13.2.2 Infodring av elektriska degelugnar

För infodring av elektriska degelugnar kan tre olika typer av eldfast material komma ifråga som slitfoder:

  • Basiskt material, som vanligtvis är uppbyggd av magnesiumoxid (MgO).

  • Sura material, som är rika på kvarts (SiO2).

  • Neutrala material, som är rika på aluminiumoxid (Al2O3)

De flesta av gjuteriernas degelugnar för smältning av gjutjärn och stål torrstampas, det vill säga att de infodras isurt med en torr kvartsitmassa, som till 98 procent består av kvarts. Degelugnarna infodras utan undantag monolitiskt, det vill säga i ett stycke.

För att underlätta fodrets sintring tillsätts borsyra (H3BO3) eller borsyreanhydrid (B2O3). Borsyran innehåller  en stor andel vatten, som drivs ut i samband med sintringen.

Under senare år har man i allt större utsträckning gått över till att använda den torrare borsyreanhydriden. Fördelen är att mindre vatten behöver drivas ut, vilket gör att det bildas färre porositeter i infodringen.

Ju lägre driftstemperaturen är, desto högre borsyretillsats rekommenderas. Man kan också vända på det och säga att ju mer borsyra som tillsätts desto större blir sintringsdjupet.

Då inandning av kvartshaltigt damm innebär en risk för silikos är det ur arbetsmiljösynvinkel bättre att använda basisk eller neutral infodring. Kvartsitinfodringar dominerar trots det fortfarande av följande skäl: 

  • Kvarts har en unik termisk utvidgningskarakteristik med i stort sett ingen expansion över 575 grader.

    Upp till denna temperatur har den dock en mycket kraftig termisk utvidgning. Det gör att fodret inte mår bra av temperatursvängningar under den brytpunkten. Däremot är det inte känslig för temperaturväxlingar som håller sig över 575 grader.
    Infodringen påverkas av smältans sammansättning. Exempelvis gör en smälta med låg kiselhalt att en kiselbaserad infodring kan bli porös då kislet i den löses upp. En kall induktionsugn bör därför startas långsamt så att sprickor hinner tätas.

  • Fodret har en osintrad zon närmast spolen. Denna förhindrar genombrott även om sprickor uppstår i det genomsintrade skiktet närmast smältan.

  • Kvartsit kan genom reglerad tillsats av sintringsmedel få en lämplig sintringstemperatur, vilket i drift ger ett lagom tjockt sintrat ytskikt.

  • Kvartsit har tillräcklig eldfasthet för aktuella smälttemperaturer.

  • Kvartsit har lågt pris i förhållande till övriga tänkbara material.

Längdutvidgning för olika eldfasta material som funktion av temperaturen.

 

Basiska och neutrala infodringsmaterial är betydligt dyrare än sura. De används ändå frekvent i ugnar för smältning av stål i de fall då en sur infodring inte ger önskade egenskaper, som till exempel livslängd. Oftast är det en eller flera av följande tre orsaker till att man i ett stålgjuteri väljer ett basiskt eller neutralt infodringsmaterial i stället för ett surt:

  • Tappningstemperatur är hög. Smältpunkten för kvartsit är 1 720 grader.

  • Foderslitaget är högt på grund av aggresiva legeringsämnen i smältan.

  • Det finns ett önskemål om basisk slaggföring vilket ej kan kombineras med ett surt foder.

Infodringen  måste göras noggrannt för att uppnå en optimal foderlivslängd.
Om svarta fläckar uppstår på ugnens infodring när den är varm är det ett tecken på kraftigt slitage på infodringen.

Ett annat tecken på slitage är att man har en onormalt stor smältvolym i ugnen. Det gäller att vid torrstampningen åstadkomma en jämn och god tätpackning av materialet. Kvartsitens densitet ska vara cirka 2,1 kg/dm3 efter stampning.

Slitaget på ugnsinfodringen mäts vanligtvis genom att mäta diametern och höjden på infodringen med mätsticka. Då ugnsinfordringens förslitning har förskjutits i sidled kan detta orsaka fel vid mätningen med mätsticka.

En så kallad ”elefantfot” innebär att en ökad förslitning i botten av ugnen har skett. Denna förslitning kallas så eftersom dess utseende kan liknas vid en elefantfot om man tittar på ett tvärsnitt genom ugnen.

 

Infodringsteknik

Vid infodring används normalt en stålplåtsschablon, som placeras i ugnskroppen. Schablonens ytterdiameter är lika med den instampade ugnens kommande innerdiameter. Infodringsmaterial fylls på mellan ugnens klädda kopparspole och plåtschablonen. Schablonen får oftast sitta kvar i ugnen under sintringsoperationen medan ugnstemperaturen långsamt höjs. Efter lagning av ugnen bör man vara extra uppmärksam på hängningar, det vill säga en brygga som hänger, i ugnen.

De vanligaste metoderna för instampning är:

  • Manuell stampning med stampspade.

  • Manuell packning kombinerad med vibrationspackning med tryckluftsverktyg..

  • Vibrationspackning med vibrator. Två exempel på utrustning visas i bilderna nedan.

 

Utrustning för instampning av degelugnar. Utrustning lämplig för instampning av ugnsbottnar.
   

 

Rivning

När infodringen är uttjänt rivs den ut.

Detta är arbetsmiljömässigt ett besvärligt arbete, särskilt vid kvartshaltig infodringsmaterial då det finns en förhöjd risk för silikos vid inandning.

Det är därför viktigt med en effektiv ventilation på arbetsplatsen.
Görs infodringsarbetet manuellt är det dessutom nödvändigt att operatörerna bär andningsmask.

Förutom problemet med inandning av farligt damm innebär manuell rivning även en hög arbetsbelastning. Samtidigt som personen utsätts för vibrationer och ofta tvingas att arbeta i besvärliga arbetsställningar utsätts han eller hon ofta för höga temperaturer i form av restvärme.

En mer modern metod, som förenklar rivningsarbetet, är att med en hydraulisk cylinder pressa ut hela den uttjänta infodringen i ett stycke.

Vid utpressningen är ugnen normalt tippad horisontellt. 

Rivning av infodringen i en elektrisk degelugn genom utskjutning av infodringen med hjälp av hydraulik (Inductotherm).

1704