должен служить газонепроницаемым слоем на пути к обмазке индуктора. В последнее время чаще футеровку начинают наносить с носика печи, а только потом устанавливают миканит. В этом случае миканит напротив носика не следует перегибать, а рекомендуется оставить вертикально стоящим, чтобы образовалась цилиндрическая поверхность. Таким образом небольшое вероятное движение футеровки в вертикальном направлении не приподнимет футеровку носика и не вызовет трещин в районе стыка сухой и пластичной массы. Если же возникнет шов между стенкой и носиком, который будет хорошо виден сверху, его можно заделать перед плавкой ремонтной массой Capital Caprax D 11. После завершения футеровочных работ оставшийся напротив носика вертикальный участок миканита срезается.

При установке шаблона важно, чтобы центральная ось шаблона совпадала с центральной осью печи. На всей поверхности шаблона должны быть равномерно сделаны отверстия диаметром 2 мм для облегчения удаления влаги.

Не рекомендуется высыпать сухую футеровку в печь непосредственно из мешков во избежание попадания вместе с массой обрывков бумажных мешков. Лучше предварительно высыпать массу на чистый вспомогательный настил, перемешать и удостовериться, в том, что в ней нет остатков упаковки и только затем засыпать в печь

Сухая масса засыпается в печь небольшими партиями и каждый слой тщательно уплотняется. На дне печи массу лучше всего уплотнять с помощью вибратора с плоской насадкой. После уплотнения одного слоя и перед засыпкой следующего на поверхности уплотнённой массы необходимо проделать отверстия с помощью так называемого «трезубца» . Эти действия очень важны, так как препятствуют образованию воздушных пробок и появлению чётких линий стыков слоёв массы. Набивку стенок печи можно производить вручную, но лучше всего уплотнение футеровки происходит с использованием пневматического вращающегося вибратора Capital.

Пневматический вращающийся вибратор Capital

Для набивки воротника печи можно использовать готовую пластичную массу Capital Capram 70. Этой же массой футеруется и носик печи. Очень важно правильно сделать стык сухой массы и пластичной. Вручную размятую массу Capram 70 необходимо распределить по поверхности сухой массы и попытаться вдавить её во внутрь сухой массы, особенно в местах проколов так, чтобы массы смешались между собой прибл. слоем в 20–30 мм. Затем футерование продолжается доверху только пластичной массой Capram 70. Стык двух масс должен располагаться на 20–30 мм выше максимально возможного уровня зеркала расплава в печи при плавке и спекании. После укладки пластичной массы по всей поверхности воротника и краям носика необходимо сделать вертикальные наколы для облегчения удаления влаги.

Пластичная масса Capital Capram 70 также очень хорошо подходит для футеровки ковшей.

К процессу сушки футеровки необходимо относиться с должным вниманием. Для наиболее эффективного удаления влаги из футеровки очень важен постепенный, медленный разогрев печи до температуры 8000С с максимальной скоростью 2000С/ч. Лом или чушка для спекающей плавки должны быть сухими, свободными от ржавчины и грязи.

Однако существует метод спекания муллито- и шпинелеобразующих масс, с использованием уже готового расплава металла. В этом случае рекомендуется в начале процесса (с целью защиты дна шаблона) уложить 10-15% чушек или лома, после чего начать постепенный разогрев печи со скоростью 2000С/ч до достижения температуры 8000С. И только затем заливается сразу всё запланированное количество расплава. После завершения спекающей плавки хорошо сразу провести две или три плавки подряд для укрепления футеровки перед её остыванием.

Металлургические явления, возникающие при спекающей плавке

При высокой температуре пары влаги, выделяющиеся из футеровки и металлолома, могут разлагаться на водород (Н) и кислород (О). Маленькие и лёгкие атомы водорода проходят к поверхности расплава, где образуют соединения с воздухом и иногда возникает пламя синего цвета. Кислород, в свою очередь, являясь активным газом, вступает в реакцию с марганцем и кремнием, образуя стекловидный шлак, а также с углеродом, образуя оксид углерода.

Оксид углерода устойчив при высоких температурах и свободно проникает сквозь футеровку в её более холодные слои. При охлаждении до температуры ниже 5000С оксид углерода вступает в реакцию с железом или его оксидами с выделением углерода или углекислого газа. Чистый углерод способен осаждаться на обмазке индуктора и проникать в её трещины, вызывая электрическую дугу и другие электрические помехи. Поэтому очень важным является применение при футеровании печи изоляционного миканита, который предотвращает проникновение углерода к обмазке индуктора и далее — к индуктору. Более тщательная сушка футеровочной массы при спекании влияет на уменьшение образования оксида углерода. В состав футеровочной массы входят небольшие количества железа и его оксида, которые, являясь катализаторами начала реакции распада оксида углерода, сами практически не исчезают.

Восстановление кремния, содержащегося в футеровочной массе при проведении спекающей плавки возможно, как при использовании кварцитовых, так и муллитообразующих масс. В обоих случаях реакция протекает одинаково. Углерод, содержащийся в расплаве, вступает в реакцию с оксидом или силикатом кремния, в результате чего в расплав выделяется кремний и оксид углерода. Лучшим способом против растворения кремния является выбор для спекающей плавки лома с достаточно высоким содержанием кремния, выше 1,5%.

Металлургические особенности при плавке

При плавке чугуна необходимо с особым вниманием отнестись к порядку закладки лома. На этапе появления начального расплава содержание кремния в нём не должно быть низким. Обычно на дно кладут чугунные чушки и затем сверху -низкоуглеродистый низколегированный стальной лом. Если в чугунных чушках содержится недостаточное количество кремния, то на них кладут кремнесодержащий лом, а уже только затем стальной. Такой метод даёт уверенность, что содержание кремния в начальном расплаве достаточно, чтобы воспрепятствовать выделению оксида кремния.

Магний попадает в расплав из лома высокопрочного чугуна. Магний и сульфид магния, также как и углерод, вступая в реакцию с оксидом кремния, образуют свободный кремний. Чем больше остаточного магния содержится в ломе высокопрочного чугуна, тем больше опасность выделения кремния из футеровки, что ведёт к неравномерному износу футеровки, так называемой слоновьей ноги. Чтобы этого не произошло лом, содержащий магний нужно добавлять в печь на как можно более поздней стадии.

В последнее время металлолом часто содержит цинк, а его низкая температура плавления 4200С и испарения 9070С создают не только технологические трудности, но и проблемы в области безопасности и охраны труда. Следует учитывать, что цинк легко проникает в трещины футеровки и только слой миканита и обмазка способны стать защитой индуктора. Воспрепятствовать проникновению цинка способна муллитообразующая масса Capital CRL 65, либо кварцитовая масса с высоким содержанием оксида бора. Рекомендуется также не закладывать в печь цинкосодержащий лом до того, как футеровка разогреется докрасна.

Давление пара цинка при температуре 9920С составляет 2 бара, а при 12770С -примерно 20 бар. При высоком содержании цинка и высокой скорости нагрева печи начинается сильное кипение металла, в результате чего брызги летят через края печи, нанося повреждения печи и создавая опасность для обслуживающего персонала (цинковый пар вызывает воспаление и, хотя оно проходящее, вызывает неприятные ощущения). Во избежание вышеуказанной ситуации рекомендуется цинкосодержащий лом положить в пустую печь на чушки, тогда цинк в основной своей массе успеет окислиться ещё до попадания в расплав. Окисленный или перешедший в пар цинк выделяется в виде белой пыли, соответственно, цинкосодержащий лом не следует плавить без эффективной системы вентиляции. Но в любом случае необходимо стремиться препятствовать попаданию цинка в расплав.

Сера появляется в металле из лома или сопровождающих его загрязнений. К примеру, серу содержат многие смазочные масла, которые распадаются при высоких температурах с образованием оксида серы (SО). В свою очередь, оксид серы гидролизуется под воздействием влаги и образует очень едкие пары серной кислоты. Если не использовать изоляционный миканит, то эти пары могут проникнуть к обмазке индуктора и разрушить её. В результате проникновения паров серной кислоты через образовавшиеся трещины свободно проникнет углерод, способный создавать электрические помехи, а в некоторых случаях — электрическую дугу.

Проникновение металла в футеровку

Кислород попадает в расплав металла из влаги, испаряющейся из футеровочной массы или металлолома. Растворённый кислород реагирует не только с углеродом, но и со многими металлами, образуя различные шлаки. Некоторые из них увлажняют футеровку, налипают на её поверхность и проникают внутрь. Кроме того шлаки могут влиять на снижение поверхностного натяжения металла, в результате чего металл проникает в мелкие поры футеровки. Хорошо спечённая масса наилучшим образом отражает проникновение металла, в то время как при плохо спечённой массе или во время процесса спекания поверхность футеровки не столь надёжна. Таким образом, предварительная просушка металлолома имеет большое значение с точки зрения металлургического процесса и охраны труда. Но на практике сушка не всегда возможна, поэтому во время плавки рекомендуется держать печь полностью заполненной ломом.

Учитывая тот факт, что металл также может проникать в футеровку через незаметные мелкие трещины, поэтому холодный запуск должен всегда производиться очень медленно, чтобы имеющиеся трещинки, возникшие в футеровке, успели срастись ещё до появления в печи расплава. Это правило особо важно соблюдать при плавке бронз, содержащих олово или свинец. Рекомендуется перед холодным стартом заделать большие трещины ремонтной массой Capital Caprax D11.

Разница температур в печи

При добавке в расплав печи больших кусков металла, которые всегда остаются на поверхности, совершенно очевидно, что температура расплава в верхней части печи ниже, чем в нижней. Такая же ситуация имеет место, когда верхний уровень зеркала металла находится выше уровня верхнего витка индуктора. С учётом того, что на практике замер температуры расплава производится в верхней части печи, а внизу температура всегда выше, можно ожидать преждевременного износа футеровки в нижней части печи.

Аргоновая продувка во время плавки стали и медных сплавов

Метод продувки аргоном на протяжении всего процесса плавки получил широкое распространение при индукционной плавке стали и медных сплавов. Английская компания Capital Refractories разработала для этого специальную технологию.

Влияние продувки аргоном при плавке стали

Аргоновая продувка сразу выносит на поверхность образовавшиеся частицы шлака, что позволяет содержать футеровку в более чистом состоянии, чем без продувки и тем самым существенно увеличивает срок службы футеровки. Дополнительно продувка оказывает положительное влияние на чистоту стали, поэтому метод получил распространение, как на малые печи точного литья, так и на большие печи.

Зависание металлолома

Предотвратить зависание особенно крупных кусков металлолома в индукционной печи является довольно трудной задачей. Зависание лома приводит к повреждению футеровки и созданию опасных ситуаций. К примеру, температура расплава в печи быстро растёт, так как зависший холодный лом не может попасть в расплав, для его охлаждения. В этой ситуации расплавку зависшего металла может облегчить конструкция печи, позволяющая произвести её наклон при работе на полной мощности.

Зависанием называют ситуацию, когда лом образует неподвижный мост в верхней части печи, не способный попасть в низ печи для охлаждения находящегося там расплава. Воздушная прослойка между расплавом и мостом служит изоляцией. И если вовремя не выключить печь, то возникает эффект «скороварки» с сильным перегревом расплава и футеровки в её нижней части.

Проблему зависания можно решить, наклонив печь под углом в 45, после чего в месте соприкосновения расплава с мостом образуется отверстие, через которое можно добавлять мелкий лом и продолжать плавку в наклонном положении, пока уровень расплава не достигнет моста. Затем печь можно перевести в вертикальное положение.

Влажный металлолом

Всё же самый большой риск в индукционной плавке связан с влажным металлоломом. В брикетированном ломе, пористых чушках, обрезках труб с заглушками может содержаться влага, а зачастую и вода со льдом, который попадает под расплав, не успевая испариться. Вследствие этого металл в печи начинает фонтанировать, что создаёт опасные ситуации для персонала и производства. На конечной стадии загрузки лома, когда в печи уже появился металл и медленного предварительного нагрева лома уже не происходит, необходимо соблюдать осторожность и добавлять только сухой лом. Добавляемые в печь ферросплавы, модификаторы и науглераживатели должны быть также сухими. Это же требование относится и к аппаратуре для замера температуры металла в печи. Важно, чтобы вокруг печи не было посторонних и лишних предметов, которые бы препятствовали в случае необходимости быстрой эвакуации персонала. Вблизи печи должен находиться только минимальный состав персонала в защитной спецодежде.

Аварийный слив металла

В результате падения напряжения могут возникать ситуации, когда необходимо быстро слить металл из печи. Поэтому перед печью всегда должен быть предусмотрен сухой приямок для аварийного слива металла, а также возможность ручного наклона печи для малых печей и гидравлического наклона для больших печей. Рекомендуется время от времени проводить тренинги по аварийному сливу металла, к примеру, в условиях темноты, искусственно создавая ситуацию полного отключения электричества.

В заключение

На сегодняшний день существует ещё довольно много различных модификаций индукционных печей, не имеющих надёжной системы замера тока утечки в землю, хотя эти данные являются существенно важными, так как повышенный показатель утечки говорит о том, что в системе не всё в порядке. Большинство индукционных печей нового поколения автоматически прекратят работу, если значение тока утечки превышает определённое заданное значение мА.

Механизм выталкивания отработанной футеровки печей нового поколения даёт возможность исследования состояния выбитой футеровки. После выбивки толщина неспечённого слоя сухой массы по всей площади должна быть не менее 2 см, а на больших печах и более. Этот факт важен для создания преграды прохождения металла к обмазке индуктора.

Стойкость футеровки при идеальных условиях с использованием масс Capital Refractories можно предсказать. При использовании чистого лома и безошибочного ведения плавки чугуна, меди и бронзы футеровка может простоять более 400 плавок, для стали этот показатель — более 100 плавок. Но так как реальность всё же далека от идеала, на практике замена футеровки происходит несколько чаще. Сигналом к своевременной замене футеровки должно служить уменьшение её толщины на 30–40% от первоначальной. Таким образом, неукоснительно соблюдая технологию проведения футерования печи и ведения плавки, можно избежать преждевременной замены футеровки, а также опасных ситуаций в течение плавки.

Детальная техническая информация и рекомендации по применению футеровочных материалов производителя Capital Refractories Ltd на русском языке находится на сайте www. lux-spb.ru (официальный представитель).

ФУТЕРОВКА ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧЕЙ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРЕМНЕЗЕМНОЙ НАБОРНОЙ МАССЫ В ИНДУКЦИОННЫХ ПЕЧАХ

ВВЕДЕНИЕ:

Футеровка является важной частью индукционной печи. Производительность печи напрямую связана с производительностью футеровки. Стабилизированная футеровка обеспечивает плавную работу печи, оптимальную производительность и лучший металлургический контроль. Метод футеровки, наиболее подходящий для конкретного литейного производства, будет зависеть от мощности и конструкции печи, расплавляемого металла и выхода и т. д. Для успешного и последовательного мониторинга практики футеровки

Важны следующие параметры.

— Использование подходящего материала для облицовки

— Тщательная и систематическая практика облицовки.

 — Стабильность (рисунок) в рабочих условиях.

ТРЕБОВАНИЯ К ФУТЕРОВКЕ:

Важные аспекты огнеупорной футеровки для удовлетворительного срока службы футеровки перечислены как.

 — тепловые характеристики, которые он должен выдерживать напряжения, возникающие при термических циклах в процессе эксплуатации

 — химически инертный по отношению к расплавляемому металлу.

— Прочность конструкции в условиях эксплуатации.

— Высокая стойкость к эрозии.

–Простота установки.

 — Ремонтопригодность.

–Легкость стука.

–Экономика.

Таким образом, очень трудно судить о пригодности конкретной футеровки при различных условиях, таких как рабочая температура, расплавленный металл, образование шлака и мощность печи. Химическая инертность к расплавленному металлу может быть достигнута путем использования кислотной футеровки для кислого шлака и основной футеровки для основных шлаков.

ТИПЫ НАБОРНОЙ МАССЫ

Различные типы набивной массы, начиная с

(A) Кислотной

(B) Основной

(C) Нейтральной

Футеровка бывает кислотной, основной и нейтральной в зависимости от ее Химическая природа образующихся при этом шлаков. Кремнеземные массы кислые; глинозем является нейтральной массой, а магнетит является основной массой. Типичные свойства трех обычно используемых огнеупорных материалов перечислены в таблице 1, а их характеристики расширения приведены на рис. 1.

                                

КРЕМНЕЗЕМНАЯ НАБОРНАЯ МАССА

 Из трех обсуждаемых типов набивной массы наиболее часто используемым футеровочным материалом для индукционной плавки является набивная смесь из кремнезема высокой чистоты. Поскольку он предлагает следующие преимущества.

–На торце, контактирующем с жидким металлом, имеется плотный спеченный слой, где герметичность жидкого металла вполне идеальна.

–Теплопроводность ниже, чем у других огнеупоров, поэтому тепловые потери меньше, чем у любого другого вида огнеупоров.

— Хорошая устойчивость к изменению температуры.

— Низкая стоимость футеровки печи.

— Короткое время нагрева и спекания за счет сухой подготовки масс.

 –Цена очень привлекательна по сравнению с другими.

Кремнеземная набивная масса может безопасно использоваться при рабочей температуре до 1600°C. Она очень мало расширяется, поэтому превосходит глинозем и магнезию по стойкости к тепловым ударам. Во-вторых, его стоимость очень низкая по сравнению с глиноземом и магнезией. Силикаты обычно используются обычные сорта железа серого, пластичного и ковкого. Он также используется для плавки углеродистых сталей с содержанием углерода выше 0,1% и сплавов железа, таких как никель-резист и хромистое железо. Контроль температуры очень важен для удовлетворительного срока службы футеровки. Кремнезем можно использовать для плавки меди и медных сплавов, в том числе мельхиоров, с изменением количества добавок связующего. Для плавления латуни футеровка из кремнезема является «идеальным» выбором. Выход латуни составляет более тонны на килограмм израсходованного кремнезема.

Кремнезем (SIO2), используемый в качестве футеровки, имеет кислую природу. Он используется в порошкообразных кондонах. Химический анализ приведен в табл. 2

. Его получают путем дробления и сортировки кварцита хорошего качества, имеющего очень высокую чистоту. Присутствующие примеси будут производить непредсказуемое и большее количество жидкой фазы при высокой температуре, тем самым снижая химическую и механическую стойкость футеровки. Силикагель высокой чистоты увеличивает срок службы футеровки. Это также приводит к значительной однородности физических свойств. Более компактная футеровка обеспечивает большую прочность и срок службы. Плотность (плотность упаковки) зависит от гранулометрического состава набивной массы. Он должен быть таким, чтобы между частицами образовывалось наименьшее открытое пространство. Типичные гранулометрические составы товарной кремнеземной набивной массы приведены в Таблице-3.

Особое внимание следует уделять доле штрафов в пределах определенного допуска. Он оказывает неблагоприятное влияние на эксплуатационные характеристики футеровки, если присутствует в большем количестве, чем требуется. Так как в реакции спекания в основном принимают участие мельчайшие частицы.

КИСЛОТНАЯ НАБОРНАЯ МАССА имеет три категории:

1. Марка M1 Подходит для печи емкостью до 1,5 тонны.

2. Марка M2  Подходит для печи емкостью от 2 до 3 тонн.

3. Марка M3 Подходит для печи емкостью 5 тонн. (http://www.orexindia.com/)

СВЯЗУЮЩИЙ/СПЕКАТЕЛЬНЫЙ АГЕНТ:

Связующий добавляется для того, чтобы огнеупорная футеровка тигля, образованная кремнеземной массой, должна спекаться при нагреве и набирать прочность раньше расплавленного металла. взимается. Борная кислота смешивается в качестве связующего. Оксид бора вступает в реакцию с частицами кремнезема с образованием стекловидной фазы с низкой температурой плавления, которая заполняет промежуточные отверстия между зернами кварца. Выбор правильного количества борной кислоты очень важен для оптимального срока службы футеровки. Это зависит от: —

— Температура ванны расплавленного металла.

— химический состав кварцитовой массы.

–Толщина стенки тигля.

На рис. 2 показано типичное количество борной кислоты, используемой для различных рабочих температур.

ПРОЦЕСС НАБОРКИ:

 Смешивание массы

— Определите необходимое количество набивной массы, точное количество будет зависеть от конструкции печи.

— Расчет необходимого количества борной кислоты (рис. 2)

— Предварительно нагрейте массу в лотке из листа до 120°C партиями по 50 кг. Так, чтобы удалить следы влаги.

— Переложите на поддоны для охлаждения и охладите до 50°C.

 — Добавьте точно взвешенное количество борной кислоты, просеяв его через сито с размером ячеек 0,20 мм.

 — Тщательно перемешайте вручную.

–Проверьте смешанную партию на предмет равномерного смешивания борной кислоты.

ИСПЫТАНИЕ:

Вручную, взяв небольшое количество массы, сделайте густую водную суспензию и окуните в нее ph-бумагу. О наличии борной кислоты сообщит тел. менее 7. Проведите такие тесты, взяв по 3 образца из каждой партии из разных мест в лотке (Используйте дистиллированную воду)

ФУТЕРОВКА КАТУШКА

— Медный змеевик с водяным охлаждением покрыт огнеупорным раствором и хорошо высушен перед началом футеровки.

–Толстые асбестовые листы укладываются слоем вокруг, футеровка рулона.

НАБИВКА ТИГЛА:

–Дно печи утрамбовывается с помощью инструментов с плоской головкой для первых 2 слоев толщиной 60-20 мм, а последующие слои попеременно утрамбовываются инструментами с шипами и плоской головкой. Трамбовочные инструменты показаны на рис. 3

–Дно на 10 мм выше требуемой высоты, а лишняя масса удаляется равномерно. Проверьте уровень.

 — Металлический каркас, должным образом очищенный снаружи, затем размещается идеально концентрично с катушками и удерживается в этом положении деревянными распорками. Держите тяжелый груз внутри первого, чтобы сопротивляться его подъему при дальнейшем трамбовании.

 — Угловое пространство между асбестовым листом и шпангоутом утрамбовывается слоями по 50–60 мм с помощью инструментов с шипами и плоской головкой сверху. Совет: НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ЗАТУПАННЫЕ И ИЗНОШЕННЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ. Это может привести к плохому уплотнению.

 –Продолжайте утрамбовку до зазора 100 мм от верха.

 — Нанесите тонкий слой раствора силиката натрия поверх тигля с набивкой из кремнезема перед набивкой смеси.

 –Для топпинговой смеси добавьте разбавленный раствор силиката натрия к кремнеземной массе.

 — Сформируйте носик из той же смеси для начинки.

 — Пневматические трамбовки/электрические вибраторы могут использоваться в больших печах для формирования тиглей.

СПЕКАНИЕ ПЕЧИ В ТИГЛЕ

ИНДУКТИВНОЕ СПЕКАНИЕ

— Печь заполняется до верхнего края змеевика с уходом за стартовым блоком по центру для печи сетевой частоты, в то время как тяжелые отходы для печей средней частоты.

 –Электропитание должно регулироваться путем включения нижнего отвода трансформатора, продолжайте включать и выключать питание с интервалом в несколько минут, чтобы темп. Подъем 100°С час достигается для печей производительностью до 6 т и 50°С/час для больших печей с толстой футеровкой. — Это повышение температуры отслеживается примерно до 800°C.

–После 800°С мощность повышают и со скоростью около 150°С/час продолжают нагрев до расплавления аглошихты.

 –Для измерения температуры хромель/алюмель используются термопары.

–Поскольку шихта медленно плавится, твердый металл загружается для получения полной ванны печи. Температуру поддерживают низкой в ​​течение всего плавления за счет постоянного добавления.

–Как только печь заполняется жидким металлом, мощность увеличивается для достижения температуры спекания.

 — Конечная температура металла должна быть повышена до прибл. на 30-50°С выше нормальной рабочей температуры и выдерживают при этой температуре в течение часа для стабилизации температуры огнеупорной футеровки, а также наплавляют достаточную толщину огнеупора, чтобы выдержать физические удары тигля.

 – Печь нельзя выводить из эксплуатации или охлаждать до температуры ниже 1000°C в течение первых 4 дней работы, насколько это возможно.

РЕМОНТ ФУТЕРОВКИ:

В процессе эксплуатации футеровка печи подвергается различного рода термическим воздействиям, механическим нагрузкам и реакциям металла футеровки. В результате происходит износ футеровки (рис.4). Обобщены следующие несколько способов ремонта футеровки в зависимости от характера износа.

ТРЕЩИНЫ:

Часто после остывания на поверхности футеровки видны мелкие волосовидные трещины. При охлаждении футеровка сжимается, и когда она не может выдержать сжимающих напряжений, в ней образуются небольшие трещины, что приводит к снятию напряжений. Однако трещины такого рода закрываются при нагреве печи. Не рекомендуется менять отверстия или мелкие металлические частицы, которые могут попасть в трещину и помешать самозамыканию.

ЛОКАЛИЗОВАННЫЙ ИЗНОС: Любой небольшой локальный сломанный или изношенный участок футеровки печи можно легко залатать с помощью огнеупора, твердеющего на воздухе, который следует затирать под давлением. Открытая поверхность заплатки оставляется для отвода влаги.

ЭРОЗИЯ ДНИЩА:

Это можно исправить, насыпав футеровочный материал на эрозионный участок и утрамбовав его плоским молотком для устранения незначительного износа дна.

ЭРОЗИЯ БОКОВЫХ СТЕН:

 Изношенную часть печи можно отремонтировать, используя сухую монолитную футеровку за формирователем детали. Первый должен быть немного меньше исходного диаметра футеровки.

ЭРОЗИЯ ШЛАКОВОЙ ЛИНИИ:

Канавки, образованные на уровне шлака в печи, могут быть отремонтированы либо в пустой печи путем нанесения кремнеземной набивной массы, аналогичной описанной при локальном износе. Это также может быть выполнено при работающей печи. Поддерживайте уровень металла в месте ремонта. Шлак удаляется, а рыхлая монолитная масса подается в топку движением ванны, масса подтягивается к боковым стенкам и прилипает к стенке.

НЕИСПРАВНОСТИ ФУТБОЛКИ И ИХ ПРИЧИНЫ:

Срок службы печи, футерованной кремнеземом, спеченной и готовой к использованию, во многом зависит от практики футеровки и условий работы печи. В то время как обычно устанавливается непостоянный срок службы футеровки. Во многих случаях приходится сталкиваться с внезапным выходом из строя футеровки. Факторы, которые вызывают проблемы с футеровкой, перечислены ниже.

— Гранулометрический состав массы.

— Неравномерное распределение связующего.

 — перегрев расплавленной ванны.

–Проникновение металла.

 — Металл с минимальным содержанием шлака, обеспечивающий минимальную эрозию на линии шлака.

— Потеря огнеупорного порошка.

— Трещины на границе раздела покрытия/футеровки

Достижение эффективности футеровки печи | Управление литейным производством и технологии

ИК-камера обнаруживает горячие точки или другие проблемы с футеровкой печи.

Материал для ремонта футеровки печи можно закачивать снаружи, чтобы заполнить горячую точку и охладить определенную область.

Эффективная футеровка печи необходима для снижения общих затрат на техническое обслуживание и обеспечения бесперебойной работы оборудования без необоснованных потерь доходов из-за простоев. Следуйте этим советам, чтобы ваша печь работала эффективно.

Совет 1. Оцените футеровку печи с помощью ИК-термографии — Инфракрасное (ИК) термографическое сканирование необходимо для оценки качества футеровки печи. Качество футеровки имеет решающее значение для защиты стали от избыточного тепла и ограничения потерь тепла, а также для повышения общей эффективности печи. Как правило, сканирование включает в себя наведение ИК-камеры на несколько точек на кожухе печи для анализа температуры наружного воздуха и выявления горячих точек, где происходит утечка тепла или возникают проблемы с конструкцией, которые могут быть незаметны снаружи. Это особая проблема с окрашенной поверхностью.

Очевидно, что сканирование снаружи имеет большое значение, поскольку печной агрегат может продолжать работать. Во многих случаях специально обученные прикладные инженеры проводят инфракрасное изображение, анализируют ИК-сканы и дают рекомендации по наиболее подходящим вариантам ремонта.

Совет 2. Воспользуйтесь текущим ремонтом в режиме онлайн — В зависимости от температуры печи, сложности доступа к определенной области или размера точки перегрева по возможности проводите ремонт в режиме онлайн. Большинство менеджеров по техническому обслуживанию предпочитают вариант онлайн-ремонта, поскольку он надежен, быстр и экономичен. В конце концов, если устройство производит и приносит доход, его ремонт, когда он подключен к сети, позволит избежать потери дохода, в том числе потерь из-за необходимости отключения других подключенных устройств.

Например, если ИК-сканирование указывает на то, что рекомендуется ремонт в режиме реального времени, перекачиваемая изоляция Superwool или Kaowool компании Morgan Thermal Ceramics может быть закачана снаружи печи, заполняя трещины и пустоты, вызванные износом изоляции. Подобные продукты эффективны для повышения эффективности теплоизоляции за трубами котлов в боковых стенках, уплотнениях и полах, а также для ремонта печей, печей и технологического оборудования. При традиционном ремонте печь должна быть остановлена ​​и охлаждена до тех пор, пока обслуживающий персонал не сможет безопасно войти и отремонтировать футеровку волокнистыми подушками, перекачиваемыми или монолитными огнеупорами.

Совет 3. Выберите правильный материал для реконструкции печи — Когда ИК-сканирование показывает, что проблемная область слишком велика для оперативного ремонта, установка должна быть остановлена ​​для замены футеровки печи или технологического нагревателя. Выбор материала имеет решающее значение для успешной реконструкции печи, которая повысит эффективность и надежность, а также снизит затраты на техническое обслуживание. Свойства материала, включая твердость, плотность, механическое сопротивление или коэффициент изоляции, могут варьироваться в зависимости от области применения печи. Чтобы выбрать подходящий материал для вашей установки, используйте программу анализа теплового потока, в которую можно ввести конкретные значения температуры и коэффициенты использования, чтобы получить информацию о соответствующем применении продукта.

Имейте в виду, что многие устройства имеют изоляцию старого образца; поскольку в настоящее время в продаже имеется так много новых и более эффективных типов изоляции, подумайте об обновлении выбора материала при перекладке печи. Например, волокно Superwool Plus от Morgan Thermal Ceramics имеет на 20 % более низкую теплопроводность, чем конкурирующие изоляционные материалы, и в результате оно на 17 % более энергоэффективно, чем традиционное огнеупорное керамическое волокно (RCF) и любой другой силикат щелочноземельного металла (AES). ) утеплители. Усовершенствованный производственный контроль MTC позволяет разрабатывать продукт с максимальным содержанием волокна. Его низкая биостойкость также делает его хорошей заменой для тех растений, которые хотят отказаться от изоляции RCF.

Совет 4. Тщательно продумайте технический проект — После выбора подходящих материалов убедитесь, что технический проект подходит. Проектирование особенно важно для обеспечения максимально возможного срока службы новой футеровки печи. Убедитесь, что материалы имеют достаточно шипов, чтобы удерживать их на месте, и достаточно соединений для расширения или усадки. Например, если вы установите кирпичную футеровку без надлежащих компенсационных швов, кирпич может фактически вырасти и начать отталкивать всю футеровку от стенки печи.

Совет 5. Правильная установка — ключ к успеху — Убедитесь, что установка материала футеровки печи выполнена правильно, а рабочие, выполняющие эту работу, обладают необходимыми навыками для выполнения этой задачи. Доступно большое разнообразие продуктов, и каждый из них имеет различные требования к установке. Например, в случае с бетонными изделиями, если бетон не смешать с нужным количеством воды при надлежащей температуре, материал не будет развиваться, его будет трудно укладывать, и он не достигнет ожидаемых свойств.