工业电炉的应用：铸钢的感应炉熔炼技术
来源:开封市华能电炉有限公司
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作者:huanengdl
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发布时间: 2017-05-20
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由感应炉冶炼特点所决定，感应炉炼钢过程一般无氧化期，溶化后即直接进入精炼期。因此感应炉炼钢可分为装料、熔化、精炼和出钢浇注4个阶段。
由感应炉冶炼特点所决定，感应炉炼钢过程一般无氧化期，溶化后即直接进入精炼期。因此感应炉炼钢可分为装料、熔化、精炼和出钢浇注4个阶段。
1．装料
在装料前，首先因迅速清理净坩埚内残钢残渣，并检查炉衬，局部侵蚀严重处可用细颗粒耐火材料以少许液体粘结剂调和修补。坩埚内有小纵裂纹一般可继续使用，但由于横裂纹在冶炼中受到炉料重力作用会继续扩大，极易引起漏钢事故，所以应根据情况决定是否继续冶炼。
要根据金属料的熔点及坩埚内温度分布合理装料。不易氧化的难溶炉料应装在坩蜗壁四周的高温区和坩埚中、下部的较高温区；易氧化炉料应在冶炼过程中陆续加入；易挥发炉料一般可待炉料基本融化后加入熔池。应在炉底部位装一些熔点较低的小块炉料，使尽快形成熔池，以利于整个炉料的熔化。
装料情况对于熔化速度影响极大，为保证快速熔化，坩埚中炉料应装得尽量密实，这就要求大小料块搭配装入。装料应“下紧上松”，以免发生“架桥”和便于捅料。
为了早期成渣，覆盖钢液，在装料前可在坩埚底部加入少许造渣材料。也可以先在坩锅底部加入一些小块金属料，然后再加造渣材料，这样就可以防止坩埚底部越炼越高。
2.熔化
炉料熔化期在整个冶炼过程中占时间长（一般占2／3以上），且伴随着金属熔池的氧化和吸气。为加快冶炼速度，保证冶炼工作的质量，在整个熔化过程中要不断调整电容，保证较高的功率因素，在熔化期应尽量送大功率快速熔化，以减少熔池的氧化、吸气和提高生产率。
在熔化过程中，应防止坩埚上部熔料焊接的“架桥’’现象，“架桥”会使下部已熔化的钢液过热，而增加吸气和合金元素烧损，延长熔化时间，应当极力避免。加强捅料操作，对于缩短熔化期，防止“架桥”现象是很有效的措施。
为减少金属氧化和精炼工作创造条件，熔化期应及时往炉内加入造渣材料,时刻注意不要露出钢液，这样，在炉料熔清后，即已形成流动性良好的炉渣。
3.精炼
精炼期的主要任务是：脱氧、合金化和调整钢液温度，而炉渣在整个冶炼过程中起着非常重要的作用。
3.1炉渣
感应炉冶炼，由于炉渣温度低，选择炉渣应特别注意选用低熔点、流动性良好的炉渣。酸性坩埚冶炼时多用普通窗玻璃造渣。在碱性坩埚中，造渣材料可用Ca055%~65%,caF238%～40%，Mg05%~7%或Ca070%，CaF230%冶炼S、P规格较宽而不含Al、Ti的钢中，可造Ca045%，CaF210%，火砖粉40%，Mg05%的中性渣，此渣熔点低，反应快，侵蚀性不强，坩埚寿命长；冶炼s、P要求严及含Al、Ti的钢种可造Ca055%，CaF240%,Mg05%的碱性渣，此渣取S、P能力强，在连续生产中，应用广泛。
在感应炉中冶炼一些极易氧化的合金（如高铝合金）时，可以用食盐及氯化钾的混合物或冰晶石造渣。加入这些材料，在金属液面上可以迅速形成薄渣，使金属与空气很好的隔离开，从而减少金属的氧化。
渣料在使用前应挑出杂质，化学成分应合乎要求，碾成一定的粒度，并经高温焙烧方能使用。冶炼过程中’应随时调整炉渣，造成的渣子应非常活跃，有一定粘度。炉渣太粘，精炼反应进行不好，而炉渣过稀，金属液吸气量增加，又会加剧坩埚的侵蚀，这对冶炼工作都是不利的。
渣量也应控制适量。渣量太少，不能充分覆盖钢液；渣量太大，增加热量损耗和金属损失。感应炉冶炼渣料一股控制在金属量的2%～3%左右。
3.2脱氧
脱氧是感应炉冶炼中最重要的任务之一。感应炉冶炼合金，采用扩散脱氧与沉淀脱氧结合的综合脱氧法。感应炉冶炼使用的扩散脱氧剂有C粉或电石粉、Fe-si粉、AL粉、Si-Ca粉、Al-Ca0等。实践表明，
粉、Fe—Si粉只有在金属不怕增碳或增硅时才能使用；Fe-Si粉和Al粉单独使用时，不及Si-Ca粉和Al-Ca0
效果好。
为保证脱氧效果'应适当控制金属液温度，温度太低扩散脱氧反应不易进行。脱氧荆应分批均匀的撒在
渣面上。加入后，轻轻“点渣”加速反应进行。反应未完，不要搅动金属液。
感应炉冶炼使用的沉淀脱氧剂有Al块、Ti块、Al-Mg、Ni-B、Al-Ba、Si-Ca、金属Ce、金属Ca等。往炉内插沉淀脱氧剂时，应沿坩埚壁插入，籍电磁搅拌力将脱氧剂带向熔池深处。应当指出，从脱氧反应来看，脱氧剂量越多，越有利于脱氧进行的完全。但在一定冶炼设备、冶炼工艺条件下，脱氧只能达到一定的水平，也就是说，只能最大限度的降低氧，而不能彻底的去除氧。这一方面是由于任何脱氧剂的脱氧能力都是有限度的，另一方面是钢渣之间也存在这氧的平衡问题，此外还有耐火材料的作用，空气的氧化等，因此加入过量的脱氧剂，不但增加脱氧剂的消耗，也达不到预期的效果，反而增加钢中的杂质含量，甚至影响合金成分，所以应当根据所炼钢种和生产实践经验，确定合宜的脱氧剂用量。感应炉冶炼中，一般扩散脱氧剂周量占装入量w为：AL-Ca00.4%-0.6%;Si-Ca粉0.2%~0. 4%;Fe-Si粉0.3%-0. 5%;Al粉0.1%-0.3%.一般沉淀脱氧剂用量占装入量w为：Al块0.05%-0.1%;Al-Ba块0.1%-0.2%;Si-Ca块0.04%-0.2%。
3.3感应炉冶炼的温度控制
冶炼过程实际上是高温物理化学过程。有足够的温度才能正常进行脱氧等冶金反应，保证非金属夹杂物的排除和化学成分的均匀性，但是冶炼过程温度过高，金属液大量吸气，氧化加剧，并与坩埚作用，使合金性能降低，因此一定要控制适当的精密温度。此外，任何合金都要求一定范围的出钢温度。出钢温度过低，会造成疏松、结疤、夹渣等缺陷，而如出钢温度过高，坩埚浇注系统耐火材料被金属液严重冲刷；金属二次氧化厉害，使合金中气体、夹杂量增加；金属中合金元素偏析严重，甚至产生内裂，影响合金质量。
合宜的精炼温度要求保证冶金反应正常进行，而合金不致过热。精炼温度应当根据钢种和冶炼条件决定。
可以根据锁链钢种的凝固点、开始浇注温度以及钢液在出钢和镇静过程中温度下降数来确定合适的出钢温度。
感应炉冶炼比较合理的供电制度是：以最大功率送电快速熔化，待炉料全熔后，即将功率降下来，但不是降到很低，而是能够在精炼期缓慢升温，有足够的电磁搅拌作用。这样，到脱氧完好，合金化完成，精炼期结束时，钢液正好调到理想的出钢温度，即可翻炉出钢。
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