感应炉炼钢的优缺点、炉衬选择以及冶炼工艺
发布日期： 2019-06-15 11:15:01 阅读量（1048） 作者：张红按照构造感应炉可分为有芯和无芯两种方法。有芯感应炉适用于熔炼有色金属及其合金等，无芯感应炉适用于熔炼黑色金属和合金，特别适用于高级优质合金钢及特殊合金，本节所述感应炉均指无芯的，如图1所示。
按照输入电流的频率，可以把感应炉分为高频(10000Hz以上，用真空管式高频发生器)、中频(500〜10000Hz,用发电机式中频发生器)和常频即工频三种。
感应炉的优缺点
感应炉炼钢法与其他炼钢法比较有下列优点：
1)不使用碳质电极，熔炼过程中不会增碳，因而可以熔炼含碳量很低的钢种和合金。
2)没有电弧，可避免电弧高温区气体的分解，因而可以熔炼出气体含量较低的钢。
3)功率和温度的调节简单方便，而且其范围较广，能准确控制金属所需的温度。
4)坩埚内钢液的电动搅拌作用加速钢液与炉渣间的冶金反应，并可促进非金属夹杂物及气体的去除，也有利于钢液温度及化学成分的均匀化。
5)合金元素回收率高。易氧化的合金元素可在钢液脱氧良好的情况下加入。感应炉熔池的单位表面积小，因而合金元素的烧损少，回收率高。
6)可以在真空下或在对熔炼有利的气氛下进行熔炼。
感应炉炼钢有下列缺点：
①炉渣不能因感应而加热，只能靠钢液加热，因此炉渣温度低，不利于渣一钢界面间的反应。
②坩埚壁较薄，加上金属流的不断搅拌冲刷、炉渣的冲刷和浸蚀，以及坩埚壁内外温度差较大，因而坩埚寿命较短，一般仅为几十次。
冶炼工艺
1)炉衬的选择根据冶炼钢种选择所需炉衬材料。
某些钢种只适用在碱性炉中冶炼。在酸性炉中熔炼高锰钢种和合金时，(MnO)将与炉衬中SiO2结合成低熔点硅酸盐，从而迅速损坏炉衬。熔炼含铝和钛较高的钢种和合金时，所含铝和钛将使炉衬中的二氧化硅大量还原，不仅损坏炉衬，还使钢中的难以控制。此外，酸性炉中炼出的高铬镍钢种所含二氧化硅夹杂比碱性炉为多;故最好也在碱性炉中熔炼该钢种。
2) 炉料
感应炉熔炼基本上是一个熔化过程，很少采用氧化法熔炼，炉渣温度较低，脱除硫磷能力较差，而且熔炼时间很短，不能依靠炉前分析控制化学成分。由于这些原因，对炉料要求非常严格。
炉料中的硫、磷含量应尽可能地低，至少比规格下限低0.005%〜0.01%。必须精确地掌握全部炉料包括各种铁合金的重量和化学成分，以便在熔炼过程中通过计算控制钢的成分。炉料应该清洁、干燥、无锈，特别是对气体敏感的钢和合金如镍基合金更应如此。炉料和渣料使用前必须经过充分预热烘烤。
炉料的块度应该适宜，以保证装料密度。过于碎细的炉料使料间接触面积增大，料块过大时，又使整个料柱的堆比重减小，二者都增大料柱的电阻数值。
3) 装料和熔化
装料前应清除炉内残钢残渣，检査炉衬损坏情况，局部损坏严重处因冷却快而变黑，应该进行修补。补炉材料的粒度应小于打结材料，所用黏结剂应略多一些。损坏严重的大型炉子可以吊入铁模进行填补打结。
由于感应炉出钢后降温快，必须快速装料。应尽可能用料桶装料。为加速熔化，应该根据炉内温度分布合理布料。感应炉内温度分布如图2所示。由于电流的集肤效应，接近坩埚壁的料柱四周表面(I区)为高温区，底部和中部(D、ID区)散热较差为较高温区，上部(IV区)磁通少而热损失大，为低温区。
为提前成渣，装料前可先在炉底上加入占料重1%的渣料，碱性炉加石灰和萤石，酸性炉加碎玻璃。
熔化开始时，由于线路上的电感和电容未能迅速匹配得当，电流不稳，故在短时间内只能以低功率供电。电流稳定之后，即应转为全负荷送电。熔化过程中应该不断调整电容量，以保持电设备具有较高的功率因数。炉料全熔后将钢液加热到一定程度，再根据冶炼要求降低输入功率。
应该控制适当的熔化时间。熔化时间过短，会在电压、电容选择方面造成困难，过长则会使无益的热损增大。
应及时处理布料不当或炉料含锈过多都会发生“架桥”现象。否则底部钢液过热不仅会损坏炉衬，还会使钢液大量吸收气体。
由于电磁搅拌作用钢液中部隆起，炉渣经常流向坩埚边缘并黏结于炉壁上，因此熔化过程中应根据炉况不断补加渣料。
4) 精炼和脱氧
脱氧是感应炉冶炼重要任务之一。为达到良好的脱氧效果，首先应选择成分合适的炉渣。感应炉炉渣的温度较低，因此应该选择熔点低而流动好的炉渣。通常选用70%石灰和30%萤石作为碱性渣料。由于萤石在熔炼过程中不断挥发，故应随时补充，但考虑到萤石对坩埚的侵蚀作用和渗透作用，加入量不要过多。
感应炉的合金化和电弧炉相同。有些合金元素可以在装料时加入，有些可在脱氧良好时加入。当钢渣还原完全后即可进行合金化操作。易氧化元素加入前，可将还原渣全部扒除或部分扒除，以提高其回收率。由于电磁搅拌作用，加入的铁合金一般熔化较快，分布也较均匀。
出钢前温度可用光学高温计或插入式热电偶测量。出钢前可最终插铝脱氧。小型炉子将钢液直接倒入上注锭模，大型炉子也可用盛钢桶进行浇注。
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