Naudojant vidutinio dažnio krosnį, pamušalui naudojamos ugniai atsparios medžiagos storis yra tik 70-110 mm. Vidus liečiasi su aukštos temperatūros išlydytu metalu, o išorė yra arti vandens aušinimo ritės. Temperatūros skirtumas tarp ugniai atsparios medžiagos viduje ir išorėje yra didelis. Jis yra santykinai plono pjūvio ir yra labai ėsdinančios aplinkos naudojimo sąlygomis daugeliui lydymo operacijų. Pagrindinės proceso sąlygos, turinčios įtakos pamušalo pažeidimui, yra: lydymosi temperatūra, degazavimo laikas, vienkartinis degazavimo kiekis, šlako cheminė sudėtis ir gaminamo plieno (geležies) tipas. Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos pamušalo pažeidimui, yra: cheminė šlako erozija, ugniai atsparios struktūros pleiskanojimas ir terminė erozija.
1 pav. Lydymosi ketaus pamušalo erozija
2 pav. Lydymosi liejamo plieno pamušalo erozija
1. Vidutinio dažnio krosnies pamušalas Vidutinio dažnio krosnies pamušalas dažniausiai gaminamas iš įvairių specifikacijų ir įvairių dalelių dydžių ugniai atsparių medžiagų (dažniausiai naudojamos ugniai atsparios medžiagos yra magnis, kvarcas, aliuminis ir kompozicinės medžiagos). Jo charakteristikos yra: tiesioginis sujungimas. Todėl jis turi didelį atsparumą korozijai, didelį mechaninį stiprumą ir gerą atsparumą šiluminiam smūgiui.
3 pav., krosnies pamušalas surištas griežtai pagal mazgų mezgimo procesą
2. Magnio krosnies pamušalo medžiagos pažeidimo mechanizmas
Paimkite magnio ugniai atsparią medžiagą kaip pavyzdį, kad paaiškintumėte magnio medžiagos pažeidimo mechanizmą:
Pagrindinės magnio medžiagos pažeidimo apraiškos yra: terminė erozija, kurią sukelia tekantis išlydytas plienas, ir cheminė erozija, kurią sukelia į medžiagą prasiskverbiantys šlako komponentai.
Lydymo proceso metu tirpalas prasiskverbs į ugniai atsparią matricą per ugniai atsparios matricos kapiliarinius kanalus, kad sudegintų krosnies pamušalą. Komponentai, kurie prasiskverbia į ugniai atsparią matricą, apima: CaO, SiO2, FeO šlakuose; Fe, Si, Ai, Mn, C išlydytame pliene ir net metalo garai, CO dujos ir kt. Šie įsiskverbę komponentai nusėda ugniai atsparios medžiagos kapiliariniuose kanaluose, todėl sutrinka ugniai atsparios medžiagos fizinės ir cheminės savybės. darbinis paviršius ir originali ugniai atspari matrica. Staigiai pasikeitus darbinei temperatūrai, atsiras įtrūkimai, lupimasis ir laisva struktūra. Griežtai kalbant, šis žalos procesas yra daug rimtesnis nei tirpimo žalos procesas.
Į krosnį dedamos metalinės medžiagos įneš įvairių oksidų, taip pat skiriasi įvairių medžiagų ir skirtingų krosnių šlakų sudėtis. Dauguma šlake esančių įvairių oksidų, karbidų, sulfidų ir įvairių formų sudėtinių junginių chemiškai reaguos su krosnies pamušalu, kad susidarytų nauji junginiai su skirtinga lydymosi temperatūra.
Kai kurių reakcijos metu susidarančių žemos lydymosi temperatūros oksidų, tokių kaip geležies olivinas (FeOSiO2) ir mangano olivinas (MnOSiO2), lydymosi temperatūra paprastai yra apie 1200 laipsnių. Žemos lydymosi temperatūros šlakas pasižymi puikiu sklandumu ir gali sudaryti lipnumą, sukeldamas stiprią cheminę krosnies pamušalo eroziją, taip sumažindamas krosnies pamušalo tarnavimo laiką. Reakcijoje susidarančio aukštos lydymosi temperatūros šlako, pvz., mulito (3Al2O3•2SiO2), forsterito (2MgO•SiO2) ir kt., ir kai kurių aukštos lydymosi temperatūros metalų elementų lydymosi temperatūra yra didesnė nei 1800 laipsnių. Aukštos lydymosi temperatūros šlako ir žemos lydymosi temperatūros šlako, suspenduoto išlydytame metale, tarpusavio įsiskverbimas ir abipusis ištirpimas yra gana sudėtingas. Šie šlakai labai lengvai prilimpa prie krosnies sienelės ir kaupiasi, todėl smarkiai prilimpa šlakas, o tai turi įtakos elektrinės krosnies galiai, lydymosi greičiui ir talpai bei netgi krosnies pamušalo tarnavimo laikui.
Didėjant krosnies talpai, mažėja išlydyto plieno paviršiaus prarandamos šilumos dalis, šlako temperatūra yra aukštesnė nei mažos talpos krosnyje, o šlako sklandumas yra geresnis nei mažos talpos krosnyje, todėl pablogėja krosnies pamušalo erozija. Didelėse indukcinėse krosnyse dažniausiai naudojamas plieno ir šlako maišymo būdas plienui sriegti, todėl šlakas turi turėti gerą sklandumą, kad prisitaikytų prie sriegimo sąlygų. Todėl šlako linija yra stipriai išardyta, o tai yra dar viena priežastis, dėl kurios sutrumpėja krosnies pamušalo tarnavimo laikas. Dėl minėtų priežasčių didelės indukcinės krosnies pamušalo tarnavimo laikas yra trumpesnis nei mažos ir vidutinio dydžio indukcinės krosnies. Norint pailginti pamušalo tarnavimo laiką, reikia atitinkamai padidinti pamušalo storį. Tačiau didėjant krosnies pamušalo storiui, didėja varžos vertė, didėja reaktyviosios galios nuostoliai, mažėja elektros efektyvumas. Todėl krosnies pamušalo storis ribojamas iki tam tikro diapazono. Todėl turi būti parinktas protingas sienelės storis, užtikrinantis tiek aukštą elektrinį efektyvumą, tiek krosnies pamušalo tarnavimo laiką.
5 pav., krosnies pamušalas padengtas šlaku
3. Sprendimų projektavimas
Pirmiau minėta erozija sukelia vadinamąjį struktūrinį skilimą esant cikliniams temperatūros svyravimams. Gamybos proceso metu šlakas prasiskverbia į ugniai atsparios matricos poras, sudarydamas didelį sutirštėjusį ugniai atsparų sluoksnį. Pasikeis šlako permirkusios ugniai atsparios medžiagos dalies fizinės ir cheminės savybės. Dėl skirtingų šiluminio plėtimosi koeficientų tarp prasiskverbimo sluoksnio ir liekamojo nepatogaus sluoksnio, kintant temperatūrai, dviejų sluoksnių sandūroje atsiranda didelis įtempis, dėl kurio atsiranda lygiagrečių darbiniam paviršiui įtrūkimų, o galiausiai pamušalas išsiskleidžia. . Į ugniai atsparią matricą prasiskverbiantis šlakas ištirpdys ugniai atsparias daleles ir susilpnins dalelių tarpusavio ryšį, todėl sumažės medžiagos atsparumas ugniai ir atsparumas aukštai temperatūrai. Todėl ugniai atsparus šlako įsiskverbimo sluoksnis greičiau pažeidžiamas dėl tekančio išlydyto plieno erozijos.
Šlako baziškumas turi būti suderinamas su pamušalo medžiaga. Magnio pamušalo medžiagas gali korozuoti didelis CaO šlakas ir SiO2 šlakas. Reikėtų kontroliuoti CaF kiekį šlakuose. CaF perteklius suardys šarminį pamušalą ir sukels priešlaikinį šlako linijos išsilydymą. Kai šlakuose yra daug fluoro jonų ir metalo mangano jonų arba išlydyto baseino temperatūra viršija 1700 laipsnių, tirpalo klampumas taip pat smarkiai sumažės, pamušalo pažeidimo greitis paspartės, o pamušalo tarnavimo laikas bus ilgesnis. smarkiai sumažėjo. Kai lydymas be šlako atliekamas vakuume, pamušalo tarnavimo laikas yra ilgesnis nei nevakuuminio lydymo.
Didelio geležies oksido kiekio įsiskverbimas į pamušalą ardo pirminio pamušalo mikrostruktūrą, sumažina atsparumą ugniai ir sumažina CaO-Ai2O3-SiO2 šlako klampumą, todėl šlakas prasiskverbia giliau į medžiagą. Tačiau tam tikras geležies oksido kiekis pradiniame pamušalas skatina greitą pamušalo sukepinimą ir sumažina atviras poras bei medžiagos pralaidumą. Visų pirma liejimo medžiagoje yra tam tikras geležies oksido kiekis, o medžiagos greitas sukepinimas, smėliavimas ir smėlio įtraukimas yra labai ryškūs. Magnio oksido kiekio ir šlako klampumo didinimas yra naudingas mažinant šlako eroziją ant krosnies pamušalo ir pagerinant šlako surinkimo efektą. Kai šlako šarmingumas mažas, magnio pamušalo erozija yra rimtesnė, o krosnies pamušalo tarnavimo laikas sutrumpėja; priešingai, kai šlako baziškumas yra didelis, krosnies pamušalo erozija yra palyginti nedidelė, o krosnies pamušalo tarnavimo laikas santykinai pailgėja. Šlako baziškumo ir MgO kiekio šlakuose didinimas bei FeO kiekio šlake mažinimas yra naudingas mažinant šlako eroziją ant ugniai atsparios medžiagos.
Todėl naudojant šlako gamybos priemones reikia atkreipti dėmesį į medžiagų, turinčių didelį magnio oksido kiekį, parinkimą. Protingai sukonfigūruokite šlako struktūrą, pagreitinkite šlako susidarymo greitį, sutrumpinkite lydymosi laiką ir sumažinkite geležies oksido kiekį šlake. Tinkamas šlakas turi būti parinktas pagal krosnies pamušalo medžiagą. Magnio pamušalui tinka šarminis šlakas, tačiau jį gali korozuoti didelio CaO šlako ir SiO2 šlako kiekis. Per didelis CaF2 kiekis taip pat surūdys šarminį pamušalą, sukeldamas priešlaikinį šlako linijos išsilydymą. Rūgštinis šlakas tinka kvarcinių krosnių pamušalui, o magnezijos-aliuminio krosnies pamušalas gali būti naudojamas tik silpnai šarminiam arba neutraliam šlakui. Aliuminio krosnies pamušalas pasižymės tipiškomis amfoterinėmis savybėmis esant skirtingoms pH vertėms aukštoje temperatūroje, kurios gali prisitaikyti prie šlakų, kurių pH vertės skiriasi, tačiau yra šiek tiek prastesnės nei rūgštinės ir šarminės krosnies pamušalai. Dėl šios priežasties kai kurie žmonės naudoja didelio grynumo magnezijos smėlį ir prideda tam tikrą kiekį špinelio, kad pakeistų gryno magnezijos krosnies apmušalų medžiagų matricos savybes rinkdamiesi medžiagas, tačiau eksperimentai rodo, kad didelio grynumo korundo medžiagų atsparumas korozijai taip pat yra reikšmingas. prastesnis už sukepintą magnezijos smėlį, kurio grynumas yra žemas.
Rūgštinis šlakas tinka kvarcinių krosnių pamušalui, o magnezijos-aliuminio krosnies pamušalas gali būti naudojamas tik silpnai šarminiam arba neutraliam šlakui. Aliuminio krosnies pamušalas pasižymės tipiškomis amfoterinėmis savybėmis esant skirtingoms pH vertėms aukštoje temperatūroje, kurios gali prisitaikyti prie šlakų, kurių pH vertės skiriasi, tačiau yra šiek tiek prastesnės nei rūgštinės ir šarminės krosnies pamušalai. Trumpai tariant, atsižvelgiant į pagrindinį magnezijos krosnies pamušalo pažeidimo mechanizmą, po nuolatinio apibendrinimo ir tyrinėjimo medžiagos atsparumas šlako prasiskverbimui gali būti pagerintas ribojant atviras poras ir pralaidumą, o krosnies pamušalo atsparumą erozijai ir atsparumą aukštai temperatūrai. matricą galima pagerinti padidinus lenkimo stiprumą aukštoje temperatūroje ir kritinę minkštėjimo temperatūrą. Krosnies pamušalo našumas priklauso nuo daugelio veiksnių, tokių kaip medžiagos dalelių dydžio pasiskirstymas, medžiagos fizinės ir cheminės savybės bei krosnies pamušalo sukepinimo temperatūra.