工業(yè)爐：感應(yīng)爐

感應(yīng)爐冶煉

一、目的:

1、掌握(真空)感應(yīng)爐冶煉的工藝過程，(真空)感應(yīng)爐冶煉設(shè)備操作。

2、了解(真空)感應(yīng)爐冶煉原理和特點(diǎn)，根據(jù)冶煉品種制定冶煉工藝。

二、(真空)感應(yīng)爐冶煉原理和特點(diǎn)

1、原理:感應(yīng)電爐工作原理基于電磁感應(yīng)和電流熱效應(yīng)原理。當(dāng)交變電流通過感應(yīng)圈時(shí)，在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，爐內(nèi)導(dǎo)電材料在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì).在爐料表面一定深度，形成電流(渦流)。爐料靠渦流加熱熔化。如果爐內(nèi)熔化的是鋼鐵金屬材料.處在強(qiáng)磁場(chǎng)中的鋼液受到電磁力的作用產(chǎn)生強(qiáng)烈的運(yùn)動(dòng)。磁場(chǎng)對(duì)鋼液的這種作用稱為電磁攪拌作用。同一匹線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)堝內(nèi)兩點(diǎn)A，、B，的作用力如圖1，由于堝中部磁場(chǎng)強(qiáng)度最大.坩堝中部受壓力最大，上下兩端依次減小.這種壓力差使?fàn)t內(nèi)鋼液產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。 真空感應(yīng)電爐是將感應(yīng)坩堝和錠模放人真空室中，冶煉和澆注同在真空狀態(tài)下完成。冶煉在真空下進(jìn)行，由于碳氧反應(yīng)產(chǎn)物為氣體CO，使反應(yīng)向生成C0方向移動(dòng)，可使碳的脫氧能力達(dá)到和硅、鋁相近的水平。根據(jù)氣體在鋼液中的溶解服從平方根定律，可知真空下冶煉，有利于鋼液去氣。對(duì)某些蒸氣壓較高的合金元素，如Pb、As、B1、sn、zn等，當(dāng)外界壓力降低到小于蒸氣壓時(shí)，變可從合金中蒸餾出來，從而改差鋼和臺(tái)金的性能。

三、實(shí)驗(yàn)過程

1、坩堝制備:為了提高電效率.感應(yīng)爐坩堝壁不能太厚，加上電磁攪拌的沖刷和坩堝內(nèi)外溫差大，坩堝壽命往往較低，坩堝制備是一項(xiàng)經(jīng)常性的工作。

(1)原料:電熔鎂砂:MgO>98%，不得混入雜物，新烘磁選后使用:粘土:粒度<0.3mm;玻璃水;磷酸:粒度<0.5mm;石墨芯，外部包3層紙，底角要求圓滑;玻璃布;石棉板;爐底磚;坩堝材料配比:電熔鎂砂98.0~98.5%;硼酸1.5~2.0%，總量30kg。

(2)打結(jié):真空感應(yīng)爐打結(jié)前要抽真空檢漏，漏氣率應(yīng)< 1.5μ/分。 10 P 1 2P?? 漏氣率 圖1 電磁力對(duì)鋼液的作用 及鋼液運(yùn)動(dòng)方向 P1-停泵時(shí)真空度，μ; P2一停泵10分鐘后真空度，μ。 用搖表檢查托盤與感應(yīng)器之間是否絕緣。 感應(yīng)器托盤下要墊好木塊，以防止大軸轉(zhuǎn)動(dòng)。石棉板放人玻璃布口袋，再將口袋放入感應(yīng)器內(nèi)。在石棉板上放置爐底磚。加入混合鎂砂5kg左右;用釬子、平錘搗打結(jié)實(shí)，打結(jié)后的爐底厚度40mm左右。把石墨芯固定在爐底正中間，坩蝸壁分層打結(jié)，每層打結(jié)前用釬子劃松鎂砂2~3mm，再加鎂砂l(fā).5~2Kg，搗實(shí)。打結(jié)最后第二層時(shí)鎂砂中加入適量玻璃水。最后一層用80%鎂砂加20%粘土及適量玻璃水混合均勻，輕握成團(tuán)即可，以便加固出鋼口和爐沿。

(3)燒結(jié)坩鍋:送電前，檢查電氣、水冷、機(jī)械系統(tǒng)是否正常。正常后.方可送電。功率從4kw起送電.功率間隔2kw，每擋送10分鐘。送至功率為32kw.時(shí)間達(dá)20分鐘停止送電。30分鐘撥出石墨芯子.迅速清理坩堝。坩堝壁如有細(xì)小裂縫，用細(xì)鎂砂修補(bǔ)。如有整圈橫裂，大口縱裂則拆除重打。

(4)洗爐燒結(jié):清理完坩堝后。用純鐵、金屬鎳或返回鋼洗爐，洗爐料比正常料稍多。洗爐時(shí)間3小時(shí)。爐料保持2小時(shí)不熔。

2、真空系統(tǒng)操作:打開5〃閥，用機(jī)械泵抽低真空。

1、旋片式機(jī)械真空泵

2、油擴(kuò)散噴射泵

3、真空熔煉室

4、預(yù)真空閥門

5、低真空閥門

6、高真空閥門 如需要高真空.先關(guān)5〃閥，再打4〃、6〃閥;如需要轉(zhuǎn)低真空，先關(guān)6〃、4〃閥，再開5〃閥。破真空時(shí)。依次關(guān)閉所有閥門，管道、爐體內(nèi)充氣后，打開爐體。

3、熔煉:真空感應(yīng)爐冶煉所用原料必須清潔、無油、無銹、無污物。稱量準(zhǔn)確。

(1)裝料:裝料時(shí)，要上松下緊，一次裝完，補(bǔ)加的合金小料裝入爐蓋上的料倉內(nèi)。返回 鋼、純鐵、鎳、鉻、鋁、鎢、鈷、高釩等可裝入坩堝內(nèi)。返回鋼在底部，純鐵在四周，鈷在底部或中下部，鎳在中下部，鉻在中部，鉬、鎢、高釩在中上部，銅在中上部。其它補(bǔ)加的合金料按如下順序加人料倉:硅、鈦、鋁、鈮、錳、硅鈣、硼鐵、鈣、稀土、碳。裝料的同時(shí)，把經(jīng)過烘烤的錠模、帽頭、漏斗裝入澆注室。

(2)熔化:電氣、水冷、真空系統(tǒng).機(jī)械系統(tǒng)、測(cè)溫裝置、加料槽、感應(yīng)圈、窺視孔經(jīng)檢查合格后:關(guān)閉4〃、6〃閥門，打開5〃閥，合爐抽真空，小功率送電。真空度滿足要求后，可適當(dāng)提高功率。熔化期間，不可隨意傾動(dòng)坩堝，以防爐科掉出，發(fā)現(xiàn)爐料架橋可傾動(dòng)坩堝使料下落。爐料熔化80~90%，后加裝在科槽中的銅鈮等。全熔后，鋼液面平穩(wěn)，溫度達(dá)到要求.進(jìn)入精煉期。

(3)精練期:錳、硅鈣、硼鐵、鈣、稀土合金在預(yù)真空下加入;硅、鈦、鋁在高真空下加入。合金小料加入后，傾動(dòng)坩堝，提高功率進(jìn)行磁力攪拌。達(dá)到出鋼溫度，關(guān)閉所有閥門，停泵出鋼。

4、澆注:開始慢澆，中間適中，澆至帽口線上三分之一處迅速充填直至澆注完畢。迅速撤除真空，吊出鋼錠模，注后40分鐘方可脫模。

5、特殊情況處理

(1)破真空:遇有下列情況需破真空。爐料嚴(yán)重架橋;真空度達(dá)不到要求，檢查爐內(nèi)是漏水、滲水;低真空有嚴(yán)重打弧。

(2)突然停電時(shí)，迅速關(guān)閉所有閥門。

(3)功率表(見右圖)、電流表、電壓表指針突然劇烈擺動(dòng)，要注意發(fā)生漏爐，立即停電，如果料全熔，可加入合金小料，傾動(dòng)坩堝攪拌.關(guān)用所有閥門。停泵出鋼。

(4)熔煉過程中，需調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容值，必須先調(diào)勵(lì)磁調(diào)節(jié)鈕，使中頻電流、中頻電壓、中頻功率回零，再改變電容按鈕。

工業(yè)爐的主要組成部分有：工業(yè)爐砌體、工業(yè)爐排煙系統(tǒng)、工業(yè)爐預(yù)熱器和工業(yè)爐燃燒裝置等。機(jī)械工業(yè)應(yīng)用的工業(yè)爐有多種類型，在鑄造車間，有熔煉金屬的沖天爐、感應(yīng)爐、電阻爐、電弧爐、真空爐、平爐、坩堝爐等；有烘烤砂型的砂型干燥爐、鐵合金烘爐和鑄件退火爐等；在鍛壓車間，有對(duì)鋼錠或鋼坯進(jìn)行鍛前加熱的各種加熱爐，和鍛后消除應(yīng)力的熱處理爐；在金屬熱處理車間，有改善工件機(jī)械性能的各種退火、正火、淬火和回火的熱處理爐；在焊接車間，有焊件的焊前預(yù)熱爐和焊后回火爐；在粉末冶金車間有燒結(jié)金屬的加熱爐等。

工業(yè)爐還廣泛應(yīng)用于其他工業(yè)，如冶金工業(yè)的金屬熔煉爐,礦石燒結(jié)爐和煉焦?fàn)t；石油工業(yè)的蒸餾爐和裂化爐；煤氣工業(yè)的發(fā)生爐；硅酸鹽工業(yè)的水泥窯和玻璃熔化、玻璃退火爐；食品工業(yè)的烘烤爐等。