فرن الحث هو جهاز تسخين كهربائي يقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية باستخدام مبدأ الحث الكهرومغناطيسي لحث التيار داخل المواد المعدنية في مجال مغناطيسي متناوب، وبالتالي تسخين المواد حتى تذوب. تنقسم أفران الحث إلى نوعين حسب بنيتها: أفران الحث بدون قلب وأفران الحث بدون قلب. يتم استخدام أفران الحث بدون قلب على نطاق واسع بسبب سرعة التسخين السريعة، والتشغيل المتقطع، وانخفاض احتراق العناصر أثناء الصهر، وسهولة الاستخدام والصيانة. في السنوات الأخيرة، أصبحت كثافة الطاقة العالية، والذوبان السريع، والتطور واسع النطاق هو اتجاه التطوير الحالي لأفران الحث بدون قلب.
1 التآكل
يتجلى التآكل في شكل ترققالطوب الحراريبطانة الفرن وتوسيع قطر البوتقة. أسباب التآكل هي التآكل الميكانيكي والتآكل الكيميائي.
1.1 التآكل الميكانيكي
يحدث التآكل الميكانيكي للأسباب التالية: (1) تصادم الشحنة واحتكاكها. (2) التحريك الكهرومغناطيسي. في منطقة بطانة الفرن الملامسة للمعدن المنصهر، يقوم المعدن المنصهر بغسل بطانة الفرن بشكل مستمر تحت تأثير التحريك الكهرومغناطيسي.
1.2 التآكل الكيميائي
(1) تفاعل المعدن المنصهر
تتميز بطانات أفران الماغنسيوم بقدرة جيدة على تحمل الحديد والمنغنيز والنيكل، ولكنها ضعيفة التحمل تجاه C وSi. عند درجات الحرارة المرتفعة، يزداد نشاط [C] و [Si] في المعدن المنصهر، ويحدث تفاعل بيني مع MgO على سطح بطانة الفرن، مما يتسبب في تلف بطانة الفرن. عند استخدام بطانة فرن سيليسية للصهر، يتفاعل SiO2 مع [C] في المعدن المنصهر لتكوين التفاعل التالي: SiO2(s)+2[C]→[Si]+2CO(g) . درجة حرارة التوازن لهذا التفاعل لصهر حديد الدكتايل هي 1467 درجة، و1540 درجة للحديد الرمادي، و1580 درجة للحديد الزهر القابل للتشكيل. عندما تتجاوز درجة حرارة الانصهار درجة حرارة التوازن، يتم تقليل SiO2 في بطانة الفرن بمقدار [O]، وتصبح بطانة الفرن أرق.
(2) تآكل الخبث
بسبب وجود الصدأ في الشحنة، والشحنة الراجعة غير النظيفة، وأكسدة المعدن المنصهر في درجات حرارة عالية، يتم إنتاج كمية كبيرة من الخبث المحتوي على FeO. أثناء عملية الصهر، تقل لزوجة المعدن المنصهر بشكل كبير بسبب التحريك الكهرومغناطيسي، ويتغلغل في مسام البطانة عندما يلامس سطح بطانة فرن الطوب الحراري. عند درجات الحرارة المرتفعة، يتفاعل FeO الموجود في الخبث مع SiO2 أو Al2O3 أو MgO في بطانة الفرن لإنتاج مواد ذات نقطة انصهار منخفضة (مثل FeO·SiO2، التي تبلغ نقطة انصهارها 1170 درجة فقط). تحت تحريك المعدن المنصهر ذو درجة الحرارة العالية، من السهل جدًا أن يذوب ويترك منطقة التفاعل بسرعة ويدخل السائل. كلما زاد الفرق بين قلوية مادة البطانة وقلوية الخبث، كلما كان من الأسهل تآكل البطانة.
2 التسرب
تتجلى ظاهرة التسرب في دخول المعدن إلى بطانة الفرن. أسباب التسرب هي: (1) كثافة الفرن منخفضة جدًا؛ (2) ذاب المعدن قبل تشكيل طبقة التلبيد؛ (3) التفاعل الكيميائي.
3 الخبث
تظهر ظاهرة الخبث عندما يصبح جدار الفرن أكثر سمكًا وخشونة. سبب الخبث هو التصاق أكاسيد المعادن والمواد المعاد تدويرها والتي تحتوي على مواد مؤكسدة ورمل بجدار الفرن. آثار الخبث على بطانة الفرن هي كما يلي: (1) الخبث هو الأكاسيد أو الكبريتيدات أو الفوسفيدات غير القابلة للانصهار التي تطفو على المعدن المنصهر والتي تلتصق بأجزاء البطانة حيث يكون معدل تدفق المعدن المنصهر منخفضًا ويحدث فقدان الحرارة؛ (2) أنه يقلل من قدرة الفرن؛ (3) أنه يقلل من كفاءة ذوبان الفرن؛ (4) يجعل المعدن المخفي في الخبث سهل التسخين. (5) يتفاعل مع مواد الطوب الحراري للبطانة؛ (6) من السهل إحداث ضرر ميكانيكي للبطانة أثناء إزالة الخبث؛ (7) يغير الحالة الديناميكية الحرارية للبطانة في الجزء المعلق من الخبث. يحدث خبث بطانة رمل الكوارتز عندما تحتوي المواد المعاد تدويرها على المزيد من رمل الكوارتز (رمل النفايات الملتصق بسطح الحديد الزهر). سوف تغوص هذه الرمال في قاع الفرن وتلتصق بجدار الفرن لتثخين البطانة. في الحالات الشديدة، سيشكل الجزء السفلي من الفرن شكل V وسيقل حجم الفرن. بطانة فرن رمل الكوارتز هي بطانة فرن حمضية. سوف يلتصق الخبث الحمضي ببطانة الفرن الحمضية، خاصة عندما يكون خط الخبث ثابتًا وتكون درجة حرارة التنصت منخفضة، وسيحدث الخبث بشكل خطير عند خط الخبث، مما يؤثر على الشحن وقدرة الفرن.
