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感应电炉炼钢的优点和缺点

来源:网络 秩名 2016-08-18 浏览
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近30年来,感应电炉在铸造铸钢业界的应用发展很快,当然是由于其具有不少长处,但是,另一方面,它也有很多短处。选用其作为熔炼设备,一定要进行全面的分析、研究,力求扬其所长、避其所短,切不可凑热闹、赶潮流。设备选定以后,就应该对其特性有比较全面的了解,力求在节能、减排的基础上不断提高铸件产品的质量。以下,就感应电炉熔炼铸钢的长处和短处作简单的分析,供参考。

感应电炉

1、优点

在铸钢熔炼方面,与电弧炉熔炼相比,采用坩锅式感应电炉有不少长处,如:

(1)感应电炉虽然也是高功率的耗电设备,但是对电网的干扰比电弧炉小得多;

(2)在对环境的影响方面熔炼过程中噪音小、排放的烟、气、粉尘和废渣都比较少;

(3)在资源的利用方面装炉材料(包括加入的各种合金元素)的烧损少、收得率较高。造渣材料的用量小得多,而且不用电极;

(4)在冶金功能方面由于有电磁搅拌作用,钢液的成分比较均匀,钢液的温度也比较均匀,温度控制也比较方便,没有因电极而致的增碳问题。由于没有电弧的高温作用,也没有氮在高温下离解而易于被钢液吸收的问题;

(5)设备的投资较少,占用场地的面积也比较小;

(6)较易于实现作业的自动化。

2、缺点

由于具有上述长处,自从上世纪80年代以来,坩锅式感应电炉在铸钢方面的应用发展很快,但是,坩锅式感应电炉也有其特有的短处,制约它的发展。‘如何避短?’是工艺技术人员必需面对的课题。要避短,就应该对这些短处有充分的了解。

(1)耐火炉衬方面的问题

耐火炉衬是坩锅式感应电炉的重要组成部分,确保其正常运行,对设备作业的可靠性、经济效益、安全性乃至铸钢产品的冶金质量都至关重要。

坩锅式感应电炉熔炼所用的能量,是由感应线圈产生的磁通量、通过耐火炉衬传送到炉内金属的。耐火炉衬的厚度增大,则漏磁通增大,感应器输出的功率、功率因数和电效率都随之降低。为了尽量减少平衡电容对无功功率的补偿、提高电效率,必需尽可能地使耐火炉衬的厚度减到最小。因而,在炼钢用的各种熔炉中,感应电炉耐火炉衬的厚度,比任何炉型的炉衬都小得多,但是,其作业条件却又比其他炉型的炉衬苛刻得多。

1)炉衬的内表面接触熔融的钢液、温度很高,外表面则与水冷的感应线圈相接,薄薄的炉衬中温度梯度却非常之大。

2)炉内的钢液因电磁作用而不断搅拌,增强了钢液对炉衬的冲涮,也增强了其中悬浮的氧化物对炉衬的侵蚀,而且搅拌作用也使钢液吸收气体的可能性增大。

3)如果炉衬打结的紧实度不够,或烧结不好,熔炉过程中有钢液渗入炉衬的裂隙,渗入的钢液因为有感应加热的作用,不会在裂隙中凝固,而要在裂隙中继续深入,直到接触线圈、引起短路,甚至造成重大的安全事故。

因而,对炉衬耐火材料的性能、粒度级配、炉衬的修筑、炉衬的烧结都必须严格要求,不能有丝毫马虎。

(2)冶金功能方面的问题

坩锅式感应电炉熔炼铸钢,其冶金功能比电弧炉熔炼差得多,因此,早期只能用于熔炼冶金质量要求一般的钢种,制造小型铸钢件。上世纪80年代以后,随着设备和耐火材料的不断改进,可以在熔炼过程中实施温和的氧化沸腾,增强其冶金功能,适用范围也逐步扩大到优质低合金钢、高合金钢,乃至超低碳不锈钢和各种高温合金。但是,感应电炉熔炼在冶金功能低的问题仍然不能忽视。

1)感应电炉熔炼,炉渣是靠钢液传导的热量使之熔化的,炉渣的温度低于钢液的温度,不能像电弧炉熔炼那样,经由钢液-炉渣之间的多种冶金反应,实施氧化精炼和扩散脱氧。

2)电弧炉熔炼,熔池是浅盆型,渣线部位的直径大约是熔池深度的4~5 倍;坩埚式感应电炉熔炼,熔池是圆筒形,熔池的直径小于其深度,二者之比大约0.6~0.75。由此可见,感应电炉熔炼时,钢液-炉渣接触的界面比电弧炉熔炼时小得多,根本就不可能利用钢液-炉渣之间的冶金反应进行冶炼作业。

因此,铸钢企业采用感应电炉熔炼时,对炉料的要求必须非常严格:各种原材料都要确知其化学成分;装炉材料的用量都要由计算确定;废钢和回炉料都必须干燥、无泥沙、无油污;装炉材料的最大尺寸不能大于坩埚内腔尺寸的1/2。

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