真空感應(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，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

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，在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場，爐內(nèi)導(dǎo)電材料在交變磁場作用下產(chǎn)生感應(yīng)電勢．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．處在強磁場中的鋼液受到電磁力的作用產(chǎn)生強烈的運動。磁場對鋼液的這種作用稱為電磁攪拌作用。同一匹線圈產(chǎn)生的磁場對堝內(nèi)兩點A，、B，的作用力如圖1，由于堝中部磁場強度最大．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)生運動。 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，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，變可從合金中蒸餾出來，從而改差鋼和臺金的性能。

三、實驗過程

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 電磁力對鋼液的作用 及鋼液運動方向 P1—停泵時真空度，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。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，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。打結(jié)最后第二層時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。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。洗爐時間3小時。爐料保持2小時不熔。

2、真空系統(tǒng)操作：打開5〃閥，用機械泵抽低真空。

1、旋片式機械真空泵

2、油擴散噴射泵

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。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，要上松下緊，一次裝完，補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，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)．機械系統(tǒng)、測溫裝置、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，不可隨意傾動坩堝，以防爐科掉出，發(fā)現(xiàn)爐料架橋可傾動坩堝使料下落。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，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，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)補償電容值，必須先調(diào)勵磁調(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。