Подбор и эксплуатация плавильного тигля
Для выбора тигля нужны три группы данных: металл и режим плавки, геометрия изделия, конструкция печи. Номинальная вместимость помогает найти размерный ряд, но не подтверждает совместимость с конкретной установкой.
Что проверить перед заказом
- Металл или марку сплава, рабочую температуру, массу плавки и продолжительность выдержки.
- Материал тигля, применяемые флюсы и требования к чистоте расплава.
- Наружные размеры, внутреннюю геометрию, форму дна, опору и монтажные зазоры.
- Способ нагрева; для индукционной печи — частоту, размеры индуктора и требования к плавильному узлу.
Как читать таблицы размеров
В расширенных рядах круглых тиглей D обозначает наружный диаметр сверху, D1 — внутренний диаметр сверху, d — наружный диаметр дна, H — общую высоту. У магнезитовых тиглей Dн и Dв — наружный и внутренний диаметры, H — высота, h — глубина полости. Для овальных тиглей используют L, B, B1 и H. У графитовых тиглей для золота и кварцевых кожухов приняты обозначения Φ1, Φ2, Φ3 и H. Нужная схема размещена рядом с каждой таблицей.
Размеры относятся к выбранной серии. Одного номера модели недостаточно: одинаковые обозначения встречаются у изделий с разной геометрией и составом материала. Если вместимость в килограммах не указана отдельным столбцом, выводить её из номера нельзя.
Приёмка и перемещение
При приёмке осматривают упаковку, наружную и внутреннюю поверхности, дно и защитное покрытие. Трещины, сколы и повреждения покрытия фиксируют до установки. Тигель не перекатывают по полу, не бросают и не перемещают ударами. Для перевозки используют подходящую тележку или приспособление с мягкими опорными поверхностями.
Хранение
Место хранения должно быть сухим и проветриваемым, с защитой от осадков и влаги от пола. Тигли размещают на устойчивой подставке или поддоне. Способ укладки и допустимость штабелирования определяют для конкретной формы и упаковки. Увлажнённое изделие не устанавливают сразу в горячую печь.
Установка в топливной печи
Перед установкой проверяют сухость и состояние рабочего пространства, удаляют посторонние металлические остатки и отложения. Опора должна соответствовать дну тигля, обеспечивать устойчивое опирание и предусмотренное тепловое расширение. Высоту опоры, монтажные зазоры и взаимное положение горелки и тигля задают по конструкции печи.
Тигель со сливным носиком должен опираться корпусом и дном на предназначенные для этого элементы. Носик не используют как несущий элемент. В наклоняемом узле отдельно проверяют крепление тигля, положение опор и свободу температурных перемещений.
Установка в индукционной печи
Проверяют размеры и состояние индуктора, положение тигля относительно витков, опору дна, изоляцию и систему охлаждения. Зазоры и промежуточные материалы выбирают по проекту плавильного узла. Рекомендации для одной установки нельзя автоматически переносить на печь другой мощности или частоты.
Сушка и первый нагрев
Пористый материал способен поглощать влагу. Перед первым применением и после увлажнения тигель подготавливают по согласованному регламенту. В нём указывают условия сушки, скорость нагрева, продолжительность выдержек и порядок перехода к рабочему режиму для конкретного материала и печи.
Нельзя определять готовность к загрузке только по цвету свечения или назначать мощность по наружным размерам. Резкий нагрев холодного или влажного тигля может вызвать растрескивание, отслоение покрытия и отделение дна. После перерыва состояние тигля и необходимость повторной подготовки проверяют заново.
Нагрев в топливной печи
Горелка и газовые потоки должны обеспечивать равномерный прогрев без устойчивого местного перегрева стенки или дна. Настройку горелки, состав атмосферы и мощность согласуют с конструкцией печи и материалом тигля. Попадание пламени в одну точку и загрязнение рабочего пространства меняют условия нагрева.
Загрузка металла
Шихта должна быть сухой и подготовленной по технологическому регламенту. Её укладывают аккуратно, без ударов по дну и стенкам. Крупные куски не должны заклиниваться поперёк корпуса: при нагреве они расширяются и могут расколоть тигель. Острые кромки не должны повреждать покрытие.
Порядок и величину догрузки назначают с учётом количества расплава и работы печи. Большая порция холодного металла может резко охладить ванну. Допустимую рабочую загрузку проверяют отдельно от номинальной вместимости.
Флюсы и технологические добавки
Состав, дозировку и порядок внесения добавок задаёт технология плавки. Перед применением проверяют совместимость реагента с материалом тигля. Избыток флюса и его локальное скопление у стенки могут ускорить разъедание. Добавки вводят предназначенным инструментом, не повреждая корпус и покрытие.
Захват и извлечение
Щипцы или захват должны соответствовать форме, размеру и полной массе тигля с содержимым. Усилие распределяют по предусмотренной зоне корпуса. Нельзя сдавливать борт неподходящим инструментом или использовать его как точку опоры рычага. Перед извлечением проверяют состояние захвата и устойчивость при перемещении.
Удаление шлака и очистка
Отложения ухудшают теплопередачу, могут химически воздействовать на стенку и создавать напряжения при повторном нагреве. Периодичность и температуру очистки определяют регламентом. Применяют подходящий инструмент без ударов и без срезания материала тигля; затвердевшие остатки не выбивают силой.
Остановка и охлаждение
После работы тигель освобождают от расплава и очищают в порядке, предусмотренном технологией. Оставшийся металл при повторном нагреве может расширяться и повреждать корпус. Горячий тигель размещают на предусмотренной сухой термостойкой опоре, исключая контакт с влагой и резкое охлаждение.
При вынужденной остановке место слива, порядок обращения с расплавом и условия последующего пуска определяются регламентом участка. Повреждённое изделие не возвращают в работу без оценки пригодности.
Повреждения: признаки и возможные причины
Ниже разобраны 27 случаев повреждений с указанием признаков и расположения дефектов. Таблица помогает организовать осмотр и собрать данные; одинаковый дефект может иметь несколько причин. При трещинах, сквозных повреждениях или недопустимом износе действуют по регламенту безопасной остановки и замены.
Поперечные трещины
| Признак и расположение | Возможные причины и предмет проверки |
|---|---|
| У дна, вплоть до отделения донной части | Слишком быстрый нагрев, удары по дну, расширение оставшегося металла, удар шихты о внутреннюю поверхность. |
| Примерно посередине корпуса | Неровная или неподходящая опора; слишком высокий захват и чрезмерное усилие щипцов; неравномерный нагрев. |
| Под сливным носиком | Зажатие корпуса в опоре при расширении и охлаждении; несоответствие подставки форме дна. |
Продольные трещины
| Признак и расположение | Возможные причины и предмет проверки |
|---|---|
| У нового тигля, от нижней части корпуса | Установка холодного тигля в горячую печь, быстрый нагрев дна или местный перегрев. Возможны сопутствующие отслоения покрытия. |
| У долго работавшего тигля, в зоне тонкой стенки | Износ и снижение несущей способности стенки; дополнительная механическая нагрузка. |
| Одна трещина от верхнего края | Неравномерный быстрый нагрев, использование борта как опоры для рычага, удар или неподходящий захват. |
| Несколько параллельных трещин от верхнего края | Давление крышки на тигель, окисление верхней части корпуса, скопление шлака у борта. |
| На боковой стенке, без выхода к краям | Распирание изнутри: например, расширение зажатого куска шихты клиновидной формы. |
Звездообразные трещины и пробои
| Признак и расположение | Возможные причины и предмет проверки |
|---|---|
| Звездообразная трещина в дне | Тепловой удар или быстрый местный нагрев нижней части. |
| Звездообразная трещина на боковой стенке | Внутреннее распирание шихтой; механическое воздействие. |
| Крупное отверстие без общего утонения стенки | Удар при загрузке или очистке. Нужно проверить способ обращения с тиглем и инструмент. |
| Небольшое сквозное отверстие | Развитие трещины. Требуются остановка работы по регламенту и осмотр корпуса. |
Химическое и местное разрушение
| Признак и расположение | Возможные причины и предмет проверки |
|---|---|
| Разъедание на уровне расплава | Воздействие флюса, оксидов и поверхностных отложений на стенку. |
| Разъедание в нескольких местах | Несовместимость реагентов с материалом или непосредственный контакт добавки со стенкой. |
| Разъедание дна и нижней части | Воздействие золы и шлака в топливной печи, местный перегрев. |
| Впадина на наружной поверхности | Проникновение добавок в материал и химическое разрушение в более горячей зоне. |
Другие признаки
| Признак и расположение | Возможные причины и предмет проверки |
|---|---|
| Сетка трещин на поверхности | Длительная эксплуатация и накопленные повреждения; требуется оценка остаточного ресурса. |
| Увеличение времени плавки | Неподходящая подготовка тигля, отложения на стенках, износ; дополнительно проверяют работу печи. |
| Отслоение защитного покрытия | Увлажнение, установка холодного изделия в горячую печь или слишком быстрый нагрев. |
| Выпучивание и растрескивание дна | Посторонние твёрдые включения под дном и неравномерное опирание на жёсткую поверхность. |
| Трещина дна при толстом остатке металла или шлака | Расширение затвердевших остатков при последующем нагреве. |
| Зеленоватый оттенок поверхности и размягчение | Воздействие медного расплава или длительный перегрев; проверяют температуру и состав отложений. |
| Отделение нижней части нового тигля | Быстрый нагрев увлажнённого изделия. |
| Деформация корпуса | Неравномерное температурное расширение при местном перегреве или быстром изменении температуры. |
| Ускоренное окисление | Повреждение покрытия, подсос воздуха, неподходящая атмосфера и длительные выдержки в неблагоприятном температурном диапазоне. |
| Общее утонение стенок | Износ. Тигель выводят из эксплуатации при достижении предела, установленного для изделия. |
| Внезапное разрушение во время работы | В том числе попадание влаги с шихтой. Причину устанавливают после безопасной остановки; повторный запуск без проверки недопустим. |
Данные для повторного заказа
Сохраните обозначение серии, чертёж, размеры и сведения о материале. Для разбора повреждений приложите общий вид тигля, крупные планы дефектов, данные о металле и флюсах, температуре, первом нагреве и продолжительности работы.
Корундовые (алундовые) и магнезитовые тигли
Корундовая серия 100–950 мл содержит Al₂O₃ 99%: длительная работа при 1600–1650 °C, кратковременно около 1700 °C. Для магнезитовой серии из плавленой магнезии указан длительный режим 1700–1800 °C. По этим значениям нельзя назначить скорость нагрева и охлаждения или определить срок службы.
Лабораторную керамику на основе Al₂O₃ подбирают по составу пробы, температуре и атмосфере. Нагрев и охлаждение должны соответствовать выбранной марке материала. Прямой контакт с холодной или влажной опорой после нагрева может вызвать термический удар.
Крышка не герметизирует тигель и не заменяет защитную атмосферу. Для индукционной печи проверяют, где выделяется тепло: в металлической загрузке или в отдельном проводящем нагревателе. Корундовую керамику нельзя использовать как прямую замену графитового нагревателя.