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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(124)    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?#31561;?#31181;。

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?#31995;?#30340;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?#24615;?#29289;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?#21644;?#27687;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:

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。

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?#24615;?#27604;碱性炉为多;?#39318;?#22909;也在碱性炉中熔炼该钢种。

2) 炉料

感应炉熔炼基本上?#19988;?#20010;熔化过程,很少采用氧化法熔炼,炉渣温度?#31995;停?#33073;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?#22411;?#36807;计算控制钢的成分。炉料应该清洁、干燥、无锈,特别是?#20113;?#20307;敏感的钢和合金如镍基合金更应如此。炉料和渣料使用?#27688;?#39035;经过充分预热烘?#23613;?/span>

炉料的块度应该适宜,以保证装料密度。过于?#27204;?#30340;炉料使料间接触面积增大,料块过大时,?#36136;?#25972;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?#24615;?#26816;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?#30333;?#26009;。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,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?#20445;?#30005;流不稳,?#35797;?#30701;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?#31995;?#25972;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?#27426;?#31243;度,再根据冶炼要求降低输功率。

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?#24359;?#20026;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?#31995;停?#22240;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?#21283;?#21457;,故应随时补充,但考虑到萤石对坩埚的?#36136;?#20316;用和渗透作用,加量不要过多。

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。当钢渣还原完全后即可进行合金化操作。易氧化元素加前,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,加的铁合金一般熔化较快,分?#23478;?#36739;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上注锭模,大型炉子也可用盛钢桶进行浇注。


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