» » Тигли для печей без железного сердечника
02.02.2017

Применяемые для печей без железного сердечника тигли изготовляются или методом штамповки в разъемных формах, или непосредственно внутри спирали индуктора по разъемным или расплавляемым моделям. В последнем случае обычно модель делается сварной и после просушки тигля, путем подачи напряжения на индуктор, отчасти расплавляется, а частично растворяется в сплаве первой плавки.
Для изготовления футеровок, составляющих тигель печи, известно довольно много различных составов огнеупорных материалов. Наиболее употребительной является кислая футеровка, для изготовления которой идет чистый кварцевый песок или молотый кварц с добавкой небольших количеств связующих веществ, в качестве которых применяются: стекло, борная кислота, иногда патока, жидкое стекло и др. Иногда (тоже для связи) к песку прибавляется от 5 до 12% глины. Так как состав, содержащий глину, становится менее огнеупорным, то его применяют только при плавке сравнительно легкоплавких цветных сплавов.
Кислая набойка для изготовления тиглей имеет ряд преимуществ. Она дешева, после спекания достаточно прочна, выдерживает сравнительно резкие нагрев и охлаждение, но она имеет и существенный недостаток. Кислый материал легко растворяется основными окислами металлов и основными шлаками, так как образует с ними часто весьма легкоплавкие соли — силикаты.
Значительно большей химической стойкостью обладает футеровка из корунда. При ее изготовлении применяется главным образом искусственный корунд, полученный путем спекания глинозема при высоких температурах в электрической печи. В качестве связующих веществ и в этом случае применяются: стекло, борная кислота, бура, жидкое стекло, а иногда глина. Эта футеровка отчасти тоже обладает кислотным характером, поэтому основные окислы и шлаки разъедают ее, хотя и в меньшей степени, чем футеровку, состоящую в главной своей массе из кремнезема.
Еще более устойчивой в химическом отношении является футеровка, состоящая из некоторого вида шпинелей [шпинелями называют минералы, состоящие из одного молекулярного эквивалента двухвалентного окисла, например, FeO, MgO, и одного молекулярного эквивалента тpexвалентного окисла (полуторные окислы), например Cr2O3, Al2O3].
Комбинации этих окислов в шпинелях могут быть различные, причем, кроме двойных соединений типа FeO*Cr2O3 или MgO*Al2O3, они легко образуют и твердые растворы друг в друге. В качестве связующих веществ в этом случае употребляют известь (гашеную) от 3 до 8%, глину до 2% или песок до 2%.
Веществом, наиболее химически стойким в отношении основных окислов, является футеровка из чистого магнезита. Связующим в этом случае служит гашеная известь, глина, доменный шлак, песок, хлористый магний. Однако эта футеровка имеет и существенный недостаток, препятствующий ее широкому внедрению для изготовления тиглей печей, не имеющих железного сердечника.
Кроме шлакоупорности или химической стойкости, футеровки должны обладать механической прочностью при нормальных и высоких температурах, малым коэффициентом термического расширения, по возможности малой теплопроводностью. Все это представляет важные свойства для тиглей печен.
Магнезит, обладающий высокой шлакоустойчивостью, имеет значительный коэффициент термического расширения, почему магнезитовые тигли не выдерживают резких перемен температуры и растрескиваются.
Материал, главной составной частью которого является шпинель — хромистый железняк или магнезиально-глиноземная, обладает промежуточными свойствами и по устойчивости в отношении основных шлаков и окислов, и по коэффициенту термического расширения.
Для плавки сплавов, имеющих сравнительно невысокую температуру плавления, могут применяться тигли, изготовленные из шамота с добавкой 8—12% глины. Этот материал обладает малой теплопроводностью и не слишком большим коэффициентом термического расширения. По химической стойкости в отношении основных окислов и шлаков он мало отличается от кварцевых материалов.
Весьма малым коэффициентом термического расширения обладают смеси, в состав которых в значительном количестве входит окись циркония ZrO2. Коэффициент термического расширения таких материалов (8,4*10в-7) немногим больше коэффициента термического расширения плавленого кварца (3,7*10в-7).
Свойства материала футеровки тиглей зависят не только от химического состава, но также и от зернового строения. Крупность зерна подбирается таким образом, чтобы максимальная прочность получалась при наименьшем количестве связующих веществ. Обычно для этой цели берутся две-три фракции зерна различной крупности. Связующие вещества должны быть тщательно перемешаны с зернистым материалом; путем предварительного стирания они должны быть распределены равномерно по поверхности зерен. Этим способом обеспечивается наименьшая усадка материала при высыхании, что в значительной степени уменьшает возможность растрескивания тигля в работе, так как часто разрушение происходит по незаметным трещинам, зародыши которых появились в тигле при его изготовлении. Указанный выбор зерновых фракций способствует возможности расширения огнеупора при нагревании без образования трещин.
На срок работы тигля также влияет его форма. Отсутствие резких переходов в углах, плавные закругления, близкие к шаровидной форме со значительными радиусами, благоприятно отражаются на долговечности тигля.
Наконец, при выборе материала для тиглей в которых будет вестись плавка цветных металлов и сплавов, следует помнить о возможности химических реакций материала футеровки с металлом. Если в состав материала футеровки входят окислы, обладающие упругостью диссоциации большей, по сравнению с упругостью диссоциации окислов веществ, входящих в качестве компонентов сплава, то возможна реакция замещения между этими составными частями сплава и окислами футеровки. Шлакование тигля в этих случаях обычно идет меньше.
Практически при плавке меди, никеля и медноникелевых сплавов скорее следует опасаться шлакования футеровки тигля; при плавке же сплавов, содержащих алюминий, магний, цинк, бериллий и др., большее внимание следует обращать на возможность химических реакций перечисленных компонентов с составляющими футеровки, такими, как FeO, Сr2О3, иногда SiO2 и др.
Наконец, постепенность просушки в случае применения влажных материалов для изготовления тигля и постепенность нагрева при спекании в случае использования засыпных материалов, в которых связующее вещество начинает выполнять свою роль только при разогреве до температур выше температуры его расплавления или диффузии, оказывает большое влияние на получение доброкачественных долговечных тиглей.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: