Особенностью индукционных печей для плавки железа и стали является то, что в расплав не добавляется углерод, как в дуговых печах. По устройству индукционных печей различают тигельные печи без стержней с железным сердечником (высокочастотные и низкочастотные) и трубчатые печи с стержнями из железного сердечника (низкочастотные).
Типичная металлическая ванна индукционной печи имеет сильное электрическое перемешивание, а толщина стенок печи составляет 10–15 см. Высокая температура (трубчатая печь), большое количество металла в ванне расплава, значительная эрозия футеровки и интенсивный теплообмен (тигельная печь). По сравнению с другим сталеплавильным оборудованием футеровка индукционной печи может быть наиболее требовательным условием эксплуатации. Он повреждается при мягком плавлении футеровки, химической эрозии, износе под нагрузкой шихты и сильном перемешивании жидкого металла вследствие длительного воздействия высокой температуры.
Поэтому материал огнеупорного кирпича должен обладать высокой стабильностью и высокой прочностью к химическому воздействию, высокой термостойкостью и фиксированным объемом. Для удовлетворения этих требований аморфную огнеупорную глину для утрамбовки футеровки лучше использовать целиком, а не небольшими кусочками. Футеровка сталеплавильной индукционной печи выполнена из периклазового шлама с добавлением корунда. Эта грязь во время использования образует шпинель, а объем увеличивается, чтобы компенсировать усадку периклаза. Общий объем футеровки стабилен, даже горячая зона трамбовки немного увеличивается и создается предреакционное состояние. Переменная пористость набивочного материала увеличивается от горячей зоны к холодной, что увеличивает срок службы футеровки. Забивка бадделеитового шлама в футеровку вакуумной индукционной печи позволила добиться хороших результатов при выплавке прецизионных сплавов. Использование набивного бадделеитового шлама вместо периклаза и корунда снижает количество неметаллических включений в 1,5 раза, улучшает качество отливки, ее пластичность и деформируемость, а также ряд специальных свойств (магниточувствительность, магнитопроницаемость и др.). При выплавке чугуна, обычного чугуна и обычной стали в футеровке индукционной печи используют кварцевый или высокоглиноземистый шлам.
При применении огнеупорных кирпичных материалов для увеличения срока службы футеровки печи следует учитывать следующие моменты:
1. Сбалансированная кладка печи должна обеспечивать равный срок службы каждой части футеровки, увеличивать толщину и использовать изделия более высокого качества в местах с большими повреждениями. Например, высококачественные смоло-магниевые доломитовые огнеупорные материалы или высококачественныемагнезиальные углеродистые кирпичитермообработанные для кладки цапф.
2. Соответствующее торкретирование футеровки конвертера должно сопровождаться систематическим торкретированием для обеспечения длительного срока службы. Применение системы систематического торкретирования позволяет обеспечить получение конвертером любых заданных технико-экономических показателей в зависимости от срока службы футеровки. В качестве торкрет-материала обычно используется смесь доломита и магнезиального песка, а содержание CaO составляет менее 10% чистого мелкодисперсного порошка. Лучший метод торкретирования – огнеметное. Для повышения эффективности торкретирования необходимо как можно точнее знать степень повреждения футеровки. Зависимость температуры корпуса от степени повреждения футеровки кислородного конвертера измеряется с помощью прибора инфракрасного излучения «темный ящик». Увеличение повреждений футеровки приводит к повышению температуры корпуса и изменению интенсивности инфракрасного излучения. Знаменитый лазерный толщиномер футеровки, который может проверять изменение толщины футеровки, имеет точность менее 1 мм в зависимости от периода эксплуатации преобразователя. Толщиномер позволяет контролировать состояние футеровки, объективно оценивать влияние технологических факторов на степень повреждения футеровки, определять распределение торкрет-слоя.
3. Улучшить метод продувки кислородом. Метод кислородной продувки при производстве кислородно-конвертерной стали постоянно совершенствуется: верхняя продувка сверху, нижняя продувка снизу вверх, продувка твердого порошкообразного сплава, использование инертного газа для перемешивания ванны расплава и т. д. В таких условиях , для улучшения срока службы огнеупорных кирпичных материалов необходимо повышать чистоту сырья. Поскольку шлак и металл смачивают и защищают огнеупорную футеровку, футеровку не следует строить механически, необходимо тщательно контролировать повреждение футеровки и совершенствовать метод напыления.
4. Для защиты печи используйте разбрызгивание шлака. Согласно принципу, согласно которому концентрация MgO в шлаке перенасыщается, а затем разбрызгивается на футеровку печи с образованием «расплавленной опухоли» (описанной выше), кто-то в США изобрел технологию защиты печи от разбрызгивания конвертерного шлака (заставляющая разбрызгиваться шлак равномерно по всей футеровке печи, балансировка скорости ее плавки требует сложного оборудования и точной эксплуатации), чтобы срок службы футеровки конвертера достиг 10,000~15,000 печей. Ресурс 300-тонного конвертера China Baosteel достиг 14000 печей, что решило проблему футеровки конвертера.
