Тигельные индукционные печи обладают преимуществами высокой эффективности, энергосбережения, низкого уровня загрязнения, легкой регулировки состава, легкого управления атмосферой, высокой нагревательной способности, прерывистого режима работы и т. д. и широко используются в сталеплавильном производстве, литье, плавке цветных металлов, производстве прецизионных сплавов. Индукционные печи делятся на индукционные печи промышленной частоты (в пределах 50 Гц) в соответствии с различными частотами; индукционные печи средней частоты (50 Гц-10000 Гц) и индукционные печи высокой частоты (10000 Гц и более). В последние годы, с развитием мощного тиристорного источника питания переменной частоты и повышением надежности, печь промежуточной частоты постепенно заменяет печь промышленной частоты. По сравнению с печью промышленной частоты, печь промежуточной частоты имеет преимущества высокой тепловой и электрической эффективности, короткого времени плавки, низкого энергопотребления и простой автоматизации. А индукционная печь в направлении большой емкости, высокой мощности, предъявляет более высокие требования к огнеупорным материалам.
Огнеупорная футеровка является важным фактором, определяющим производительность индукционной печи, качество литья, безопасность и надежность производства и эксплуатации. Чтобы получить огнеупорную футеровку хорошего качества и с длительным сроком службы, мы должны сначала понять условия ее использования: (1) толщина огнеупорной футеровки тонкая, а температурный градиент футеровки большой; (2) Электромагнитное перемешивание жидкого металла в печи, приводящее к механической эрозии огнеупорного материала футеровки; (3) Огнеупорная футеровка подвергается многократному резкому охлаждению и тепловому удару.
Поэтому выбранные огнеупоры должны иметь: достаточно высокую огнеупорность и температуру размягчения нагрузки; хорошую устойчивость к тепловому удару; отсутствие химической реакции с металлом и шлаком; определенную механическую прочность при высоких температурах; хорошую изоляцию и теплоизоляцию; лучшую конструкцию, высокую плотность заполнения, легкое спекание, простое обслуживание; огнеупорное сырье богато ресурсами и имеет низкую цену. Развитие индукционной печи тесно связано с прогрессом огнеупорной технологии, и проектирование крупномасштабной индукционной тигельной печи промышленной частоты часто начинается с выбора огнеупорных материалов и имитационного испытания футеровки печи. В любом случае выбор огнеупоров футеровки печи в основном основан на коэффициенте использования и экономичности печи. Для плотного соединения на устройстве, чем тоньше толщина футеровки, тем лучше, не влияя на срок службы печи.
1. Конструкция индукционной тигельной печи и способ возведения огнеупорной футеровки
1) Структура подкладки
Катушка из медной трубки находится снаружи футеровки. Традиционная структура футеровки заключается в том, чтобы положить слой слюдяной бумаги рядом с катушкой, затем сигнальный электрод, затем слой асбестового листа (ткани), а затем сухую трамбовочную футеровку. В процессе обжига и использования сухая трамбовочная футеровка постепенно образует спеченный слой, переходный слой и неспеченный слой, а разумная толщина трехслойной структуры является одним из важных факторов, определяющих срок службы футеровки. Для того чтобы соответствовать методу удаления печи типа «снизу-вверх», появился цемент изоляции катушки, и цемент заменил слой слюды, добавив слой защитного барьера к катушке. Слой мастики, как правило, толще слоя слюды, но теплопроводность выше, чем у слюды, поэтому структура футеровки, содержащая мастику, называется улучшенной структурой. Композитная структура футеровки предназначена для удовлетворения потребностей плавки некоторых металлов, с предварительно обожженным тиглем и наполнителем вместо набивной футеровки, эта структура решает проблему сухого материала, трудно поддающегося спеканию, одновременно улучшая серьезную коррозию некоторых расплавленных металлов или шлака на футеровке.
2) Виды огнеупорных материалов для индукционных тигельных печей и методы строительства футеровки