真空感应炉设备及冶炼工艺探讨

技术改造
真空感应炉设备及冶炼工艺探讨
龚玉哲 程兴达 关腾飞
（凯美龙精密铜板带（河南）有限公司，河南 新乡 453000）
摘 要：本次研究当中主要介绍了真空感应炉设备的主要构成以及开展冶炼时涉及到的一些具体的工艺程序。

希望可以为具体的冶炼工作开展和相关技术应用奠定理论方面的基础。

关键词：真空感应炉；设备；冶炼工艺
在真空冶炼当中，所需要的必要设备之一就是真空冶炼炉。

了解真空冶炼炉设备的基本构成和涉及到的冶炼工艺，可以帮助我们在实际冶炼当中找到更优的冶炼方法，最大限度提高冶炼效率。

1.真空感应炉设备主要构成
不管是无削成形还是有削成形，哪一种冶炼产品工艺都会出现真空烧结相关问题。

所谓烧结，指的就是需要把希望烧制成的坯块烧成热锻时所需要使用到的预成型件。

而且还必须要确保所得到的延性结构、可锻性都比较好。

这样才可以减少在热锻当中制品出现不必要的缺陷。

真空冶炼炉是冶炼高温材料、精密合金、电磁和高温材料的主要设备[1]。

可以分为半连续和间断式两种类型。

若容量低于150kg，一般会选择间断式；若容量处于150kg到300kg之间，这两种炉子类型都会使用；超过500kg的都选择使用半连续式。

在国外会经常使用到一些5吨到7吨左右的大型真空冶炼炉。

国内常用的还是一些规模比较小的真空感应炉，现在随着各项技术的不断发展也正在积极朝着大型方向发展。

但仍然面临着一个关键问题，即怎样获得真空。

真空感应炉当中所设定的温度大约为2000度。

此种温度下想要达到10Torr甚至更高的空间度都是存在着较大困难的。

而用户在实际生产活动开展当中是很希望能够得到更高的真空度。

真空感应炉包含炉体、真空泵系统、电源等几种关键的部分，炉体部分主要是完成冶炼的空间[2]。

主体部分有翻炉机构、取样装置、加料装置、坩埚、真空壳室体等。

真空系统则包含有真空阀、真空泵等，主要是在冶炼当中提供必须要的真空条件。

在处于相对封闭的真空室当中，坩埚密封在其中，其热源主要来自于电磁感应所产生的涡流电源。

当处于真空情况时，就可以完成合金、金属等的冶炼与浇筑。

这样也就能够在冶炼后得到质量相对比较高的材料。

此种冶炼工艺也被称作是真空感应熔炼法，而这一方法实施需要的感应炉设备，便是真空感应熔炼炉，属于市场上一种比较新型的冶炼设备。

2.真空感应炉设备的冶炼工艺分析
在分析冶炼工艺时以1.5t和6t真空感应炉设备为例，分析相关的冶炼工艺。

2.1 基本参数
真空感应炉的最大容量分别为1.5t和6t，所设置的极限真空度、熔化速度、最大功率分别为0.1Pa，1500kg/h和1800KV A，所确定的搅拌频率、冶炼频率分别为50Hz，150Hz。

1.5t真空感应炉的直径为255mm，6t炉子的直径为950mm。

2.2 熔化期方法
在熔化阶段，需要让炉料熔化，达到初级的合金化。

将钢液当中的气体去除掉，为之后的真空精炼做好基础工作。

因为熔炉当中使用了比较多的料，为了避免出现架桥、产生较多的气体。

可以采用分批加料冶炼方法。

采用低压充氩的方法让熔炼室、加料室的温度都控制在与真空环境相似的程度。

让加料室抽空操作环节变得更加简化，不会对钢液去除产生较大的不利影响。

在全部熔解了炉料后，完成测温、全熔样分析化学成分，在精炼期合金化，调节化学成分奠定重要的基础。

2.3 精炼期方法
精炼需要在温度适合，高真空环境下完成。

而且还要求达到权熔、合金化目标，然后再将高真空泵全部都开启，完成抽气工作。

还要对钢液的温度条件控制好。

在对化学成分调节好后，搅拌10min到20min左右，搅拌频率为50Hz。

搅拌的目的就是让钢液的成分变得更加均匀，也帮助钢液当中之前存在的气体可以被去除掉。

也需要充氩，这样可以确保钢当中的锰成分保持在合理的范围内，确保其合格。

在化学成分都达到标准后，选择合适的温度就能直接出钢。

3.真空感应炉设备冶炼效果分析
3.1 熔炼炉基本参数
表1为真空感应炉设备的基本参数情况，如下表所示：
表1 熔炼炉基本参数
熔炼炉容量（kg）直径（mm）极限真空程度（Pa）真空容积（m3）1502550.128
60009500.11123
3.2 熔炼钢材种类
所采用的大小熔炼炉都选择强度比较高的结构钢，主要化学成分有：S、P、C、Mn等。

在800度的环境下烘烤4小时，可以得到固体渣。

在熔炼之前需要先将其装入到坩埚底部，然后再放置钢铁料。

按照正常工艺完成熔炼环节即可。

3.3 固体渣中的脱硫情况分析
按照上述描写的基本流程，可以得到固体渣。

而在固体渣中有CaO和CaF2成分，熔炼后得到了比较显著的脱硫效果。

研究结果显示：当加入了固体渣，其脱硫率要比不加固体渣的脱硫率更高；尤其是在容量更小的炉子当中，加入固体渣之后的脱硫率可以超过60%。

而在最终炼制的成品钢当中，所包含的硫成分都极低。

与此同时，因为在真空感应炉整个冶炼过程当中，主要是依靠钢液加热炉渣，所以不能够加入过多的渣量。

加入的固体渣数量尽量控制在0.2%到0.4%之间。

结束语：
研究结果显示真空感应炉在冶炼钢时加入适量的固体渣可以取得比较好的成效。

而且对真空感应炉的基本构造和冶炼工艺有全面了解后，可以为实际冶炼活动开展提供理论指导。

参考文献：
[1] 陈荣. 真空感应炉设备及冶炼工艺研究[J]. 科学技术创新， 2020，
000（013）：P.130-132.
[2] 杨卫中、李涛、张曦东、卢伟、白京磊、魏昭峰. 真空感应炉熔
炼高牌号无取向硅钢的工艺试验[J]. 中国冶金， 2020， v.30（08）：24-27+82.
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