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中频感应电炉及其熔炼工艺课件.ppt

1、中频感应电炉F 中频炉的原理及结构F 中频炉熔炼工艺 一.中频炉的原理及结构 感应电炉熔炼是利用交流电感应的作用,使坩埚内的金属炉料本身发出热量,将其融化并进一步使液态金属过热的一种熔炼方法。感应电炉根据构造分为无芯式和有芯式两种。有芯式感应电炉完全按变压器的原理工作。感应圈绕在一个硅钢片叠成的闭合铁芯上,作为变压器的初级线圈,炉子底侧有一条充满金属的熔沟环绕感应圈,相当于变压器的有芯感应电炉次级线圈。有芯炉电效率、热效率和功率因数都比无芯的高,占地小,但是起熔时间长,对熔沟耐火材料的要求高,修筑麻烦,更换铁液成分比较困难。无芯感应电炉 炼钢用的是无芯式感应电炉,其工作原理是在一个耐火材料筑成

2、的坩埚外面,有螺旋形的感应器。在熔炼过程中,坩埚内的金属炉料犹如插在线圈中的铁芯。当线圈通交流电时,由于感应作用在炉料或钢液内部产生感应电动势,并因此感生感应电流(涡流)。由于炉料或钢液本身有电阻,故在涡流的作用下发出热量,以使得炉料融化或钢液过热。无芯感应电炉无芯感应电炉的构造 无芯感应电炉主要由两部分构成:炉体部分和电气部分。炉体 在炉料(钢液)的内部,磁通的分布是不均匀的,越靠近外层(坩埚壁),磁通量密度越大,越靠近坩埚内部密度越小,因此外部的感应电动势和电流比内层的大,即“集肤效应”,使得炉料(钢液)外层的发热量大于里层。电流频率越高,集肤效应越明显,为此,应使电流频率与坩埚直径相适应

3、。炉体 依照所采用频率的不同分为高频感应电炉、中频感应电炉、工频感应电炉。n高频感应电炉:电流频率200000300000HZ,一般用于实验室科学研究用。n中频感应电炉:5002500HZ,多用炼钢。n工频感应电炉:采用工业用电频率50HZ,一般用于熔炼铸铁。炉体 由于感应电炉的感应器是一个很大的电感,再加上磁通是经过空气闭合的,所以感应电炉的无功功率相当大,功率因数相当低,一般只有0.100.11,因此必须采用相应的电容器与感应器并联,以补偿无功功率提高功率因数。电气部分 工业用电频率是50HZ,我厂中频炉额定频率500HZ。特点感应电炉的特点(与电弧炉炼钢相比)。u加热速度快:热量在炉料或

4、钢液内部产生,直接加热方式,速度较快。u氧化烧损较轻,吸收气体少:没有电弧的超高温作用,元素烧损率较低。没有电弧电子冲击作用,减少钢液中气体的来源。u炉渣的化学活泼性较弱:炉渣是被钢液加热,上面与大气接触,温度较低,化学性质不活泼,不能充分发挥在冶炼过程中的作用。二.中频炉熔炼工艺 由于感应电炉炉渣温度较低,化学能力较弱,故多采用不氧化法炼钢。一般情况下待炉料全部融化后,即行脱氧、调整化学成分和出钢。由于炉渣化学反应能力较弱,炼钢过程中一般不进行脱磷、脱硫。在生产中酸性炉衬和碱性炉衬都有采用。熔炼工艺一.筑炉u酸性感应电炉的炉衬所用耐火材料是硅砂。粘结剂一般为硼酸和水玻璃。u碱性感应电炉的耐火

5、材料为镁砂,粘结剂为硼酸和水玻璃。熔炼工艺 二.炉料和装料 酸性感应电炉由于不能脱磷和脱硫,因此所用炉料必须是低磷和低硫的。碱性感应电炉通过造碱性炉渣能起到脱磷、脱硫的作用,炉料的含磷含硫量可稍高一些,但脱磷、脱硫能力远低于碱性电弧炉。熔炼工艺 感应电炉炼钢一般不采用氧化法。由于没有氧化脱碳沸腾精炼的手段,故应减少气体和夹杂物的来源(炉料要求表面无锈、油,)炉料的化学成分应该明确、并要求精确的配料,炉料不应过大或过小,原则是使炉料装的紧实,以利导磁和导电。熔炼工艺 为了加速炉料的融化,一般来说,大炉料应装在在坩埚壁的附近,小炉料在中间部分或在炉底,因为靠近坩埚壁处炉温高,中心部分和炉底部分炉温

6、较低,大炉料的空隙中间用小块料充填。熔炼工艺 三.融化 炉料装好后开始通电熔化。刚开始10min内用较小功率通电,以防电流波动太大,之后,电流趋于稳定,就可用大功率熔化,直至炉料熔清为止。熔炼工艺 当大部分炉料熔化以后,加入造渣材料u酸性造渣材料:造型用新砂65%,碎石灰15%,氟石粉20%。也可用碎玻璃造渣。u碱性造渣材料用石灰80%和氟石20%。熔炼工艺 四.脱氧出钢 采用不氧化法炼钢时,炉料熔清后就可以进行脱氧。一般采用将脱氧剂(锰铁、硅铁)直接加入钢液中进行脱氧(沉淀脱氧)的方法。脱氧以后,进行化学成分的调整,然后插铝进行终脱氧。脱氧后,停电,倾炉出钢。熔炼工艺 五.合金钢的冶炼 感应电炉不氧化法炼钢过程中合金元素的氧化烧损较少,适宜于熔炼各种合金钢,但酸性感应电炉不适合熔炼高锰成分的钢种,是由于熔炼过程中产生大量的MnO是碱性氧化物,会严重腐蚀酸性炉衬。碱性感应电炉不氧化法适于炼各种合金钢。炉渣的作用:u收集与清除钢液中的杂质。钢液中的杂质来源有炉料中的杂质,金属元素被氧化而生成的氧化物,以及被侵蚀或碰掉的炉衬材料。与造渣材料化合成为炉渣时,密度较低,浮在钢液上面并与其分离。u去除钢液中的有害元素磷和硫。u控制钢液的氧化和还原。u保护钢液不被大量的氧化和免受气体侵入。u避免钢液大幅度降温。炉渣的导热性差,能起到保温的作用。谢 谢!

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