Mit der weit verbreiteten Anwendung von Induktionsöfen in der Gießereiindustrie wurde auch der Einsatz von Auskleidungsmaterialien auf eine harte Probe gestellt. Bei der Verwendung von Induktionsofen-Auskleidungsmaterialien treten häufig Probleme wie Risse, Abblättern, lokale oder allgemeine starke Erosion und Infiltration von flüssigem Metall auf, die den normalen Gebrauch der Auskleidung beeinträchtigen. In schweren Fällen kann es sogar zu Sicherheitsunfällen kommen. Aus diesem Grund werden einige häufig auftretende Probleme von Induktionsofenauskleidungen auf ihre Ursachen untersucht.
Häufige Probleme, Ursachenanalyse und Lösungen
Ob saure, alkalische oder neutrale Auskleidung, Risse sind das häufigste Problem von Induktionsöfen. Es gibt drei Formen von Rissen in der Auskleidung von Induktionsöfen: Längs-, Quer- und unregelmäßige Risse. Wenn die Hochtemperaturauskleidung schnell abkühlt, kann es aufgrund der thermischen Ausdehnung und Kontraktion zu Rissen kommen. Diese Art von Riss ist im Allgemeinen längs verlaufend. Längsrisse von weniger als 2 mm können durch die Anwendung des richtigen Kaltofen-Startverfahrens geheilt werden. Wenn der Riss größer als 2 mm ist, muss er mit entsprechenden Reparaturmaterialien repariert werden.
Die Ursachen für Querrisse in der Ofenauskleidung sind vielfältig. Dies kann auf falsche Ofenkonstruktionsmethoden zurückzuführen sein, die zu einer Materialschichtung führen. oder weil an der Ofenmündung kein Kühlwasser für die Hinterauskleidung vorhanden war, sinterte sie während des Betriebs, was nach dem Abkühlen zu Schrumpfung und Spannung der Ofenauskleidung führte, was zu Querrissen führte. Darüber hinaus ist der Temperaturunterschied zwischen Ober- und Unterteil des Ofens zu groß und die Legierungsflüssigkeit wird nach dem Stoppen des Ofens nicht ausgegossen, was ebenfalls zu Querrissen führen kann. Querrisse lassen sich bei Kaltstart des Ofens nur schwer heilen und müssen repariert werden. Beim Schmelzen im Induktionsofen kann es durch mechanische Einwirkungen auf die Auskleidung während der Beschickung zu unregelmäßigen Rissen in den betroffenen Teilen kommen. Wenn außerdem beim Ofenbau Verunreinigungen in das Auskleidungsmaterial eingebracht werden, kommt es nach der Nutzung ebenfalls zu unregelmäßigen Rissen. Diese Art von Riss ist sehr gefährlich. In schweren Fällen kann es sogar zum Austreten von flüssigem Metall kommen und den Ofenkörper beschädigen.
Abplatzungen
Im frühen Stadium des Sinterns der neuen Auskleidung ist die Sinterschicht sehr dünn. Wenn ein großes Ladungsstück darauf trifft, kann sich die Auskleidung leicht ablösen. Besonders schwerwiegend ist diese Situation beim ersten Ofenbacken. Wenn in der mittleren und späten Nutzungsphase der Ofenauskleidung die Sinterschicht der Ofenauskleidung von flüssigem Metall infiltriert wird und sich verschlechtert, ist der Unterschied in den Wärmeausdehnungskoeffizienten innen und außen zu groß und sie löst sich auch ab erhitzt.
Infiltration von flüssigem Metall
Das Eindringen von flüssigem Metall in die Ofenauskleidung ist vor allem darauf zurückzuführen, dass die Ofenauskleidung nicht dicht genug ist, was mit der Bauqualität zusammenhängt. Bei der sauren Ofenauskleidung ist die Aufheizgeschwindigkeit vor 870 Grad für das erste Ofenbacken zu hoch, und die Quarzphase wurde nicht rechtzeitig vollständig in Tridymit umgewandelt. Während des Schmelzprozesses geht die Erzeugung von flüssigem Metall mit einer Volumenausdehnung einher, die durch die Umwandlung der Quarzphase in Cristobalit verursacht wird, und die Struktur ist locker, wodurch das feuerfeste Material der Ofenauskleidung sehr leicht infiltriert werden kann. Beim Schmelzen von Nichteisenmetallen mit niedrigem Schmelzpunkt kann es vorkommen, dass die Ofenauskleidung vor dem Sintermetall geschmolzen ist, was auch direkt dazu führt, dass flüssiges Metall in die Ofenauskleidung eindringt. Durch den Einsatz vernünftiger Konstruktions- und Ofenbacktechnik werden solche Situationen weitestgehend vermieden.
Erosion des mittleren und unteren Teils der Ofenauskleidung
Während des Einsatzes des Induktionsofens führt die unangemessene Reihenfolge der Zugabe der Ladung und des Ladungsgerüsts während des Schmelzprozesses dazu, dass die Temperatur im mittleren und unteren Teil des Ofens zu hoch ist, was zum Auftreten einer flüssigen Phase im Ofen führt Auskleidungsmaterial, das durch das Auswaschen von flüssigem Hochtemperaturmetall stark erodiert wird. Darüber hinaus kann diese Situation auch auftreten, wenn die Bodenauskleidung während des Ofenbauprozesses nicht fest verknotet wird und die Festigkeit der Auskleidung nicht ausreicht.
Gesamterosion der Auskleidung
Die Gesamterosion der Induktionsofenauskleidung setzt sich aus drei Hauptfaktoren zusammen: dem normalen Verschleiß des Auskleidungsmaterials, der durch die Reibung verursacht wird, die durch das elektromagnetische Rühren des inneren flüssigen Metalls entsteht, der Reaktion zwischen bestimmten Legierungsbestandteilen und feuerfesten Materialien und der Erosion der feuerfesten Materialien, die durch die Schlacke während des Schmelzprozesses entstehen. Für die saure Auskleidung, die bei der Eisenherstellung verwendet wird: SiO2+C→SiO(g)+CO(g) Diese Reaktion ist die Summe einer Reihe komplexer Redoxreaktionen. Bei Normaldruck beträgt die anfängliche Reaktionstemperatur 1481 Grad. Wenn die Temperatur im Ofen diese Temperatur überschreitet, ist diese Reaktion einer der Hauptfaktoren für den Verbrauch der Auskleidung. Die Reaktion zwischen Schlacke und feuerfesten Materialien ist sehr komplex und auch ein wichtiger Faktor für die Verkürzung der Lebensdauer der Ofenauskleidung beim Schmelzen einiger Speziallegierungen. Saure Auskleidungsmaterialien eignen sich zum Schmelzen von Eisen, Kupfer und anderen Metallen mit sauren oder neutralen Schlacken; alkalische Auskleidungsmaterialien werden zum Schmelzen von Metallen mit alkalischen Schlacken wie Manganstahl verwendet; Neutrale Auskleidungsmaterialien eignen sich für große Öfen zum Schmelzen von Sonderstahlsorten. Nur durch die Auswahl geeigneter feuerfester Materialien entsprechend den unterschiedlichen Ofenbeschickungen kann eine relativ lange Lebensdauer der Auskleidung erreicht werden.
Abschluss
Beim Einsatz von Induktionsofenauskleidungen entstehen die meisten Probleme durch unsachgemäße Bedienung beim Ofenbau oder bei der Nutzung. Durch die Auswahl geeigneter Materialien, die Anwendung einer angemessenen Ofenbautechnologie und den Einsatz einer angemessenen Schmelztechnologie können Qualitätsprobleme der Auskleidung während des Gebrauchs vermieden und die Lebensdauer der Auskleidung verbessert werden.