Ottimizzazione della tecnologia del forno crogiolo di grafite per prestazioni prolungate ed efficienza dei costi

La produzione di crogiolo di grafite si è evoluta in modo significativo con l'avvento della tecnologia pressante isostatica, contrassegnandola come tecnica più avanzata a livello globale. Rispetto ai metodi di sperimentazione tradizionali, la pressione isostatica si traduce in crogioli con consistenza uniforme, maggiore densità, efficienza energetica e resistenza superiore all'ossidazione. L'applicazione di elevata pressione durante lo stampaggio migliora significativamente la consistenza del crogiolo, riducendo la porosità e successivamente aumentando la conduttività termica e la resistenza alla corrosione, come illustrato nella Figura 1. In un ambiente isostatico, ogni parte del crogiolo sperimenta una pressione di modanatura uniforme, garantendo la coerenza del materiale. Questo metodo, come illustrato nella Figura 2, supera il tradizionale processo di sperimentazione, portando a un sostanziale miglioramento delle prestazioni del crogiolo.

1. Dichiarazione del problema

Una preoccupazione sorge nel contesto di un forno crogiolo di resistenza all'isolamento in lega di alluminio utilizzando crogioli di grafite speronati, con una durata di circa 45 giorni. Dopo solo 20 giorni di utilizzo, si osserva un notevole declino della conducibilità termica, accompagnato da micro-crack sulla superficie esterna del crogiolo. Nelle fasi successive dell'uso, è evidente un grave calo della conducibilità termica, rendendo il crogiolo quasi non conduttivo. Inoltre, si sviluppano più crepe superficiali e lo scolorimento si verifica nella parte superiore del crogiolo a causa dell'ossidazione.

Dopo aver ispezionato il forno del crogiolo, come mostrato nella Figura 3, viene utilizzata una base composta da mattoni refrattari impilati, con l'elemento di riscaldamento del filo di resistenza situato a 100 mm sopra la base. La parte superiore del crogiolo è sigillata usando coperte in fibra di amianto, posizionate a circa 50 mm dal bordo esterno, rivelando una significativa abrasione sul bordo interno della parte superiore del crogiolo.

2. Nuovi miglioramenti tecnologici

Miglioramento 1: adozione di crogiolo di grafite di argilla pressata isostatica (con smalto resistente all'ossidazione a bassa temperatura)

L'utilizzo di questo crogiolo migliora in modo significativo la sua applicazione nei forni di isolamento in lega di alluminio, in particolare in termini di resistenza all'ossidazione. I crogioli di grafite in genere si ossidano a temperature superiori a 400 ℃, mentre la temperatura di isolamento dei forni in lega di alluminio varia tra 650 e 700 ℃. I crogioli con smalto resistente all'ossidazione a bassa temperatura possono effettivamente rallentare il processo di ossidazione a temperature superiori a 600 ℃, garantendo un'eccellente conducibilità termica prolungata. Allo stesso tempo, impedisce la riduzione della forza dovuta all'ossidazione, estendendo la durata della vita del crogiolo.

Miglioramento 2: base del forno che utilizza grafite dello stesso materiale del crogiolo

Come illustrato nella Figura 4, l'uso di una base di grafite dello stesso materiale del crogiolo garantisce il riscaldamento uniforme del fondo del crogiolo durante il processo di riscaldamento. Ciò mitiga i gradienti di temperatura causati da riscaldamento irregolare e riduce la tendenza per le fessure derivanti da riscaldamento del fondo irregolare. La base di grafite dedicata garantisce anche un supporto stabile per il crogiolo, allineamento con il fondo e minimizzando le fratture indotte da stress.

Miglioramento 3: miglioramenti strutturali locali del forno (Figura 4)

1. Il bordo interno migliorato del coperchio del forno, prevenendo efficacemente l'usura sulla parte superiore del crogiolo e migliorando significativamente la tenuta del forno.
2. Garantire che il filo di resistenza sia a livello con il fondo del crogiolo, garantendo un sufficiente riscaldamento del fondo.
3. Ridurre al minimo l'impatto delle guarnizioni di coperta in fibra superiore sul riscaldamento del crogiolo, garantendo un riscaldamento adeguato nella parte superiore del crogiolo e riducendo gli effetti dell'ossidazione a bassa temperatura.

Miglioramento 4: perfezionamento dei processi di utilizzo del crogiolo

Prima dell'utilizzo, preriscaldare il crogiolo nella fornace a temperature inferiori a 200 ℃ per 1-2 ore per eliminare l'umidità. Dopo il preriscaldamento, aumentare rapidamente la temperatura a 850-900 ℃, minimizzando il tempo di permanenza tra 300-600 ℃ per ridurre l'ossidazione all'interno di questo intervallo di temperatura. Successivamente, abbassare la temperatura alla temperatura di lavoro e introdurre materiale liquido in alluminio per il normale funzionamento.

A causa degli effetti corrosivi del raffinamento degli agenti sui crogioli, seguire i protocolli di utilizzo corretti. La rimozione regolare delle scorie è essenziale e dovrebbe essere eseguita quando il crogiolo è caldo, poiché le scorie di pulizia diventano altrimenti impegnative. L'osservazione vigile della conduttività termica del crogiolo e la presenza di invecchiamento sulle pareti del crogiolo è cruciale nelle fasi successive dell'uso. Dovrebbero essere effettuati sostituzioni tempestive per evitare inutili perdite di energia e perdite di liquido in alluminio.

3. Risultati del miglioramento

La durata della vita estesa del crogiolo migliorato è degna di nota, mantenendo la conduttività termica per durate prolungate, senza alcuna rottura superficiale osservata. Il feedback degli utenti indica prestazioni migliorate, non solo riducendo i costi di produzione, ma migliorano anche significativamente l'efficienza della produzione.

4. Conclusione

1. I crogioli di grafite di argilla pressati isostatici superano i crogioli tradizionali in termini di prestazioni.
2. La struttura del forno dovrebbe corrispondere alle dimensioni e alla struttura del crogiolo per prestazioni ottimali.
3. Il corretto utilizzo del crogiolo estende in modo significativo la sua durata della vita, controllando efficacemente i costi di produzione.

Attraverso meticolosi ricerche e ottimizzazione della tecnologia del forno crogiolo, le prestazioni migliorate e la durata della vita contribuiscono in modo sostanziale all'aumento dell'efficienza della produzione e al risparmio sui costi.