Merkmale der Auskleidung von Induktionsöfen unter Verwendung von Schüttmassen.
Autor: Evgeniy Demin, Demin SRM GmbH
Induktionstiegelöfen als Schmelzgeräte haben große Vorteile, von denen die wichtigsten die Möglichkeit sind, sehr reine Metalle und Legierungen einer genau spezifizierten Zusammensetzung zu erhalten, die Stabilität der Eigenschaften des resultierenden Metalls, geringer Abfall an Metall und Legierungselementen, hoch Produktivität, Möglichkeit der Vollautomatisierung, gute Arbeitsbedingungen für das Wartungspersonal, geringe Umweltbelastung.
Die Merkmale der Auskleidung von Induktionsöfen liegen in mehreren Faktoren, die manchmal sogar so subtil sind, dass viele Spezialisten, ob Entwickler und Hersteller von Feuerfestmaterialien oder Metallurgen, diese Faktoren vernachlässigen möchten, um den Auskleidungsprozess zu optimieren. Tatsächlich ist jeder dieser Faktoren so wichtig und alle diese Faktoren sind so miteinander verbunden, dass sie in Kombination betrachtet werden müssen, und dies ist manchmal ziemlich schwierig. Daher überlassen Metallurgen alle komplexen Fragen lieber den Entwicklern von feuerfesten Auskleidungen, und diese versuchen ihrerseits, sich der Frage der Auswahl des erforderlichen Materials aus feuerfester Materialtechnologie zu nähern und manchmal Lösungen zu umgehen, die nicht hineinpassen den Kreis ihres Wissens. Ein solch rationaler Ansatz zur Lösung komplexer Probleme erlaubt es nicht, neue Richtungen zu entwickeln, neue Technologien und neue Materialien einzuführen. Dies betrifft weniger die Hersteller von feuerfesten Materialien als vielmehr die Verbraucher von feuerfesten Produkten.
Der Schmelztiegel ist eine der kritischsten Komponenten des Ofens und bestimmt maßgeblich dessen Betriebssicherheit. An den Tiegel werden hohe Anforderungen gestellt:
- es muss hohen Temperaturbelastungen standhalten (der Temperaturgradient in der Tiegelwand erreicht 200 K/cm)
- dem hydrostatischen Druck der Schmelzsäule und den beim Laden und Stauchen der Charge auftretenden mechanischen Belastungen standhalten
- Der Tiegel muss gegenüber Schmelze und Schlacke chemisch beständig und bei Betriebstemperatur nichtleitend sein
- Der Tiegel sollte eine möglichst geringe Wandstärke haben, um einen hohen elektrischen Wirkungsgrad zu erzielen
- Das Tiegelmaterial muss einen niedrigen linearen (volumetrischen) Ausdehnungskoeffizienten haben, um das Auftreten von Rissen im Tiegel unter Bedingungen hoher Temperaturgradienten in der Wand zu verhindern und thermische Spannungen im Tiegel zu reduzieren.
Solche hohen und zum Teil widersprüchlichen Anforderungen an die Auskleidung von Induktionsöfen haben dazu geführt, dass das Problem der feuerfesten Materialien für derartige Öfen noch nicht endgültig gelöst ist.
Der von uns vorgeschlagene Ansatz zur Lösung der Qualitätsauswahl der Auskleidung von Induktionsöfen unterscheidet sich deutlich von der traditionellen Auswahl der Auskleidungsmethoden und Auskleidungsmaterialien.
Wenn heute die Standzeit saurer Schmelztiegel als zufriedenstellend bezeichnet werden kann, so ist die Standzeit von Schmelztiegeln aus inerten und basischen Feuerfestmaterialien noch gering, insbesondere beim Erschmelzen hochwertiger und feuerfester Legierungen.
Die beiden Hauptnachteile der Auskleidung von Induktionsöfen zur Gewinnung hochwertiger Legierungen – unzureichende thermische Stabilität und geringe chemische Beständigkeit – können theoretisch durch die Verwendung von reinstem Aluminiumoxid als Material beseitigt werden.
Traditionell wird Schmelzkorund als chemisch inertes Material verwendet, das bekanntermaßen erhebliche Nachteile hat, vor allem eine geringe thermische Stabilität. Je reiner der geschmolzene Korund ist, desto weniger ist er bei Temperaturen unter 18500 C zum Diffusionssintern geeignet.
Die Verwendung von Sinterzusätzen zur Schaffung einer festen Arbeitsfläche der Schmelzkorundauskleidung reduziert den gesamten Effekt der chemischen Beständigkeit gegenüber Flüssigmetall und Schlacke und reduziert damit die ohnehin geringe thermische Stabilität.
Alle Sinterzusätze sind bekanntermaßen recht starke Elektrolyte und können dementsprechend durch Migration innerhalb der Auskleidung von der Heiß- auf die Kaltseite zu unerwünschten Folgen führen.
Die von uns durchgeführten Arbeiten zur Verbesserung der Auskleidung von Induktionsöfen zeigten den offensichtlichen Vorteil von Tafelkorund gegenüber Schmelzkorund, Korundspinell und Periklasspinell.
Die Besonderheit und der unbestrittene Vorteil von Tafeltonerde liegen in seiner Struktur, und die Beschreibung dieser Vorteile ist nicht der Zweck dieser Arbeit. Die von Almatis zusammen mit dem DIFK durchgeführte Forschung bestätigte die theoretischen Grundlagen, auf denen unsere Forschung basierte.
Um die Vorteile von Tafeltonerde voll auszuschöpfen, haben wir einen Binder vorgeschlagen, der vor allem ein Katalysator für das Diffusions-(Festphasen-)Sintern ist und der Auskleidung des Induktionsofens jene einzigartigen Eigenschaften verleiht, die nicht nur hohe Qualität bieten Beständigkeit der Auskleidung, sondern erhöhen auch die Reinheit und Qualität der in Induktionsöfen geschmolzenen Legierungsöfen.
Tatsächlich ermöglicht dieses Bindemittel, dass die Auskleidung des Induktionsofens nicht gestopft, sondern gegossen wird.
Die Rede ist von dem von uns speziell für diesen Zweck entwickelten Bindemittel DESOL CF.
Die gegossene Masse kann eher als zementfreier Beton bezeichnet werden, mit allen Vorteilen von gegossenen Auskleidungen, aber im Gegensatz zu Zementbetonen bildet diese Masse nicht über das gesamte Volumen der Auskleidung Zementstein und enthält keine chemisch gebundene Feuchtigkeit.
Die Zugabemenge an Bindemittel bei der Verwendung von Zuschlagstoffen, die oben in diesem Artikel angegeben sind, beträgt 4,2 - 5,2 % des Trockengewichts der Zuschlagstoffe. Die Masse hat eine ausgezeichnete Fließfähigkeit und füllt in Gegenwart eines Vibrators den gesamten Raum der Schablone gleichmäßig aus.
Die Aufheizzeit der Ausmauerung und die Inbetriebnahmegeschwindigkeit des Induktionsofens sind wesentlich kürzer als bei trockener Tiegelpackung.
Im Rahmen der Forschung hat sich herausgestellt, dass als Füllmaterial für Massenauskleidungen mit unserem Bindemittel die größte wirtschaftliche und technische Wirkung erzielt wird, wenn Betonprodukte auf reiner Tafeltonerde verwendet werden, bei denen Tonerdezement als Füllstoff verwendet wurde Bindemittel. Dieses Material, das bei Temperaturen über 17000 C eingesetzt wurde, kann sogar als mit tafelförmigem Calciumoxid stabilisiertes Aluminiumoxid bezeichnet werden, da die Calciumaluminatform in dieser Verbindung höchstwahrscheinlich als Stabilisator wirkt und dem feuerfesten Aggregat jene einzigartigen Eigenschaften verleiht, die mit anderen Methoden nicht erreicht werden können .
Abschließend möchte ich darauf hinweisen, dass die Verwendung des Bindemittels selbst, ohne Berücksichtigung zusätzlicher Anforderungen an die Kornzusammensetzung, sowie gewisse Anforderungen an die Zusammensetzung des Bindemittels selbst, Eigentum unseres Unternehmens ist, das sogenanntes „Know-How“.
Wir stellen Anweisungen für die Verwendung eines Bindemittels in Kombination mit dem einen oder anderen Füllstoff separat zur Verfügung. Diese Anleitung gibt die empfohlene Korn- und Phasenzusammensetzung, die empfohlene Binderkonzentration und die empfohlene Art der Auskleidung von Induktionsöfen in Abhängigkeit von der Methode der Auskleidungssinterung an.
Bei allen technischen Fragen zu dieser Publikation wenden Sie sich bitte schriftlich an uns.
