De productie van grafietkroezen is aanzienlijk geëvolueerd met de komst van de isostatische perstechnologie, waardoor deze wereldwijd de meest geavanceerde techniek is. In vergelijking met traditionele rammethoden resulteert isostatisch persen in smeltkroezen met een uniforme textuur, hogere dichtheid, energie-efficiëntie en superieure weerstand tegen oxidatie. De toepassing van hoge druk tijdens het gieten verbetert de textuur van de smeltkroes aanzienlijk, waardoor de porositeit wordt verminderd en vervolgens de thermische geleidbaarheid en corrosieweerstand worden vergroot, zoals geïllustreerd in figuur 1. In een isostatische omgeving ervaart elk deel van de smeltkroes een uniforme vormdruk, waardoor de materiaalconsistentie overal wordt gegarandeerd. Deze methode, zoals weergegeven in figuur 2, presteert beter dan het traditionele ramproces, wat leidt tot een aanzienlijke verbetering van de prestaties van de smeltkroes.
1. Probleemstelling
Er ontstaat bezorgdheid in de context van een draadkroesoven met isolatieweerstand van aluminiumlegering die gebruik maakt van geramde grafietkroezen, met een levensduur van ongeveer 45 dagen. Na slechts 20 dagen gebruik wordt een merkbare afname van de thermische geleidbaarheid waargenomen, vergezeld van microscheurtjes op het buitenoppervlak van de smeltkroes. In de latere gebruiksstadia is een ernstige daling van de thermische geleidbaarheid zichtbaar, waardoor de smeltkroes bijna niet-geleidend wordt. Bovendien ontwikkelen zich meerdere oppervlaktescheuren en treedt er verkleuring op aan de bovenkant van de smeltkroes als gevolg van oxidatie.
Bij inspectie van de smeltkroesoven, zoals weergegeven in figuur 3, wordt een basis gebruikt die is samengesteld uit gestapelde vuurvaste stenen, waarbij het onderste verwarmingselement van de weerstandsdraad zich 100 mm boven de basis bevindt. De bovenkant van de smeltkroes is afgedicht met behulp van asbestvezeldekens, die ongeveer 50 mm van de buitenrand zijn geplaatst, waardoor aanzienlijke slijtage aan de binnenrand van de bovenkant van de smeltkroes zichtbaar is.
2. Nieuwe technologische verbeteringen
Verbetering 1: Toepassing van isostatische grafietkroes van geperste klei (met oxidatiebestendig glazuur bij lage temperaturen)
Het gebruik van deze smeltkroes verbetert de toepassing ervan in isolatieovens van aluminiumlegeringen aanzienlijk, vooral in termen van oxidatieweerstand. Grafietkroezen oxideren doorgaans bij temperaturen boven 400 ℃, terwijl de isolatietemperatuur van ovens van aluminiumlegeringen tussen 650 en 700 ℃ ligt. Kroezen met oxidatiebestendig glazuur bij lage temperaturen kunnen het oxidatieproces effectief vertragen bij temperaturen boven 600 ℃, waardoor langdurige uitstekende thermische geleidbaarheid wordt gegarandeerd. Tegelijkertijd voorkomt het sterktevermindering als gevolg van oxidatie, waardoor de levensduur van de smeltkroes wordt verlengd.
Verbetering 2: Ovenbasis waarbij gebruik wordt gemaakt van grafiet van hetzelfde materiaal als de smeltkroes
Zoals weergegeven in figuur 4 zorgt het gebruik van een grafietbasis van hetzelfde materiaal als de kroes voor een uniforme verwarming van de bodem van de kroes tijdens het verwarmingsproces. Dit vermindert temperatuurgradiënten veroorzaakt door ongelijkmatige verwarming en vermindert de neiging tot scheuren als gevolg van ongelijkmatige bodemverwarming. De speciale grafietbasis garandeert ook een stabiele ondersteuning van de smeltkroes, sluit aan op de bodem en minimaliseert door spanning veroorzaakte breuken.
Verbetering 3: Lokale structurele verbeteringen van de oven (Figuur 4)
- Verbeterde binnenrand van het ovendeksel, waardoor slijtage aan de bovenkant van de smeltkroes effectief wordt voorkomen en de ovenafdichting aanzienlijk wordt verbeterd.
- Ervoor zorgen dat de weerstandsdraad gelijk ligt met de bodem van de smeltkroes, waardoor voldoende bodemverwarming wordt gegarandeerd.
- Minimaliseren van de impact van dekenafdichtingen van topvezels op de verwarming van de kroes, zorgen voor voldoende verwarming aan de bovenkant van de kroes en verminderen de effecten van oxidatie bij lage temperaturen.
Verbetering 4: Verfijning van de gebruiksprocessen van smeltkroezen
Vóór gebruik de smeltkroes in de oven voorverwarmen bij temperaturen onder 200 ℃ gedurende 1-2 uur om vocht te verwijderen. Na het voorverwarmen verhoogt u de temperatuur snel tot 850-900 ℃, waardoor de verblijftijd tussen 300-600 ℃ wordt geminimaliseerd om oxidatie binnen dit temperatuurbereik te verminderen. Verlaag vervolgens de temperatuur tot de werktemperatuur en introduceer vloeibaar aluminiummateriaal voor normaal gebruik.
Vanwege de corrosieve effecten van raffinagemiddelen op smeltkroezen dienen de juiste gebruiksprotocollen te worden gevolgd. Regelmatige slakverwijdering is essentieel en moet worden uitgevoerd als de smeltkroes heet is, omdat het reinigen van de slak anders een uitdaging wordt. Waakzame observatie van de thermische geleidbaarheid van de smeltkroes en de aanwezigheid van veroudering op de kroeswanden is cruciaal in de latere gebruiksfasen. Tijdige vervangingen moeten worden uitgevoerd om onnodig energieverlies en lekkage van aluminiumvloeistof te voorkomen.
3. Verbeterresultaten
De verlengde levensduur van de verbeterde smeltkroes is opmerkelijk, waarbij de thermische geleidbaarheid gedurende langere perioden behouden blijft, zonder dat er oppervlaktescheuren worden waargenomen. Gebruikersfeedback duidt op verbeterde prestaties, waardoor niet alleen de productiekosten worden verlaagd, maar ook de productie-efficiëntie aanzienlijk wordt verbeterd.
4. Conclusie
- Isostatische grafietkroezen van geperste klei presteren qua prestaties beter dan traditionele smeltkroezen.
- Voor optimale prestaties moet de ovenstructuur overeenkomen met de grootte en structuur van de smeltkroes.
- Het juiste gebruik van de smeltkroes verlengt de levensduur aanzienlijk, waardoor de productiekosten effectief worden beheerst.
Door nauwgezet onderzoek en optimalisatie van de technologie van smeltkroesovens dragen de verbeterde prestaties en levensduur substantieel bij aan een verhoogde productie-efficiëntie en kostenbesparingen.
Posttijd: 24 december 2023