A produção de cadinhos de grafite evoluiu significativamente com o advento da tecnologia de prensagem isostática, tornando-a a técnica mais avançada do mundo. Em comparação com os métodos tradicionais de compactação, a prensagem isostática resulta em cadinhos com textura uniforme, maior densidade, eficiência energética e resistência superior à oxidação. A aplicação de alta pressão durante a moldagem melhora significativamente a textura do cadinho, reduzindo a porosidade e, consequentemente, aumentando a condutividade térmica e a resistência à corrosão, conforme ilustrado na Figura 1. Em um ambiente isostático, cada parte do cadinho sofre pressão de moldagem uniforme, garantindo a consistência do material em toda a sua extensão. Este método, como ilustrado na Figura 2, supera o processo tradicional de compactação, levando a uma melhoria substancial no desempenho do cadinho.
1. Declaração do Problema
Uma preocupação surge no contexto de um forno de cadinho com fio de resistência de isolamento de liga de alumínio, utilizando cadinhos de grafite compactado, com vida útil de aproximadamente 45 dias. Após apenas 20 dias de uso, observa-se uma queda perceptível na condutividade térmica, acompanhada de microfissuras na superfície externa do cadinho. Nos estágios finais de uso, observa-se uma queda acentuada na condutividade térmica, tornando o cadinho praticamente não condutor. Além disso, desenvolvem-se múltiplas fissuras superficiais e ocorre descoloração na parte superior do cadinho devido à oxidação.
Ao inspecionar o forno do cadinho, conforme mostrado na Figura 3, é utilizada uma base composta por tijolos refratários empilhados, com o elemento de aquecimento mais inferior do fio de resistência situado 100 mm acima da base. A parte superior do cadinho é selada com mantas de fibra de amianto, posicionadas a cerca de 50 mm da borda externa, revelando abrasão significativa na borda interna da parte superior do cadinho.
2. Novas melhorias tecnológicas
Melhoria 1: Adoção de cadinho de grafite de argila prensada isostática (com esmalte resistente à oxidação em baixa temperatura)
A utilização deste cadinho melhora significativamente sua aplicação em fornos de isolamento de liga de alumínio, particularmente em termos de resistência à oxidação. Cadinhos de grafite normalmente oxidam em temperaturas acima de 400 °C, enquanto a temperatura de isolamento de fornos de liga de alumínio varia entre 650 e 700 °C. Cadinhos com esmalte resistente à oxidação de baixa temperatura podem efetivamente retardar o processo de oxidação em temperaturas acima de 600 °C, garantindo excelente condutividade térmica prolongada. Simultaneamente, evitam a redução da resistência devido à oxidação, prolongando a vida útil do cadinho.
Melhoria 2: Base do Forno Utilizando Grafite do Mesmo Material do Cadinho
Conforme ilustrado na Figura 4, o uso de uma base de grafite do mesmo material do cadinho garante um aquecimento uniforme do fundo do cadinho durante o processo de aquecimento. Isso atenua os gradientes de temperatura causados pelo aquecimento desigual e reduz a tendência a rachaduras resultantes do aquecimento desigual do fundo. A base de grafite dedicada também garante um suporte estável para o cadinho, alinhando-o com o fundo e minimizando fraturas induzidas por tensão.
Melhoria 3: Melhorias estruturais locais do forno (Figura 4)
- Borda interna melhorada da tampa do forno, prevenindo efetivamente o desgaste na parte superior do cadinho e melhorando significativamente a vedação do forno.
- Garantir que o fio de resistência esteja nivelado com o fundo do cadinho, garantindo aquecimento suficiente do fundo.
- Minimizar o impacto das vedações da manta de fibra superior no aquecimento do cadinho, garantindo aquecimento adequado na parte superior do cadinho e reduzindo os efeitos da oxidação em baixa temperatura.
Melhoria 4: Refinando os processos de uso do Crucible
Antes do uso, pré-aqueça o cadinho no forno a temperaturas abaixo de 200 ℃ por 1 a 2 horas para eliminar a umidade. Após o pré-aquecimento, aumente rapidamente a temperatura para 850-900 ℃, minimizando o tempo de permanência entre 300-600 ℃ para reduzir a oxidação dentro dessa faixa de temperatura. Em seguida, reduza a temperatura para a temperatura de trabalho e introduza o material líquido de alumínio para operação normal.
Devido aos efeitos corrosivos dos agentes de refino nos cadinhos, siga os protocolos de uso corretos. A remoção regular da escória é essencial e deve ser realizada quando o cadinho estiver quente, pois a limpeza da escória se torna desafiadora caso contrário. A observação vigilante da condutividade térmica do cadinho e da presença de sinais de envelhecimento nas paredes do cadinho é crucial nas fases posteriores de uso. Substituições oportunas devem ser feitas para evitar perdas desnecessárias de energia e vazamento de alumínio líquido.
3. Resultados de Melhoria
A vida útil prolongada do cadinho aprimorado é notável, mantendo a condutividade térmica por períodos prolongados, sem a observação de rachaduras na superfície. O feedback dos usuários indica um desempenho aprimorado, não apenas reduzindo os custos de produção, mas também aumentando significativamente a eficiência da produção.
4. Conclusão
- Os cadinhos de grafite de argila prensada isostática superam os cadinhos tradicionais em termos de desempenho.
- A estrutura do forno deve corresponder ao tamanho e à estrutura do cadinho para um desempenho ideal.
- O uso adequado do cadinho aumenta significativamente sua vida útil, controlando efetivamente os custos de produção.
Por meio de pesquisa meticulosa e otimização da tecnologia de forno de cadinho, o desempenho e a vida útil aprimorados contribuem substancialmente para o aumento da eficiência da produção e economia de custos.
Horário da publicação: 24 de dezembro de 2023