感应炉冶炼

一、目的:

1、掌握(真空)感应炉冶炼的工艺过程，(真空)感应炉冶炼设备操作。

2、了解(真空)感应炉冶炼原理和特点，根据冶炼品种制定冶炼工艺。

二、(真空)感应炉冶炼原理和特点

1、原理:感应电炉工作原理基于电磁感应和电流热效应原理。当交变电流通过感应圈时，在线圈周围产生交变磁场，炉内导电材料在交变磁场作用下产生感应电势.在炉料表面一定深度，形成电流(涡流)。炉料靠涡流加热熔化。如果炉内熔化的是钢铁金属材料.处在强磁场中的钢液受到电磁力的作用产生强烈的运动。磁场对钢液的这种作用称为电磁搅拌作用。同一匹线圈产生的磁场对埚内两点A，、B，的作用力如图1，由于埚中部磁场强度最大.坩埚中部受压力最大，上下两端依次减小.这种压力差使炉内钢液产生运动。 真空感应电炉是将感应坩埚和锭模放人真空室中，冶炼和浇注同在真空状态下完成。冶炼在真空下进行，由于碳氧反应产物为气体CO，使反应向生成C0方向移动，可使碳的脱氧能力达到和硅、铝相近的水平。根据气体在钢液中的溶解服从平方根定律，可知真空下冶炼，有利于钢液去气。对某些蒸气压较高的合金元素，如Pb、As、B1、sn、zn等，当外界压力降低到小于蒸气压时，变可从合金中蒸馏出来，从而改差钢和台金的性能。

三、实验过程

1、坩埚制备:为了提高电效率.感应炉坩埚壁不能太厚，加上电磁搅拌的冲刷和坩埚内外温差大，坩埚寿命往往较低，坩埚制备是一项经常性的工作。

(1)原料:电熔镁砂:MgO>98%，不得混入杂物，新烘磁选后使用:粘土:粒度<0.3mm;玻璃水;磷酸:粒度<0.5mm;石墨芯，外部包3层纸，底角要求圆滑;玻璃布;石棉板;炉底砖;坩埚材料配比:电熔镁砂98.0~98.5%;硼酸1.5~2.0%，总量30kg。

(2)打结:真空感应炉打结前要抽真空检漏，漏气率应< 1.5μ/分。 10 P 1 2P 漏气率 图1 电磁力对钢液的作用 及钢液运动方向 P1-停泵时真空度，μ; P2一停泵10分钟后真空度，μ。 用摇表检查托盘与感应器之间是否绝缘。 感应器托盘下要垫好木块，以防止大轴转动。石棉板放人玻璃布口袋，再将口袋放入感应器内。在石棉板上放置炉底砖。加入混合镁砂5kg左右;用钎子、平锤捣打结实，打结后的炉底厚度40mm左右。把石墨芯固定在炉底正中间，坩蜗壁分层打结，每层打结前用钎子划松镁砂2~3mm，再加镁砂l.5~2Kg，捣实。打结最后第二层时镁砂中加入适量玻璃水。最后一层用80%镁砂加20%粘土及适量玻璃水混合均匀，轻握成团即可，以便加固出钢口和炉沿。

(3)烧结坩锅:送电前，检查电气、水冷、机械系统是否正常。正常后.方可送电。功率从4kw起送电.功率间隔2kw，每挡送10分钟。送至功率为32kw.时间达20分钟停止送电。30分钟拨出石墨芯子.迅速清理坩埚。坩埚壁如有细小裂缝，用细镁砂修补。如有整圈横裂，大口纵裂则拆除重打。

(4)洗炉烧结:清理完坩埚后。用纯铁、金属镍或返回钢洗炉，洗炉料比正常料稍多。洗炉时间3小时。炉料保持2小时不熔。

2、真空系统操作:打开5〃阀，用机械泵抽低真空。

1、旋片式机械真空泵

2、油扩散喷射泵

3、真空熔炼室

4、预真空阀门

5、低真空阀门

6、高真空阀门 如需要高真空.先关5〃阀，再打4〃、6〃阀;如需要转低真空，先关6〃、4〃阀，再开5〃阀。破真空时。依次关闭所有阀门，管道、炉体内充气后，打开炉体。

3、熔炼:真空感应炉冶炼所用原料必须清洁、无油、无锈、无污物。称量准确。

(1)装料:装料时，要上松下紧，一次装完，补加的合金小料装入炉盖上的料仓内。返回 钢、纯铁、镍、铬、铝、钨、钴、高钒等可装入坩埚内。返回钢在底部，纯铁在四周，钴在底部或中下部，镍在中下部，铬在中部，钼、钨、高钒在中上部，铜在中上部。其它补加的合金料按如下顺序加人料仓:硅、钛、铝、铌、锰、硅钙、硼铁、钙、稀土、碳。装料的同时，把经过烘烤的锭模、帽头、漏斗装入浇注室。

(2)熔化:电气、水冷、真空系统.机械系统、测温装置、加料槽、感应圈、窥视孔经检查合格后:关闭4〃、6〃阀门，打开5〃阀，合炉抽真空，小功率送电。真空度满足要求后，可适当提高功率。熔化期间，不可随意倾动坩埚，以防炉科掉出，发现炉料架桥可倾动坩埚使料下落。炉料熔化80~90%，后加装在科槽中的铜铌等。全熔后，钢液面平稳，温度达到要求.进入精炼期。

(3)精练期:锰、硅钙、硼铁、钙、稀土合金在预真空下加入;硅、钛、铝在高真空下加入。合金小料加入后，倾动坩埚，提高功率进行磁力搅拌。达到出钢温度，关闭所有阀门，停泵出钢。

4、浇注:开始慢浇，中间适中，浇至帽口线上三分之一处迅速充填直至浇注完毕。迅速撤除真空，吊出钢锭模，注后40分钟方可脱模。

5、特殊情况处理

(1)破真空:遇有下列情况需破真空。炉料严重架桥;真空度达不到要求，检查炉内是漏水、渗水;低真空有严重打弧。

(2)突然停电时，迅速关闭所有阀门。

(3)功率表(见右图)、电流表、电压表指针突然剧烈摆动，要注意发生漏炉，立即停电，如果料全熔，可加入合金小料，倾动坩埚搅拌.关用所有阀门。停泵出钢。

(4)熔炼过程中，需调节补偿电容值，必须先调励磁调节钮，使中频电流、中频电压、中频功率回零，再改变电容按钮。

工业炉的主要组成部分有：工业炉砌体、工业炉排烟系统、工业炉预热器和工业炉燃烧装置等。机械工业应用的工业炉有多种类型，在铸造车间，有熔炼金属的冲天炉、感应炉、电阻炉、电弧炉、真空炉、平炉、坩埚炉等；有烘烤砂型的砂型干燥炉、铁合金烘炉和铸件退火炉等；在锻压车间，有对钢锭或钢坯进行锻前加热的各种加热炉，和锻后消除应力的热处理炉；在金属热处理车间，有改善工件机械性能的各种退火、正火、淬火和回火的热处理炉；在焊接车间，有焊件的焊前预热炉和焊后回火炉；在粉末冶金车间有烧结金属的加热炉等。

工业炉还广泛应用于其他工业，如冶金工业的金属熔炼炉,矿石烧结炉和炼焦炉；石油工业的蒸馏炉和裂化炉；煤气工业的发生炉；硅酸盐工业的水泥窑和玻璃熔化、玻璃退火炉；食品工业的烘烤炉等。