Pemilihan Pipa Mangkuk Relau Induksi: Tanah Liat-Grafit, Silikon Karbida dan Alumina untuk Aloi Berbeza
Pijar ialah bahan habis pakai yang menentukan berapa lama relau induksi beroperasi antara pembinaan semula. Jika pijar salah, anda akan melapisi semula relau setiap 50 pemanasan dan bukannya setiap 500. Jika dilakukan dengan betul, saluran akan beroperasi selama berbulan-bulan. Pijar yang betul bergantung pada aloi yang dicairkan, saiz relau, input kuasa dan amalan pengendali. Tiada yang terbaik sejagat.
Beginilah cara keputusan penting itu sebenarnya dibuat.
Mulakan dengan aloi.
Besi dan keluli cair pada suhu 1150 hingga 1600 darjah C bergantung pada kandungan karbon dan penambahan aloi. Pijar perlu mengendalikan suhu puncak ditambah margin keselamatan. Suhu kerja bahan pijar perlu melebihi suhu puncak leburan sebanyak 100 hingga 200 darjah C.
Bagi besi dan keluli, mangkuk pijar standard ialah grafit tanah liat (juga dipanggil grafit terikat tanah liat " atau grafit tanah liat tekan isostatik "). Mangkuk pijar grafit tanah liat ialah campuran grafit (biasanya 30 hingga 50 peratus) dan tanah liat refraktori (biasanya 50 hingga 70 peratus), ditekan atau dipadatkan sehingga membentuk dan dibakar. Grafit memberikan rintangan kejutan haba dan kelinciran kepada mangkuk pijar. Tanah liat memberikan kekuatan dan rintangan hakisan kepada mangkuk pijar.
Sebuah mangkuk pijar grafit tanah liat biasa untuk relau induksi 1 tan mempunyai ketebalan dinding 50 hingga 80 mm, ketinggian 800 hingga 1000 mm, dan diameter luar 600 hingga 800 mm. Mangkuk pijar terletak di dalam gegelung kuprum yang disejukkan dengan air, dengan lapisan refraktori sandaran (biasanya 10 hingga 30 mm pasir silika kering atau gentian seramik) di antara mangkuk pijar dan gegelung.
Mangkuk pijar grafit tanah liat mempunyai rintangan kejutan haba yang baik - ia boleh berubah daripada sejuk kepada keluli cair tanpa retak, yang penting untuk operasi relau induksi di mana mangkuk pijar memanaskan dan menyejukkan setiap syif. Kelemahannya ialah grafit tanah liat dimakan oleh cair - oksida besi dalam sanga menyerang silika dalam tanah liat, karbon dalam grafit larut ke dalam cair, dan dinding mangkuk pijar menjadi nipis dari semasa ke semasa. Mangkuk grafit tanah liat biasa tahan 100 hingga 300 pemanasan dalam relau induksi peleburan keluli, bergantung pada saiz, kuasa dan amalan sanga.
Untuk aloi suhu yang lebih tinggi dan jangka hayat yang lebih lama, mangkuk pijar silikon karbida (SiC) adalah satu pilihan. Mangkuk pijar SiC lebih tahan hakisan daripada grafit tanah liat, terutamanya dalam sanga yang agresif. Kelemahannya ialah SiC lebih mahal dan lebih rapuh - ia tidak mengendalikan kejutan haba sebaik grafit tanah liat. Mangkuk pijar SiC adalah perkara biasa dalam peleburan kuprum dan loyang, di mana suhu operasi lebih rendah dan kejutan haba kurang teruk.
Untuk peleburan aluminium dan zink, bahan mangkuk pijar standard ialah alumina (Al2O3) atau refraktori alumina tinggi. Suhu kerja aluminium ialah 660 hingga 750 darjah C, jauh di bawah had kebanyakan bahan refraktori. Cabarannya ialah aluminium cair sangat reaktif - ia menyerang refraktori berasaskan silika dengan mengurangkan silika kepada silikon, yang larut ke dalam leburan. Hasilnya ialah aloi aluminium silikon tinggi, mangkuk pijar terhakis, dan leburan yang tercemar.
Pijar alumina menahan serangan aluminium kerana alumina stabil secara termodinamik apabila bersentuhan dengan aluminium cair. Kelemahannya ialah alumina lebih mahal dan lebih rapuh daripada grafit tanah liat. Pijar alumina biasa untuk peleburan aluminium tahan 500 hingga 2000 haba, jauh lebih lama daripada grafit tanah liat dalam perkhidmatan yang sama.
Untuk peleburan kuprum dan loyang, mangkuk pijar silikon karbida adalah standard. SiC mengendalikan suhu kuprum 1000 hingga 1300 darjah C, menahan sanga kuprum oksida dan mempunyai rintangan kejutan haba yang baik untuk kitaran pemanasan aruhan. Sebuah mangkuk pijar SiC untuk peleburan kuprum tahan selama 300 hingga 1000 haba.
Bagi logam berharga (emas, perak, platinum), mangkuk pijar standard ialah silika terlakur atau alumina berketulenan tinggi. Mangkuk pijar tersebut mestilah lengai secara kimia (tiada pencemaran daripada leburan) dan stabil secara terma. Kosnya tinggi, tetapi isipadunya rendah.
Bentuk dan saiz mangkuk pijar juga penting.
Mangkuk pijar relau induksi biasanya berbentuk silinder, dengan bahagian bawah yang rata atau bulat. Diameter dan ketinggian ditentukan oleh saiz relau dan kapasiti leburan. Relau 500 kg mempunyai mangkuk pijar berdiameter kira-kira 400 mm dan tinggi 600 mm. Relau 5 tan mempunyai mangkuk pijar berdiameter kira-kira 900 mm dan tinggi 1500 mm. Relau 20 tan mempunyai mangkuk pijar berdiameter kira-kira 1500 mm dan tinggi 2500 mm.
Ketebalan dinding berskala dengan saiz mangkuk pijar - mangkuk pijar yang lebih besar memerlukan dinding yang lebih tebal untuk mengendalikan beban mekanikal leburan. Sebuah mangkuk pijar kecil mungkin mempunyai dinding 30 mm, manakala mangkuk pijar besar mempunyai dinding 100 mm.
Reka bentuk dasar mangkuk pijar merupakan perincian yang kritikal. Dasar yang rata lebih mudah dibuat tetapi menumpukan tegasan haba pada sudut-sudutnya. Dasar yang bulat mengagihkan tegasan dengan lebih sekata dan lebih disukai untuk mangkuk pijar yang besar dan untuk operasi berkuasa tinggi. Kebanyakan mangkuk pijar relau induksi yang besar mempunyai dasar hemisfera atau kon.
Pemasangan mangkuk pijar adalah kerja 4 hingga 8 jam untuk relau sederhana.
Pemasangan bermula dengan membersihkan gegelung dan refraktori sandaran. Sebarang sisa logam, sanga atau serpihan daripada mangkuk pijar sebelumnya perlu dibuang. Refraktori sandaran baharu dipasang - biasanya lapisan pasir silika kering yang dipadatkan pada tempatnya, atau papan gentian seramik yang telah dibentuk.
Pijar kemudian diturunkan ke dalam relau. Penjajaran perlu sepusat dengan gegelung - pijar yang tidak sejajar akan menghasilkan gandingan elektromagnet yang tidak sekata, titik panas dan kegagalan pramatang. Pijar dipusatkan menggunakan lekapan, kemudian jurang antara pijar dan sandaran diisi dengan pasir atau gentian seramik.
Pijar baharu disinter (dibakar) sebelum pencairan pertama. Kitaran pensinteran meningkatkan suhu secara perlahan-lahan kepada 800 hingga 1000 darjah C selama 4 hingga 8 jam, menyingkirkan sebarang kelembapan dan menstabilkan pijar. Selepas pensinteran, pencairan pertama dimuatkan dan pijar boleh digunakan.
Sebuah mangkuk pijar baharu memerlukan pengendalian yang teliti dalam 10 hingga 20 pemanasan pertama. Kejutan haba daripada cas sejuk yang mengenai mangkuk pijar panas boleh memecahkan walaupun mangkuk pijar yang dipasang dengan baik. Pengendali biasanya mengisi cas pertama pada 50 hingga 70 peratus daripada kapasiti mangkuk pijar, mencairkannya dan menuangkannya sebelum mengisi cas penuh pertama. Proses ini menstabilkan mangkuk pijar dan memanjangkan hayatnya.
Mod kegagalan pijar adalah realiti operasi.
Mod kegagalan yang paling biasa ialah penipisan dinding. Sanga dan leburan menyerang dinding mangkuk pijar, dinding menjadi lebih nipis, dan akhirnya dinding itu gagal. Operator melihat ini sebagai peningkatan secara beransur-ansur dalam ketidakstabilan suhu leburan, kerana dinding mangkuk pijar tidak lagi menebat leburan daripada penyejukan gegelung. Penyelesaiannya adalah dengan melapisi semula relau dengan mangkuk pijar baharu.
Mod kegagalan kedua yang paling biasa ialah keretakan. Kejutan haba (cas sejuk, gangguan kuasa atau penyusupan sanga) menghasilkan retakan pada dinding mangkuk pijar. Retakan tersebut boleh jadi kecil (garis halus yang tidak menembusi) atau besar (retakan tembus yang membolehkan cecair cair bocor ke dalam gegelung). Retakan kecil kadangkala boleh diuruskan untuk beberapa pemanasan, tetapi retakan besar adalah kecemasan - condongkan relau, tuangkan cecair cair dan tutup.
Mod kegagalan ketiga ialah penembusan logam. Logam cair meresap ke dalam liang mangkuk pijar, mewujudkan jambatan logam antara cair dan gegelung. Hasilnya ialah laluan arus melalui mangkuk pijar, mangkuk pijar memanas secara tidak sekata, dan kegagalan menjadi lebih cepat. Penembusan logam biasanya disebabkan oleh refraktori sandaran yang lemah, mangkuk pijar yang kurang disinter, atau kuasa yang berlebihan semasa pemanasan pertama.
Pengarang: Pasukan kejuruteraan relau induksi MONTE INTELLIGENCE. Untuk pemilihan mangkuk pijar dan kajian kitaran hayat, hubungi helenxu@cnlymonte.com.
