感应电炉熔炼的长处和短处

近30年来，感应电炉在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。

　　1、长处

　　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、短处

　　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。