Ein Induktionsofen ist ein elektrisches Heizgerät, das elektrische Energie in thermische Energie umwandelt, indem es das Prinzip der elektromagnetischen Induktion nutzt, um in einem magnetischen Wechselfeld Strom im Inneren von Metallmaterialien zu induzieren und so die Materialien zu erhitzen, bis sie schmelzen. Induktionsöfen werden entsprechend ihrer Struktur in zwei Typen unterteilt: kernlose Induktionsöfen und kernlose Induktionsöfen. Kernlose Induktionsöfen werden aufgrund ihrer schnellen Aufheizgeschwindigkeit, des intermittierenden Betriebs, des geringeren Ausbrennens von Elementen während des Schmelzens sowie ihrer einfachen Verwendung und Wartung häufig verwendet. In den letzten Jahren sind hohe Leistungsdichte, schnelles Schmelzen und großtechnische Entwicklung zum aktuellen Entwicklungstrend kernloser Induktionsöfen geworden.
1 Erosion
Erosion äußert sich in einer Ausdünnung des Bodensfeuerfeste SteineOfenauskleidung und Vergrößerung des Tiegeldurchmessers. Die Ursachen der Erosion sind mechanische Erosion und chemische Erosion.
1.1 Mechanische Erosion
Mechanische Erosion wird aus folgenden Gründen verursacht: (1) Kollision und Reibung der Ladung. (2) Elektromagnetisches Rühren. Im Bereich der Ofenauskleidung, der mit der Metallschmelze in Kontakt steht, spült die Metallschmelze unter Einwirkung elektromagnetischer Rührung kontinuierlich die Ofenauskleidung.
1.2 Chemische Erosion
(1) Reaktion geschmolzenen Metalls
Ofenauskleidungen aus Magnesium haben eine gute Toleranz gegenüber Fe, Mn und Ni, aber eine schlechte Toleranz gegenüber C und Si. Bei hohen Temperaturen nimmt die Aktivität von [C] und [Si] in der Metallschmelze zu und es kommt zu einer Grenzflächenreaktion mit MgO auf der Oberfläche der Ofenauskleidung, die zu Schäden an der Ofenauskleidung führt. Bei Verwendung einer silikatischen Ofenauskleidung zum Schmelzen reagiert SiO2 mit [C] im geschmolzenen Metall unter Bildung der folgenden Reaktion: SiO2(s)+2[C]→[Si]+2CO(g) . Die Gleichgewichtstemperatur dieser Reaktion beträgt beim Schmelzen von duktilem Eisen 1467 Grad, bei Grauguss 1540 Grad und bei schmiedbarem Gusseisen 1580 Grad. Wenn die Schmelztemperatur die Gleichgewichtstemperatur überschreitet, wird SiO2 in der Ofenauskleidung um [O] reduziert und die Ofenauskleidung wird dünner.
(2) Schlackenerosion
Aufgrund des Vorhandenseins von Rost in der Charge, einer unsauberen Rücklaufcharge und der Oxidation des geschmolzenen Metalls bei hohen Temperaturen entsteht eine große Menge an FeO-haltiger Schlacke. Während des Schmelzprozesses wird die Viskosität des geschmolzenen Metalls durch elektromagnetisches Rühren deutlich reduziert und es dringt in die Poren der Auskleidung ein, wenn es mit der Oberfläche der Ofenauskleidung aus feuerfesten Steinen in Kontakt kommt. Bei hohen Temperaturen reagiert FeO in der Schlacke mit SiO2, Al2O3 oder MgO in der Ofenauskleidung und erzeugt Substanzen mit niedrigem Schmelzpunkt (wie FeO·SiO2, dessen Schmelzpunkt nur 1170 Grad beträgt). Unter dem Rühren von geschmolzenem Hochtemperaturmetall schmilzt es sehr leicht und verlässt schnell die Reaktionszone und gelangt in die Flüssigkeit. Je größer der Unterschied zwischen der Alkalität des Auskleidungsmaterials und der Alkalität der Schlacke ist, desto leichter kann die Auskleidung korrodieren.
2 Leckage
Das Leckphänomen äußert sich darin, dass Metall in die Ofenauskleidung eindringt. Die Ursachen für Leckagen sind: (1) Die Ofendichte ist zu niedrig; (2) Das Metall ist geschmolzen, bevor sich die Sinterschicht gebildet hat. (3) Chemische Reaktion.
3 Verschlackung
Das Phänomen der Verschlackung äußert sich darin, dass die Ofenwand dicker und rauer wird. Die Ursache der Verschlackung ist das Anhaften von Metalloxiden, Oxidationsmitteln enthaltenden Recyclingmaterialien und Sand an der Ofenwand. Die Auswirkungen der Schlacke auf die Ofenauskleidung sind wie folgt: (1) Unter Schlacke versteht man die unschmelzbaren Oxide, Sulfide oder Phosphide, die auf dem geschmolzenen Metall schwimmen und an den Auskleidungsteilen haften, wo die Fließgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls gering ist und es zu Wärmeverlusten kommt; (2) Es verringert die Ofenkapazität; (3) Es verringert die Schmelzeffizienz des Ofens; (4) Dadurch kann das in der Schlacke verborgene Metall leicht überhitzt werden. (5) Es reagiert mit den feuerfesten Steinmaterialien der Auskleidung; (6) Beim Entfernen der Schlacke kann es leicht zu mechanischen Schäden an der Auskleidung kommen. (7) Es verändert den thermodynamischen Zustand der Auskleidung am Schlacke-hängenden Teil. Eine Verschlackung der Quarzsandauskleidung tritt auf, wenn die recycelten Materialien mehr Quarzsand (Abfallsand, der an der Oberfläche von Gusseisen haftet) enthalten. Diese Sande sinken auf den Boden des Ofens und haften an der Ofenwand, um die Auskleidung zu verdicken. In schweren Fällen bildet der Boden des Ofens eine V-Form und das Ofenvolumen nimmt ab. Bei der Quarzsand-Ofenauskleidung handelt es sich um eine saure Ofenauskleidung. Saure Schlacke haftet an der sauren Ofenauskleidung, insbesondere wenn die Schlackenlinie fest ist und die Abstichtemperatur niedrig ist. An der Schlackenlinie kommt es zu starker Schlackenbildung, die die Beschickung und die Ofenkapazität beeinträchtigt.
