中频感应电炉及其熔炼工艺.ppt教学内容
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中频感应电炉
中频炉的原理及结构 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。
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。 高频感应电炉：电流频率 200000~300000HZ，一般用于实验室科学 研究用。 中频感应电炉：500~2500HZ，多用炼钢。 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0.10~0.11，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）。 加热速度快：热量在炉料或钢液内部产生，直接加
热方式，速度较快。 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。 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 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。 碱性感应电炉的耐火材料为镁砂，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 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。 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：
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。
去除钢液中的有害元素磷和硫。
控制钢液的氧化和还原。
保护钢液不被大量的氧化和免受气体侵 入。
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！
中频炉的原理及结构 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。
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。 高频感应电炉：电流频率 200000~300000HZ，一般用于实验室科学 研究用。 中频感应电炉：500~2500HZ，多用炼钢。 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0.10~0.11，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）。 加热速度快：热量在炉料或钢液内部产生，直接加
热方式，速度较快。 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。 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 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。 碱性感应电炉的耐火材料为镁砂，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 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。 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：
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。
去除钢液中的有害元素磷和硫。
控制钢液的氧化和还原。
保护钢液不被大量的氧化和免受气体侵 入。
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！