(Departamento de Ingeniería de Materiales XXXXXXX, ciudad de Baotou, Mongolia Interior 014030)
XX XXX XXX
Resumen: Expone en el revestimiento del horno con alto contenido de bauxita tiene alta refractariedad, buena estabilidad térmica, buena resistencia a la escoria, buena resistencia a la corrosión y sinterización densa. Es adecuado para fundir diversos metales no ferrosos, hierro fundido ordinario, hierro dúctil y diversas aleaciones de hierro fundido, acero al carbono, acero aleado, acero inoxidable y acero resistente al calor. La pérdida por combustión de los elementos de aleación metálica durante la fundición es baja y la carga metálica puede sobrecargarse dos veces. El revestimiento del horno adopta medidas técnicas de horneado a baja temperatura, calentamiento rápido y sinterización densa a alta temperatura en poco tiempo. La vida útil del revestimiento del horno es mayoritariamente de unos 150 hornos y puede llegar hasta 200 hornos.
Palabras clave: revestimiento de horno de bauxita con alto contenido de alúmina horno de inducción sinterización densa
1 Introducción
El revestimiento del horno de bauxita con alto contenido de alúmina estudiado en este artículo no es solo. Adecuado para fundir diversos metales no ferrosos, el hierro fundido ordinario, el hierro dúctil y el hierro fundido aleado también son adecuados para fundir diversos aceros al carbono, aceros aleados, acero inoxidable y acero resistente al calor. La pérdida por combustión de los elementos de aleación metálica fundidos con revestimientos de hornos de bauxita con alto contenido de alúmina es menor que la de los revestimientos de hornos de arena de cuarzo y magnesia, lo que no solo mejora la tasa de utilización de la aleación, sino que también mejora en gran medida la capacidad de resistir la corrosión del horno. Revestimiento por aleaciones y escorias. Otra ventaja de los revestimientos de hornos con alto contenido de aluminio es la alta resistencia al calor, la larga vida útil y el pequeño coeficiente de expansión lineal, que es solo 1/2 ~ 1/3 de los revestimientos de hornos ácidos y alcalinos, lo que mejora en gran medida el uso de los revestimientos de hornos bajo condiciones de producción intermitentes. El revestimiento tiene buena estabilidad térmica, fuerte resistencia al enfriamiento y calentamiento, carga pesada a alta temperatura, fuerte resistencia a la erosión del metal y baja pérdida por combustión de elementos de aleación, lo que es incomparable con los revestimientos de arena de cuarzo y magnesia. El espesor de la pared del revestimiento del horno de bauxita se puede hacer más delgado, lo que casi puede duplicar la carga de metal en la producción. Además, el proceso de sinterización del revestimiento del horno adopta medidas de proceso de horneado a baja temperatura, calentamiento rápido y sinterización a alta temperatura a corto plazo. El tiempo para adoptar este nuevo proceso es sólo 2/3 ~ 1/2 del proceso anterior. Ahorre tiempo y electricidad y ahorre bien la sinterización del revestimiento del horno. La vida útil del revestimiento de hornos con alto contenido de alúmina es principalmente de alrededor de 150 hornos y puede alcanzar hasta 200 hornos.
2. Rendimiento del revestimiento con alto contenido de alúmina
1. Propiedades físicas
(1) Alta resistencia al fuego.
Composición química de bauxita con alto contenido de alúmina
al2o 3 80 ~ 90; sílice 7 ~ 15; fe2o 3 0,8 ~ 1,7; ca0 0,2 ~ 0,5; 5; na20 0,1 ~ 0,3; dióxido de titanio 1,5 ~ 4,3.
El límite de resistencia al fuego es de 1750 ℃ ~ 1800 ℃ y puede funcionar de manera estable a 1650 ℃ 1 ~ 750 ℃. Puede reducir la pérdida por erosión del revestimiento del horno debido al acero fundido y extender la vida útil del revestimiento del horno. El grado refractario de la arena de cuarzo pura es 1710 ℃.
(2) Excelente estabilidad térmica
Utilizando alúmina como revestimiento del horno, la fase de composición mineral después de la sinterización es principalmente mullita, seguida de corindón y una pequeña cantidad de fases de cristobalita y vidrio. El coeficiente de expansión lineal de la mullita (4,5-5,3 × 10-6 mm/mm?℃) es sólo aproximadamente 1/3 de la magnesia y la arena de cuarzo, y el coeficiente de expansión lineal del corindón (8. O × 10-6 mm/mm?c ) también es más bajo que el óxido de magnesio y la arena de cuarzo. Cuando está compuesto de silimanita (que contiene 62,9 Al2O3), su coeficiente de expansión lineal puede ser tan bajo como 3,2 × 10-6 mm/mm. Por lo tanto, la resistencia al choque térmico de los revestimientos de hornos con alto contenido de alúmina es mucho mejor que la de los revestimientos de hornos de magnesia y arena de cuarzo, lo que ayuda a reducir el estrés térmico y los hace más resistentes al enfriamiento y calentamiento rápidos. Incluso si se producen grietas durante el uso, son muy pequeñas. Si los ingredientes se mezclan y anudan correctamente, no se producirán grietas incluso con un derretimiento intermitente. El coeficiente de expansión del revestimiento del horno de magnesia y arena de cuarzo es grande, la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior es grande durante el funcionamiento y el revestimiento del horno es fácil de agrietar y agrietar. Generalmente, la vida útil del revestimiento de arena de cuarzo es solo docenas de veces, mientras que la vida útil del revestimiento de magnesia es incluso menor.
Cuando el horno se calienta, el volumen del revestimiento de óxido de magnesio y arena de cuarzo se expande enormemente, por lo que debemos tomar medidas para calentar lentamente y extender el tiempo del horno para minimizar las grietas y evitar que el horno colapse.
El revestimiento del horno con alto contenido de alúmina no presenta los problemas anteriores y puede acortar en gran medida el tiempo de horneado sin causar grietas, garantizando así la calidad del revestimiento del horno y reduciendo el consumo de energía.
(3) La resistencia a la compresión de 30-40 N/mm2 (calcinada a 1000 ℃ durante 5 horas) es 3-4 veces mayor que la de los ladrillos de arcilla comunes. El revestimiento tiene buena resistencia mecánica, el espesor de la pared se puede reducir y puede soportar el doble de sobrecarga de carga metálica. Cuando el sensor está fijo, si el espesor de la pared es más delgado, la cantidad de exposición será mayor al mismo tiempo, el espacio no magnético dentro del inductor se reducirá y la fuga magnética se reducirá, lo que permitirá una mayor eficiencia eléctrica; lograrse. Esto da como resultado una alta productividad y un bajo consumo de energía.
(4) La conductividad térmica es de 1,7-2w/MK.
(5) El peso a granel es de 1600kg/m3.
(6) La microporosidad es 18-22.
(7) La densidad aparente después de la sinterización es de 1750-1770 kg/m3.
2. Buena resistencia a la escoria
La resistencia a la escoria alcalina del revestimiento del horno de bauxita es mejor que la del revestimiento del horno de arena de cuarzo. En el revestimiento del horno de bauxita, el al2o 3 es más estable que el MgO. La reacción débil entre el al2o 3 y el MgO puede generar espinela de aluminio y magnesio con un punto de fusión de 2135 °C. La reacción del al2o 3 con MnO genera espinela de manganeso con un punto de fusión de. 1560°C Al2o 3 reacciona con FeO para formar espinela de hierro con un punto de fusión de 1780°C. Al_203 reacciona con MnO y Fe2O3 para formar ** cristales con un punto de fusión de 1520°C. Forma una solución sólida con Cr_203 y puede fortalecer el revestimiento del horno. Cabe señalar que es mejor no fundir aleaciones sin cromo o con bajo contenido de cromo después de fundir aleaciones con alto contenido de cromo; de lo contrario, el Cr203 se disolverá, lo que provocará que la superficie del revestimiento del horno se afloje y se reduzca la resistencia. El revestimiento de bauxita básicamente no reacciona con C, Fe203 y SiO2, pero reacciona con ZnO para formar espinela y reacciona con B203, P205 y CaO para formar aluminato insoluble. El efecto combinado de CaO, Al-203 y Fe-203 tiene un efecto de erosión más fuerte en el revestimiento del horno que el efecto único. Reacciona con Na20 y K2O para producir cristales y compuestos solubles. Por lo tanto, Na2O, K20 y CaO en la escoria erosionan en gran medida el revestimiento del horno con alto contenido de alúmina, mientras que el revestimiento del horno de arena de cuarzo reacciona fuertemente con MgO, Zn0, PbO, CaO, Na2O y K20 en la escoria, lo que facilita la erosión del revestimiento. El efecto compuesto de CaO, SiO2 y FeO forma compuestos solubles, especialmente ZnO y PbO, que corroen enormemente el revestimiento del horno. El contenido de Fe2O3 en el revestimiento de arena de cuarzo debe controlarse estrictamente, triturarse mecánicamente y la arena de cuarzo molida (óxido de magnesio en el revestimiento alcalino) debe separarse estrictamente magnéticamente; de lo contrario, provocará fugas y accidentes por quemaduras en el revestimiento.
3. Buena resistencia a la corrosión
El revestimiento del horno con alto contenido de alúmina se compone principalmente de mullita, seguida de corindón y una pequeña cantidad de fases de cristobalita y vidrio, que tiene una alta estabilidad química. , es débilmente alcalino a altas temperaturas y básicamente no reacciona con Al, Mn, Fe, Si, Sn, Go, Cr y Ni. Reacciona débilmente con zinc, plomo, magnesio, titanio, etc. Reacciona claramente con Cu (al fundir una aleación de cobre). El revestimiento de arena de cuarzo tiene reacciones obvias con aluminio, magnesio, plomo, zinc y manganeso. El Zn y el Pb (latón) corroerán gravemente el revestimiento del horno y, a menudo, incluso quemarán el revestimiento del horno en un corto período de tiempo. El Al, Mg y Ca corroerán gravemente el revestimiento del horno. Al fundir hierro fundido con bajo contenido de silicio, el carbono también tiene un gran impacto en la corrosión del revestimiento del horno y en el crecimiento de grietas en el revestimiento del horno. En términos generales, la producción del revestimiento de hornos con alto contenido de alúmina es 1,4 mayor que la del revestimiento de hornos de arena de cuarzo, mientras que la pérdida total irreparable por combustión es 1. Bajo 4. La razón es que el revestimiento de bauxita tiene poco efecto de escoria, el líquido no se oxida fácilmente y el metal de la escoria reducida reacciona fuertemente. El revestimiento del horno con alto contenido de aluminio tiene un aislamiento a largo plazo a temperaturas superiores a 1500 °C, casi sin pérdidas por combustión del cromo, níquel, aluminio y cobre, mientras que el carbono y el silicio no experimentan cambios por debajo de 1350 °C, y la pérdida por combustión de carbono y silicio de 1400°C a 1500°C es 0,04 por hora -0,06. El Si se quema entre 0,013 y 0,017 por hora; la pérdida relativa por ignición del Mn a 1500°C durante 3 horas es sólo de 2,7.
Al fundir hierro fundido resistente a la corrosión con revestimiento de horno de arena de cuarzo, la pérdida por combustión del elemento es: C 2,9, Si 5,18, Mn11,5, Cr 1,16, Ni0,12, Fe0,8, S 0,38. La pérdida por combustión del elemento es C 2,9, Si 8, Mn 7. La pérdida por combustión de elementos de hierro fundido de alta resistencia es: C 2, Si 5,25, Mn 5,09, P 2,8, Fe0,24, S9,2. Dado que la bauxita es más estable que el óxido de magnesio a altas temperaturas y generalmente tiene interacciones más débiles con los elementos Cr, C y Mn, el revestimiento del horno está ligeramente corroído. Se puede ver que el revestimiento del horno con alto contenido de alúmina no solo es adecuado para fundir varios metales no ferrosos, hierro fundido ordinario, hierro dúctil y diversas aleaciones de hierro fundido, sino que también es adecuado para fundir diversos aceros al carbono, aceros aleados, acero inoxidable y termo-. acero resistente.
3. Densificación y sinterización del revestimiento del horno con alto contenido de alúmina.
El propósito de sinterizar el revestimiento del horno de inducción es transformar un cierto espesor de material refractario anudado cerca del metal fundido en un cuerpo denso. . Sólo los crisoles densificados y sinterizados pueden resistir la erosión del acero fundido (hierro) y la escoria a alta temperatura. El grado de densificación de la sinterización en crisol está relacionado con la composición química, la relación del tamaño de las partículas, el proceso de sinterización y la temperatura de sinterización del material refractario.
1. Relación de tamaño de partícula
Una relación de tamaño de partícula razonable puede obtener la porosidad mínima antes de la sinterización. Si la proporción del tamaño de las partículas no es razonable, la porosidad del revestimiento anudado será alta. El proceso de sinterización incluye reordenamiento de partículas, llenado de poros y crecimiento de granos. Si la porosidad es alta, será difícil llenar la mayoría de los poros durante la sinterización, lo que afectará a su densificación. Además, una relación de tamaño de partícula razonable también puede lograr la máxima resistencia al choque térmico. Para tener en cuenta la baja porosidad y la alta resistencia al choque térmico, la relación de tamaño de partícula es: gruesa (3 ~ 5 mm): media (0,5 ~ 1 mm): fina (-0,5 ~ 1 mm) = 60: 10: 30.
2. Adhesivo
A altas temperaturas, una pequeña cantidad de aditivos puede formar una pequeña cantidad de fase líquida con la fase cristalina principal, acelerar el proceso de sinterización y desempeñar una cierta unión. role. El clinker de alúmina contiene trazas de impurezas como fe2o3, CaO, MgO y TiO2, y estas impurezas se distribuyen uniformemente. A altas temperaturas, forman una pequeña cantidad de fase líquida con la fase cristalina principal, que puede satisfacer las necesidades de difusión y transferencia de masa durante el proceso de sinterización. Fe2o3, CaO y MgO también son aceleradores de mullita durante el proceso de sinterización. Por lo tanto, normalmente no es necesario añadir ningún adhesivo. Sin embargo, para los hornos de inducción de pequeña capacidad, dado que es necesario quitar la abrazadera del neumático después del anudado, para evitar que las partículas de agregado se dispersen durante el horneado, es necesario agregar de 1 a 1,5 ácido bórico industrial (H3B03).
3. Temperatura de sinterización
Según el mecanismo de sinterización, sólo la difusión de volumen puede conducir a la densificación del cuerpo verde. La difusión superficial sólo puede cambiar la forma de los poros pero no puede acercar la distancia entre centros de las partículas, por lo que no hay proceso de densificación. En la etapa de sinterización a alta temperatura, la difusión de volumen es el factor principal, mientras que en la etapa de baja temperatura, la difusión superficial es el factor principal. Durante el proceso de sinterización, si el crisol permanece a baja temperatura durante mucho tiempo, no sólo dejará de densificarse, sino que también los poros se cerrarán debido a la difusión superficial, dificultando que el gas interno se descargue y permanezca. en la capa de sinterización. Esto reducirá el rendimiento del crisol. Generalmente TS = 0,8 ~ 0,9 tm (TS es la temperatura de sinterización, tm es la temperatura de fusión). En teoría, el proceso de sinterización debería elevarse de una temperatura baja a una temperatura alta lo más rápido posible para crear las condiciones para la difusión de volumen. Por tanto, la sinterización a alta temperatura y durante poco tiempo es un medio eficaz para obtener un crisol denso.
La temperatura de sinterización generalmente se controla entre 1450 ℃ ~ 1500 ℃, lo cual es más razonable. Una temperatura de sinterización excesiva hará que los límites de los granos se muevan rápidamente, lo que provocará que los poros de los límites de los granos queden rodeados por granos grandes antes de que tengan tiempo de extenderse, lo que inevitablemente conducirá a defectos cristalinos. Por lo tanto, es necesario controlar la temperatura de sinterización para hacer que los límites de los granos se muevan lentamente y eliminar los poros en la mayor medida posible para obtener un cuerpo sinterizado de crisol denso.
4. Proceso de sinterización
En el proceso de sinterización del crisol, el método específico es: después de anudar el revestimiento, dejar secar al aire de forma natural durante 24 horas y hornear a potencia. de 5 a 30. Fuente de alimentación intermitente, mantenga el revestimiento rojo en la etapa inicial (≤500 ℃) hasta que se seque (4 ~ 5 horas). Luego agregue 1/3 de la carga y ejecútelo a carga completa con alta potencia para derretir la carga rápidamente y mantenerla caliente a la temperatura de fusión durante una hora. Luego ingrese al proceso de fundición posterior.
Este es el llamado horneado a baja temperatura, calentamiento rápido y sinterización a alta temperatura a corto plazo. El tiempo para adoptar este nuevo proceso es sólo 2/3 ~ 1/2 del proceso anterior. Ahorre tiempo y electricidad, fácil de operar y buena sinterización. No se encontraron grietas ni otros fenómenos adversos durante el uso. La vida útil del revestimiento del horno puede superar los 150 hornos. Hasta 200 calores.
Cuatro. Conclusión
1. Es adecuado para la fundición de diversos metales no ferrosos, hierro fundido ordinario, hierro dúctil y diversas aleaciones de hierro fundido. También es adecuado para la fundición de diversos aceros al carbono, aceros aleados. Aceros inoxidables y aceros resistentes al calor.
2. La pérdida por combustión de la aleación metálica del revestimiento del horno de bauxita con alto contenido de alúmina es menor que la del revestimiento del horno ácido-base, lo que no solo mejora la tasa de utilización de la aleación, sino que también mejora en gran medida la capacidad de resistir la corrosión de la aleación y la escoria en el revestimiento del horno.
3. Alta resistencia al calor, larga vida útil, pequeño coeficiente de expansión lineal, solo 1/2-1/3 de revestimientos de hornos ácidos y alcalinos, lo que mejora en gran medida el uso de revestimientos de hornos en condiciones de producción intermitentes.
4. El espesor de la pared del revestimiento del horno de bauxita se puede hacer más delgado, lo que puede casi duplicar la carga de metal en la producción.
5. El revestimiento del horno se hornea a baja temperatura y se sinteriza a alta temperatura en poco tiempo. El tiempo es solo 2/3 ~ 1/2 del proceso original y la tasa de densificación es superior. 2 veces más que el proceso original. No sólo ahorra tiempo de secado y sinterización, sino que también ahorra electricidad.
6. El revestimiento del horno está bien sinterizado y es denso, y no se encontraron grietas u otros fenómenos indeseables durante el uso. La vida útil de los revestimientos de hornos con alto contenido de aluminio es en su mayoría de alrededor de 150 hornos y puede llegar hasta 200 hornos.
Referencia
1 Li. Densificación y sinterización de crisoles de hornos de inducción con alto contenido de alúmina. Fundición 1991. 3
2 Zhan Guoxiang. Revestimiento de hornos de inducción para fundir hierro fundido complejo. Fundición 1995. 5
3 Equipo de redacción de "Investment Precision Casting". Precision Casting National Defense Industry Press 1984
Cuatro
Investigación y aplicación del revestimiento de hornos de inducción con alto contenido de alúmina
(Facultad Técnica y Vocacional de Baotou, Departamento de Ingeniería de Materiales, Baotou, Mongolia Interior 014030)
Sun Min·Wang Shutian·Shi Jidong
Resumen: El revestimiento del horno con alto contenido de alúmina tiene alta refractariedad, buena resistencia al calor, buena resistencia a la escoria y resistencia a la corrosión. Fuertes características . Mediante sinterización compacta, se utiliza para fundir una variedad de metales no ferrosos, hierro fundido ordinario, hierro fundido con grafito, hierro fundido de aleaciones fundidas, acero al carbono y aleado, acero inoxidable y acero resistente al calor. La pérdida por combustión de los elementos de aleación durante la fundición es baja; la carga se puede cargar con múltiples. El revestimiento del horno adopta medidas técnicas como horneado a baja temperatura, aumento rápido de temperatura y sinterización densa a alta temperatura en poco tiempo. La vida útil del revestimiento suele ser de 65438±050 veces y puede llegar hasta 200 veces.
Palabras clave: alto contenido de alúmina; revestimiento de hornos de inducción;