İndüksiyonlu ergitmede en büyük değişken maliyet kalemi, ergitme hızı, enerji tüketimi ve metal kalitesini en doğrudan etkileyen değişken olan şarj malzemesidir. Dikkatlice yönetilen bir şarj programı, eldeki hurda malzemeyi rastgele kullanmaya kıyasla enerji tüketimini %10-15 oranında azaltabilir ve ergitme hızını da benzer oranda artırabilir.
MONTE INTELLIGENCE, indüksiyon fırını tedarikimizin bir parçası olarak şarj malzemesi önerileri sunmaktadır. Bu makale, demir ve çeliğin indüksiyonla eritilmesi için şarj seçimi, hazırlanması ve yönetimi prensiplerini kapsamaktadır.
İndüksiyon ergitme için kullanılan hammadde çeşitli kategorilere ayrılır: dökümhane iadeleri (dökümhanenin kendi işlemlerinden çıkan girişler, yükselticiler ve hurda dökümler), satın alınan çelik hurdası (hurda satıcılarından, genellikle kaliteye göre ayrıştırılmış), pik demir (yüksek fırından veya doğrudan indirgemeden elde edilen ham demir) ve alaşım katkıları (ferro alaşımlar, karbürleştiriciler ve kimyasal bileşimi ayarlamak için eklenen diğer malzemeler).
İdeal karışım, minimum düzeltmeyle hedef kimyasal bileşimi sağlayan, köprüleme olmadan homojen bir şekilde eriyen ve ton başına en düşük sıvı metal maliyetine sahip olan bir karışımdır. Bu ideale ulaşmak, her bir karışım bileşeninin metalurjik özelliklerini ve maliyetini dengelemeyi gerektirir.
İndüksiyon fırınlarında erime verimliliği için malzeme boyut dağılımı önemlidir. İndüksiyon ısıtma mekanizması – alternatif manyetik alan tarafından oluşturulan girdap akımları – referans derinliği adı verilen bir derinliğe kadar malzemenin içine nüfuz eder; bu derinlik frekansa ve malzeme elektriksel özelliklerine bağlıdır. 1000 Hz'de demir için referans derinliği yaklaşık 7 mm'dir. Isıtma esas olarak bu yüzey katmanında gerçekleşir ve ısı daha sonra iç kısma iletilir.
Örneğin, 200 mm çapında çelik zımbalama artıkları gibi büyük, katı parçalardan oluşan bir karışım, ısı merkeze iletilene kadar yalnızca yüzeyin 7 mm'lik kısmına kadar ısınır. Merkez hala soğukken yüzey eriyebilir ve bu da kısmen erimiş bir parçanın fırın boyunca bir kemer oluşturarak kalan karışımın eriyik içine inmesini engellemesine yol açan köprüleme olayına neden olur. 10 mm'lik kıyılmış hurda parçalarından 150 mm'lik ağır hurda parçalarına kadar çeşitli boyutlarda parçalardan oluşan bir karışım, fırında daha homojen bir şekilde yerleşir ve daha verimli bir şekilde erir çünkü daha küçük parçalar daha büyük parçalar arasındaki boşlukları doldurur ve etkili yüzey-hacim oranını artırır.
Şarj temizliği, metal kalitesi ve fırın astarının ömrü için kritik öneme sahiptir. Pas (demir oksit), cüruf hacmini artırır, enerji tüketir (Fe2O3'ü Fe'ye indirgemek karbon ve enerji gerektirir) ve silika astarına zarar verir (FeO, silika refrakterler için bir akı maddesidir ve astar ömrünü kısaltır). Şarj üzerindeki yağ ve gres, ergitme sırasında duman üretir - bu da atölye ortamı ve emisyon sorununa yol açar - ve metale hidrojen sokarak dökümlerde gözenekliliğe neden olabilir. Şarj üzerindeki kum ve kir, geri kazanılabilir metal katkısı olmadan cüruf hacmini artırır.
Şarj ön ısıtması, daha büyük indüksiyon fırınlarında (yaklaşık 5 tonun üzerinde) verimliliği artırmak için kullanılan bir tekniktir. Şarjdan önce şarjı 400-600°C'ye kadar ısıtmak, nemi giderir (ıslak şarjın erimiş banyoya temas etmesi durumunda buhar patlaması riskini ortadan kaldırır), yağı ve organik kirleticileri yakar (duman ve hidrojen alımını azaltır) ve fırında gereken elektrik enerjisini azaltır (ön ısıtıcı, elektrik yerine daha düşük maliyetli doğal gaz kullanır). Şarj ön ısıtıcısı, doğal gaz ve elektriğin göreceli fiyatlarına bağlı olarak toplam ergitme maliyetini %5-10 oranında azaltabilir.
Yükleme sırası, erime hızını ve güvenliği etkiler. Soğuk bir fırına ilk yüklenen parçalar, duvarların etrafına iyi oturan ve bobine iyi bir bağlantı sağlayan daha küçük parçalar olmalıdır; bunlar daha hızlı ısınır ve fırın astarının eşit şekilde ısınmasına yardımcı olur. Sıvı bir havuz oluştuğunda, etraflarındaki sıvı metal bağlantıyı iyileştirdiği için daha büyük parçalar eklenebilir. Son yükleme, karıştırma işlemi ve alaşım elementlerinin eklenmesi için yeterli serbest alan (erime yüzeyinden potanın üstüne kadar olan mesafe) bırakmalıdır.
Köprüleme, her indüksiyon eritme fırınının karşılaştığı operasyonel bir sorundur. Bir parça malzeme, eriyik üzerinde fırın çapı boyunca köprü oluşturarak, üstteki malzemenin eriyik içine inmesini engeller. Alttaki eriyik ısınmaya devam eder ve refrakter astarı hasar verecek sıcaklıklara kadar aşırı ısınabilir. Köprülemeyi önlemek için uygun malzeme boyutlandırması (fırın çapının yaklaşık üçte birinden daha büyük parça olmamalı), dikkatli yükleme (tek büyük bir parçanın düz bir şekilde bırakılmaması) ve eritme döngüsü sırasında dikkatli izleme gereklidir.
Birden fazla alaşımı eriten dökümhaneler için, alaşımlar arasındaki çapraz kontaminasyon bir kalite riskidir. Magnezyum içeren sünek demiri eriten ve daha sonra magnezyum içermemesi gereken gri dökme demir hurdasıyla doldurulan bir fırın, astar önceki ısıdan magnezyum tutarsa, standart dışı dökümler üretebilir. Çözüm, her alaşım ailesi için ayrı fırınlar kullanmak veya alaşım değişimleri arasında fırının iyice temizlenmesidir; bu temizlik, yapışmış metal ve cürufu temizlemek için astarın kazınmasını da içerir.
MONTE INTELLIGENCE, indüksiyon fırını projelerimizin bir parçası olarak, hurda malzeme spesifikasyonu, şarj karışımı optimizasyonu ve ön ısıtıcı entegrasyonu dahil olmak üzere şarj malzemesi danışmanlığı hizmeti sunmaktadır.
Dökümhaneniz için şarj malzemesi önerileri için helenxu@cnlymonte.com adresinden iletişime geçin.
