Optymalizacja technologii pieca tyglowego grafitowego w celu zapewnienia dłuższej wydajności i efektywności kosztowej

Produkcja tygli grafitowych znacznie ewoluowała wraz z pojawieniem się technologii prasowania izostatycznego, co oznacza, że ​​jest to najbardziej zaawansowana technika na świecie. W porównaniu z tradycyjnymi metodami ubijania, prasowanie izostatyczne pozwala uzyskać tygle o jednolitej teksturze, wyższej gęstości, efektywności energetycznej i doskonałej odporności na utlenianie. Zastosowanie wysokiego ciśnienia podczas formowania znacznie poprawia teksturę tygla, zmniejszając porowatość, a następnie zwiększając przewodność cieplną i odporność na korozję, jak pokazano na rysunku 1. W środowisku izostatycznym każda część tygla podlega równomiernemu ciśnieniu formowania, zapewniając całkowitą spójność materiału. Metoda ta, jak pokazano na rysunku 2, przewyższa tradycyjny proces ubijania, prowadząc do znacznej poprawy wydajności tygla.

1. Opis problemu

Problem pojawia się w kontekście pieca tyglowego z drutem oporowym do izolacji ze stopu aluminium, wykorzystującego tygle grafitowe ubijane, o żywotności około 45 dni. Już po 20 dniach użytkowania zauważalny jest spadek przewodności cieplnej, któremu towarzyszą mikropęknięcia na zewnętrznej powierzchni tygla. Na późniejszych etapach użytkowania widoczny jest znaczny spadek przewodności cieplnej, przez co tygiel staje się prawie nieprzewodzący. Dodatkowo na powierzchni tygla powstają liczne pęknięcia, a na górze tygla następuje odbarwienie w wyniku utleniania.

Podczas kontroli pieca tyglowego, jak pokazano na rysunku 3, wykorzystuje się podstawę złożoną z ułożonych w stos cegieł ogniotrwałych, przy czym najniższy element grzejny z drutu oporowego znajduje się 100 mm nad podstawą. Wierzch tygla jest uszczelniony za pomocą mat z włókna azbestowego, umieszczonych około 50 mm od zewnętrznej krawędzi, co powoduje znaczne przetarcie wewnętrznej krawędzi wierzchu tygla.

2. Nowe ulepszenia technologiczne

Ulepszenie 1: Zastosowanie izostatycznego tygla grafitowego z prasowanej gliny (z glazurą odporną na utlenianie w niskich temperaturach)

Zastosowanie tego tygla znacznie zwiększa jego zastosowanie w piecach izolacyjnych ze stopów aluminium, szczególnie pod względem odporności na utlenianie. Tygle grafitowe zazwyczaj utleniają się w temperaturach powyżej 400 ℃, podczas gdy temperatura izolacji pieców ze stopów aluminium waha się między 650 a 700 ℃. Tygle z niskotemperaturową glazurą odporną na utlenianie mogą skutecznie spowolnić proces utleniania w temperaturach powyżej 600℃, zapewniając długotrwałe doskonałe przewodnictwo cieplne. Jednocześnie zapobiega obniżeniu wytrzymałości na skutek utleniania, wydłużając żywotność tygla.

Ulepszenie 2: Podstawa pieca wykorzystująca grafit z tego samego materiału co tygiel

Jak pokazano na rysunku 4, zastosowanie grafitowej podstawy z tego samego materiału co tygiel zapewnia równomierne nagrzewanie dna tygla podczas procesu nagrzewania. Łagodzi to gradienty temperatury spowodowane nierównomiernym nagrzewaniem i zmniejsza skłonność do pęknięć wynikających z nierównomiernego nagrzewania dna. Dedykowana podstawa grafitowa gwarantuje również stabilne podparcie tygla, dopasowując się do jego dna i minimalizując pęknięcia wywołane naprężeniami.

Ulepszenie 3: Lokalne ulepszenia konstrukcyjne pieca (rysunek 4)

1. Ulepszona wewnętrzna krawędź pokrywy pieca, skutecznie zapobiegająca zużyciu wierzchu tygla i znacznie poprawiająca szczelność pieca.
2. Zapewnienie, że drut oporowy znajduje się na poziomie dna tygla, co gwarantuje wystarczające ogrzewanie dna.
3. Minimalizacja wpływu uszczelek górnego koca włóknistego na nagrzewanie tygla, zapewnienie odpowiedniego ogrzewania na górze tygla i ograniczenie skutków utleniania w niskiej temperaturze.

Ulepszenie 4: Udoskonalanie procesów wykorzystania tygla

Przed użyciem należy rozgrzać tygiel w piecu w temperaturze poniżej 200℃ przez 1-2 godziny w celu usunięcia wilgoci. Po podgrzaniu szybko podnieś temperaturę do 850-900 ℃, minimalizując czas przebywania w zakresie 300-600 ℃, aby zmniejszyć utlenianie w tym zakresie temperatur. Następnie obniż temperaturę do temperatury roboczej i wprowadź płynny materiał aluminiowy do normalnej pracy.

Ze względu na korozyjne działanie środków rafinacyjnych na tygle, należy przestrzegać odpowiednich protokołów użytkowania. Regularne usuwanie żużla jest niezbędne i powinno być przeprowadzane, gdy tygiel jest gorący, ponieważ w przeciwnym razie czyszczenie żużla staje się trudne. Uważna obserwacja przewodności cieplnej tygla i obecności starzenia na ściankach tygla jest kluczowa w późniejszych etapach użytkowania. Należy dokonać wymiany na czas, aby uniknąć niepotrzebnej utraty energii i wycieku cieczy aluminiowej.

3. Wyniki poprawy

Na uwagę zasługuje wydłużona żywotność ulepszonego tygla, utrzymująca przewodność cieplną przez dłuższy czas, bez zaobserwowania pęknięć powierzchni. Informacje zwrotne od użytkowników wskazują na lepszą wydajność, nie tylko zmniejszającą koszty produkcji, ale także znacznie zwiększającą wydajność produkcji.

4. Wniosek

1. Izostatyczne tygle grafitowe z prasowanej gliny przewyższają tradycyjne tygle pod względem wydajności.
2. Aby zapewnić optymalną wydajność, konstrukcja pieca powinna odpowiadać rozmiarowi i strukturze tygla.
3. Właściwe użytkowanie tygla znacznie wydłuża jego żywotność, skutecznie kontrolując koszty produkcji.

Dzięki skrupulatnym badaniom i optymalizacji technologii pieca tyglowego zwiększona wydajność i żywotność znacząco przyczyniają się do zwiększenia wydajności produkcji i oszczędności kosztów.