Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

Одной из причин быстрого выхода из строя футеровки тигля следует считать износ ее от скалывания и шелушения (эрозия под воздействием движущегося металла и шлака), возникающий под действием электромагнитных сил в плавильном пространстве печи. Процессы разрушения футеровки усиливаются под действием термоциклирования. При всем разнообразии механизма износа футеровки индукционных тигельных печей при плавке чугуна, стали и цветных сплавов на медной основе шелушение (скалывание) частиц, эрозия рабочего слоя тигля во многом обусловливаются взаимодействием футеровки с металлом и шлаком, определяет глубину пропитки шлаком стенки тигля и количество накопленной футеровочным материалом жидкой фазы. Шелушение и скалывание происходят по причине различия в температурных коэффициентах расширения пропитанных металлом и шлаком и неизменных зон футеровки тигля или модификационных (полиморфных) переходов инфильтрата, проходящих с увеличением объема. Скорость эрозионного износа футеровки в значительной мере определяется степенью изменения структуры материала, прилегающего к рабочей поверхности тигля, происходящих вследствие увеличения количества жидкой фазы, а также глубиной распространения этих изменений, ухудшающих механические свойства материала футеровки. Изучение картины износа футеровки тигля из первоуральского кварцита после выплавки чугуна и стали в индукционной печи ОКБ-281 на заводе «Тяжбуммаш» (г. Петрозаводск) показало, что износ тигля наиболее интенсивно происходит в шлаковом поясе печи. Испытания футеровочной массы из первоуральского кварцита помимо выплавки чугуна проводили в индукционных печах цветнолитейного цеха петрозаводского завода «Тяжбуммаш». Испытания показали, что при выплавке бронзы (Бр0Ц10-2, БрАЖ-9-4л, БрОЦС-5-5-5) и латуни (ЛК80 3л) в печи ИЛТ-1 вместимостью 1 т стойкости опытной футеровки из карельского кварцита Шокшинского месторождения составила 117 плавок [ 6 ], а футеровки из первоуральского кварцита от 90 до112 плавок за кампанию. Вредное воздействие на футеровку может оказывать слюда в количестве, превышающем 0.5%, снижая огнеупорные свойства. При подготовке футеровочной массы включения слюды переходят в мелкие фракции кварцитного порошка, вызывая их спекание. Слюда и полевые шпаты - природные примеси, вызывающие разрушение футеровки. Выделение паров воды при дегидратации слюды, разложение газово-жидкостных включений в кварцитных массах и возникновение термических ударов при полном охлаждении тигля существенно влияют на стойкость футеровки. Во время эксплуатации футеровки кварц в контактной с металлом и шлаком зоне футеровки переходит в стабильные модификации кварца, тридимита и кристобалита, объемное расширение которых заканчивается до появления жидкого металла и шлака в печи, а образовавшиеся трещины в футеровке при этих превращениях исчезают («завариваются»). Таким образом, футеровка из первоуральского кварцита противостоит проникающему действию расплавленного металла и его шлака и является довольно инертной к их химическому воздействию. При выплавке чугуна и цветных сплавов на медной основе футеровка из первоуральского кварцита обладает хорошей огнеупорностью, недорого стоит, поэтому находит широкое применение в России и за рубежом. Первоуральский кварцит выгодно отличаются от основных и неитральных футеровочных масс своей низкой стоимостью, сравнительно высокой огнеупорностью и высокой температурой деформации под нагрузкой - 0.2 Н/мм2. В процессе эксперимента установлено, что стойкими в службе из исследованных составов являются те, у которых соотношение SiO 2 и А1 2 0 з близки к эвтектическим. Лучшие результаты по стойкости футеровки были получены в составах с большим содержанием SiO2. У масс с высокой стойкостью содержание SiO 2 в тонкозернистой части было на 10% выше, чем у других менее стойких смесей, а содержание Fe 2 O 3 у износоустойчивых составов также было выше на 0.3-0.4%. Литература 1. Rasch R. Quarzit in Induktionsoffenstampfmassen // Giesserei. 1961, Bd. 48, Nr. 16. S. 457-461. 2. Narkort D., Rasch R. Die eхperimentelle Bemessung des Sintermittels bei Stampfmasse fur Induktionsofen // Giesserei. 1961. Bd. 48, Nr.26. S. 770-773. 3. Заверткин А.С. Исследование факторов стойкости кислой набивной футеровки индукционных печей при плавке чугуна: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л., 1972. 21 с. 4. Gerstmann O. Induktionsofenstampfgemische auf Quarzitbasis // Giessereitechnik. 1964. Bd. 10, Nr. 6 . S. 171-176. 5. Кайбичева М.Н. Сравнительные исследования свойств отечественных и шведских кварцитных масс для индукционных печей // Тр. ВостИО. 1970. Вып. 10. С. 199-205. 6 . Заверткин А.С. Разработка футеровки из карельских кварцитов для индукционных тигельных печей // Новые огнеупоры. 2009. № 12. С. 3-9. Сведения об авторе Завёрткин Александр Сергеевич, к.т.н., Институт геологии КарНЦ РАН, г. Петрозаводск, Россия, zavr@mai1.ru Zavertkin Aleksandr Sergeevich, PhD (Engineering), Institute of Geology of the Karelian Research Centre of the RAS, Petrozavodsk, Russia, zavr@mai 1 .ru 534