Способ изготовления футеровки тигля вакуумной индукционной печи


C04B35/00 - Формованные керамические изделия, характеризуемые их составом (пористые изделия C04B 38/00; изделия, характеризуемые особой формой, см. в соответствующих классах, например облицовка для разливочных и плавильных ковшей, чаш и т.п. B22D 41/02); керамические составы (содержащие свободный металл, связанный с карбидами, алмазом, оксидами, боридами, нитридами, силицидами, например керметы или другие соединения металлов, например оксинитриды или сульфиды, кроме макроскопических армирующих агентов C22C); обработка порошков неорганических соединений перед производством керамических изделий (химические способы производства порошков неорганических соединений C01)

Владельцы патента RU 2693717:

Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению футеровки тигля вакуумной индукционной печи для выплавки прецизионных сплавов повышенной чистоты. Способ включает формирование основного слоя футеровки набивкой футеровочной массой подины и стенок тигля по шаблону, извлечение шаблона, сушку, спекание основного слоя футеровки, охлаждение, очистку внутренней поверхности основного слоя, затирку дефектов и нанесение дополнительного покрытия с использованием смеси на основе корунда и силикатного связующего и сушку, причем затирку и нанесение дополнительного покрытия толщиной, составляющей 15-20% толщины основного слоя футеровки, ведут футеровочной массой, содержащей в качестве связующего 10-15 мас. % жидкого стекла и 85-90 мас. % смеси порошков белого электрокорунда, при этом зерновой состав порошка белого электрокорунда содержит в мас. %: фракцию 0,20-0,12 мм - 40-50; фракцию 0,04-0,02 мм - остальное; после чего футеровку сушат при температуре 200-300°С из расчета 1,25±0,25 ч на 5±0,1 мм толщины дополнительного покрытия. Изобретение позволяет снизить степень загрязнения расплава компонентами футеровки, а также исключить необходимость проведения промывных плавок при смене марки выплавляемого сплава и увеличить стойкость и надежность тигля. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к изготовлению футеровки тигля вакуумной индукционной печи для выплавки прецизионных сплавов повышенной чистоты.

Известен способ изготовления футеровки тигля индукционной печи, включающий послойную набивку футеровки тигля смесью, содержащей 26-30 мас. % порошка периклаза фракцией 0,063-0,16 мм, 70-74 мас. % порошка корунда фракцией 0,63-2,0 мм и 8-12 мас % (к сухой смеси) жидкого стекла в качестве связующего, нагрев футеровки со скоростью 300±30°С/ч до температуры 1700±50°С и выдержку при этой температуре из расчета 1±0,25 ч на 50±0,1 мм толщины футеровки, причем нагрев и выдержку осуществляют в процессе проведения первой плавки. Известный способ обеспечивает повышение прочности и стойкости футеровки в условиях теплосмен.

(RU 2303222, F27B 14/10, опубликовано 20.07.2007)

Недостатком известного способа является склонность футеровки к образованию трещин и необходимость проведения промывных плавок при смене марки выплавляемого сплава, а также повышенное образование гарнисажа, который постепенно уменьшает полезный объем плавильного пространства и способствует загрязнению расплава металлическими и неметаллическими примесями.

Известна огнеупорная набивная масса для изготовления футеровок индукционной печи, содержащая спекаемую смесь порошков алюмомагниевой шпинели и периклаза при следующем отношении компонентов, мас. %: алюмомагниевая шпинель 85-99, периклаз 1-15, причем зерновой состав содержит в мас. %: фракцию 3-1 мм - 40-54, фракцию 1-0 мм - 46-60, фракцию менее 0,083 мм - 23-32.

(RU 2116277, С04В 35/04, опубликовано 27.07.1998)

Недостатком футеровки индукционной печи, изготовленной с использованием известной набивной массы, является ее низкая механическая прочность при удалении гарнисажа и остатков металла предыдущих плавок.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления футеровки тигля индукционной печи, включающий набивку футеровочной массой основного слоя подины, установку шаблона, набивку основного слоя стенок футеровки по шаблону, первоначальный прогрев основного слоя футеровки, его охлаждение, извлечение шаблона, дополнительный нагрев футеровки до температуры 900-1300°С, охлаждение, очистку внутренней поверхности футеровки, ее пропитку раствором, содержащем тонкомолотый огнеупорный компонент и связующее для удаления трещин и неровностей, нанесение дополнительного защитного покрытия зернистостью менее 1 мм, сушку, загрузку металлической шихты или расплава, нагрев футеровки до ее спекания, охлаждение до температуры эксплуатации. Футеровочная масса для набивки основного слоя футеровки зернистостью 1,5-2,0 мм содержит 82 мас. % корунда, 4 мас. % борной кислоты и 14 мас. % алюмосиликатного материала, включающего 70 мас. % шамота и 30 мас. % огнеупорной глины. Пропитывающий раствор зернистостью менее 1,5-2,0 мм состоит из футеровочной массы для набивки, увлажненной фосфатным связующим, а дополнительное защитное покрытие включает футеровочную массу для набивки зернистостью менее 1 мм с добавкой 10% фтористого кальция, затворенного фосфатным связующим. Известный способ и составы футеровочных масс обеспечивают повышение надежности футеровки за счет создания бездефектной структуры ее рабочей зоны.

(RU 1822490, F27D 1/16, опубликовано 15.06.1993)

Недостатком известного способа является вероятность загрязнения расплава фтором и фосфором, а также склонность к повышенному образованию гарнисажа и необходимость проведения промывных плавок.

Задачей изобретения и ее техническим результатом является снижение степени загрязнения расплава компонентами футеровки, а также исключение необходимости проведения промывных плавок при смене марки выплавляемого сплава, увеличение стойкости и надежности тигля.

Технический результат достигают тем, что способ изготовления футеровки тигля вакуумной индукционной печи, включает формирование основного слоя футеровки набивкой футеровочной массой подины и стенок тигля по шаблону, извлечение шаблона, сушку, спекание основного слоя футеровки, охлаждение, очистку внутренней поверхности основного слоя, затирку дефектов и нанесение дополнительного покрытия с использованием смеси на основе корунда и силикатного связующего и сушку, причем затирку и нанесение дополнительного покрытия толщиной, составляющей 15-20% толщины основного слоя футеровки, ведут футеровочной массой, содержащей в качестве связующего 10-15 мас. % жидкого стекла и 85-90 мас. % смеси порошков белого электрокорунда, при этом зерновой состав порошка белого электрокорунда содержит в мас. %: фракцию 0,20-0,12 мм - 40-50; фракцию 0,04-0,02 мм - остальное; после чего футеровку сушат при температуре 200-300°С из расчета 1,25±0,25 ч на 5±0,1 мм толщины дополнительного покрытия.

Технический результат также достигают тем, что для набивки основного слоя подины и стенок футеровки тигля используют футеровочную массу, включающую порошок периклаза, порошок корунда и жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас. %: порошок периклаза фракцией 0,063-0,16 мм 26-30 мас. %, порошок корунда фракцией 0,63-2,0 мм 70-74 мас. %, жидкое стекло (к сухой смеси) 8-12 мас %, причем основной слой футеровки спекают при нагреве со скоростью 300±30°С/ч до температуры 1700±50°С и выдерживают при этой температуре из расчета 1±0,25 ч на 50±0,1 мм толщины футеровки в процессе проведения первой плавки, а перед нанесением дополнительного покрытия внутреннюю поверхность основного слоя смачивают жидким стеклом.

Достижение поставленного технического результата можно проиллюстрировать следующим примером осуществления способа по изобретению.

Для формирования основного слоя подины и стенок футеровки тигля вакуумной индукционной печи емкостью 50 л использовали футеровочную массу на основе смеси порошка периклаза и порошка корунда при следующем соотношении компонентов, мас. %: порошок периклаза фракцией 0,063-0,16 мм 26-30 мас. %, порошок корунда фракцией 0,63-2,0 мм 70-74 мас. %. Смесь засыпали в барабанный смеситель и замешивали в течение 5-10 мин до усреднения фракционного состава. Затем в смесь добавляли 8-12 мас. % (к сухой смеси) жидкого стекла и проводили повторное перемешивание в течение 10-15 мин до образования однородной футеровочной массы.

После этого по шаблону проводили набивку указанной футеровочной массой подины толщиной 60 мм в один слой, устанавливали деревянный шаблон, предварительно натертый графитовым порошком, и производили набивку стенок толщиной 40 мм.

После извлечения шаблонов наносили воротник футеровки и проводили сушку футеровки на воздухе при комнатной температуре в течение одних суток. Последующее спекание основного слоя футеровки производили в процессе обжиговой плавки, включающей нагрев со скоростью 300±30°С/ч до температуры 1700±50°С, выдержку при этой температуре из расчета 1±0,25 ч на 50±0,1 мм толщины футеровки и медленное охлаждение до комнатной температуры.

Подготовка к нанесению дополнительного покрытия включает очистку внутренней поверхности основного слоя от остатков металла и шлака обжиговой плавки и смачивание жидким стеклом, что способствует повышению стойкости дополнительного покрытия к внешним воздействиям.

Затирку внутренней поверхности основного слоя футеровки вели с использованием футеровочной массы, содержащей в качестве связующего 10-15 мас. % жидкого стекла и 85-90 мас. % смеси порошков белого электрокорунда, причем зерновой состав порошка белого электрокорунда содержал в мас. %: фракцию 0,20-0,12 мм - 40-50; фракцию 0,04-0,02 мм -остальное. В сочетании с предварительным смачиванием жидким стеклом состав указанной футеровочной массы и соотношение компонентов обеспечил при затирке хорошее проникновение компонентов футеровочной массы в трещины и дефекты футеровки, а также высокое сцепление с материалом основного слоя футеровки, снижающим вероятность образование трещин при рабочих температурах тигля индукционной печи. Затем допустима сушка футеровки при температуре 200-300°С в течение 10-15 минут.

Указанную футеровочную массу также использовали для формирования дополнительного покрытия толщиной 12 мм на подине и 8 мм на стенках, что составило 20% толщины основного слоя футеровки. Такая толщина дополнительного покрытия и состав футеровочной массы обеспечили повышенную устойчивость футеровки тигля к циклическим воздействиям расплава металла и снижение степени загрязнения расплава компонентами футеровки, а также исключили необходимости проведения промывных плавок при смене марки выплавляемого сплава.

После формирования дополнительного слоя футеровку окончательно сушили при температуре 200-300°С из расчета 1,25±0,25 ч на 5±0,1 мм толщины дополнительного покрытия, что обеспечило отсутствие трещин в дополнительном слое футеровки.

Испытания тигля вакуумной индукционной печи с футеровкой, изготовленной с использованием способа по изобретению, для электрошлаковой выплавки стали ЧС-82 и сплава монель НМ40а показало достижение поставленного технического результата, что позволило увеличить в 1,5 раза число плавок без ремонта тигля.

1. Способ изготовления футеровки тигля вакуумной индукционной печи, включающий формирование основного слоя футеровки набивкой футеровочной массой подины и стенок тигля по шаблону, извлечение шаблона, сушку, спекание основного слоя футеровки, охлаждение, очистку внутренней поверхности основного слоя, затирку дефектов и нанесение дополнительного покрытия с использованием смеси на основе корунда и силикатного связующего и сушку, отличающийся тем, что затирку и нанесение дополнительного покрытия толщиной, составляющей 15-20% толщины основного слоя футеровки, ведут футеровочной массой, содержащей в качестве связующего 10-15 мас. % жидкого стекла и 85-90 мас. % смеси порошков белого электрокорунда, причем зерновой состав порошка белого электрокорунда содержит в мас. %: фракцию 0,20-0,12 мм - 40-50; фракцию 0,04-0,02 мм – остальное, после чего футеровку сушат при температуре 200-300°С из расчета 1,25±0,25 ч на 5±0,1 мм толщины дополнительного покрытия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для набивки основного слоя подины и стенок футеровки тигля используют футеровочную массу, включающую порошок периклаза, порошок корунда и жидкое стекло, при следующем соотношении компонентов, мас. %: порошок периклаза фракцией 0,063-0,16 мм 26-30 мас. %, порошок корунда фракцией 0,63-2,0 мм 70-74 мас. %, жидкое стекло (к сухой смеси) 8-12 мас %, причем основной слой футеровки спекают при нагреве со скоростью 300±30°С/ч до температуры 1700±50°С и выдерживают при этой температуре из расчета 1±0,25 ч на 50±0,1 мм толщины футеровки в процессе проведения первой плавки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед нанесением дополнительного покрытия внутреннюю поверхность основного слоя смачивают жидким стеклом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу очистки стекловаренных ванных печей для изготовления стеклянных предметов. Техническим результатом является предотвращение необходимости работы операторов, обслуживающих установки, в условиях высокой температуры, исключение повреждений конструкции регенерационной камеры, очистка регенератора без необходимости изменения для этого рабочих условий печи.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к методам восстановления рабочего слоя футеровки конвертера. Способ включает оставление в конвертере конечного шлака, раздув конечного шлака азотом и присадку в конвертер флюса до раздува и/или в процессе раздува конечного шлака.

Изобретение относится к технологии производства сахара, а именно к оборудованию по получению сатурационного газа, используемого для очистки диффузионного сока, и применяется при получении извести в шахтных печах в промышленности строительных материалов, химической и металлургической промышленности.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам формирования защитного гарнисажа на поверхности футеровки конвертера. Способ включает оставление в конвертере конечного шлака, предварительный раздув конечного шлака кислородом и присадку в конвертер магнезиального брикетированного флюса с последующим раздувом нейтральным газом модифицированного флюсом конечного шлака.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к рабочей площадке для возведения или обновления футеровки металлургического ковша. Рабочая площадка содержит рабочую платформу, по меньшей мере один робот для выполнения кладки, расположенный по меньшей мере в одной рабочей зоне, имеющей форму сектора или сегмента, и по меньшей мере одну рабочую зону для выполнения работ в ней рабочим, которая содержит по меньшей мере один периферийный участок рабочей платформы.

Изобретение относится к слоистой огнеупорной футеровке печи, используемой в процессе обогащения титановой руды с образованием обогащенного оксидом титана и оксидом железа жидкого шлака, к стойкому к разрушению средству в присутствии обогащенного оксидом титана и оксидом железа жидкого шлака, к способу его получения и к предварительно сформованной слоистой огнеупорной футеровке.

Изобретение относится к способу демонтажа печи, имеющей многослойную огнеупорную структуру. Многослойная огнеупорная структура содержит внешний кожух, содержащий асбест слой, сформированный из содержащего асбест огнеупора и покрывающий внутреннюю поверхность внешнего кожуха, и многослойный, не содержащий асбеста слой, сформированный из не содержащего асбест огнеупора и покрывающий внутреннюю поверхность содержащего асбест слоя.
Изобретение относится к способам изготовления блоков керамической плиты для печи крип-отжига и может быть использовано в печах для правки крупногабаритных листов и плит из титановых сплавов.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при ремонте печей, в частности коксовых печей с заменой всего или участка простенка из керамического кирпича.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для обработки предназначенных для долговременного складирования металлических отходов, содержащих опасные, зараженные или токсичные фракции.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для переработки лома и отходов черных металлов. Индукционная тигельная печь, работающая на средней частоте 500 Гц, содержит стальной корпус печи с установленной на нем поворотной футерованной крышкой, гидравлические механизмы подъема крышки и наклона печи.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при выплавке ферромарганца в тигле индукционной печи. В способе перед загрузкой и расплавлением шихтовых материалов с получением расплава ферромарганца создают защитный слой в тигле печи спеканием футеровочной массы в два этапа, первый из которых осуществляют путем расплавления и удаления полученного расплава из печи, затем при постоянно включенном индукторе на дно прогретого тигля загружают куски ферромарганца фракции 50…600 мм, которые нагревают в температурном интервале 1240…1650°С до получения жидкофазного слоя расплава, после получения которого осуществляют загрузку шихтовых материалов путем засыпки кусков ферромарганца фракции 1…50 мм и осуществляют получение расплава ферромарганца в печи с вторичным спеканием футеровочной массы тигля для получения упрочненного защитного слоя в тигле, после чего осуществляют слив до 80% полученного расплава ферромарганца, причем часть расплава оставляют в печи для последующего переплава.

Изобретение относится к области металлургии и литейному производству и позволяет получать отливки из сплавов на основе железа с высоким содержанием легирующих элементов.

Изобретение относится к металлургии полупроводниковых материалов и может быть использовано, например, при получении особо чистого германия методом зонной плавки. При нанесении защитного покрытия на внутреннюю поверхность кварцевого тигля в качестве покрытия используют GeO2, образующийся путем пропускания через закрытый холодный тигель газообразного GeO, нагретого до 850-1000°С, после чего тигель открывают и нагревают в атмосфере воздуха до 850-1000°С, затем тигель выдерживают при тех же температурах в атмосфере воздуха до получения плотного покрытия.

Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к конструкциям съемных переносных футерованных тиглей для индукционной плавки вертикальным и преимущественно горизонтальным магнитным потоком, применяемых для выплавки различных сплавов, доведения расплава до необходимых свойств и выдержки его для порционной разливки.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к конструктивным элементам плавильного оборудования вакуумно-дуговых, плазменно-дуговых и электронно-лучевых печей, в конструкции которых используется водоохлаждаемый плавильный инструмент - холодный тигель.
Изобретение относится к оборудованию для кристаллизации расплавленного кремния или металлургической обработки для получения кремния очень высокой чистоты. .

Изобретение относится к тиглям для испарения алюминия в процессе молекулярно-пучковой эпитаксии. .

Изобретение относится к конструкциям индукционных тигельных печей для высокотемпературной переработки материалов и может быть использовано в металлургии, в процессах прокаливания твердых продуктов, в переработке твердых органических отходов, включая отходы тары и упаковки.

Изобретение относится к огнеупорным материалам для футеровки с огневой стороны промышленных печей для выплавки цветных металлов. Технический результат изобретения - получение огнеупорных продуктов для огнеупорной каменной кладки или монолитной футеровки, длительно устойчивых к фаялитовым шлакам, сульфидным расплавам (штейнам), сульфатам и расплавам цветных металлов.
Наверх