感应炉熔炼作业、铁液特性及故障对策( 工频无芯)

1)工频无芯感应炉的熔炼作业 根据熔炼开始时的状态，工频无芯感应炉的熔炼作业分为放入起熔块后再加入金属炉料的“冷料熔炼”方式和不用起熔块而在炉内保留一部分铁液的“残留铁液熔炼”方式两种

①冷料熔炼

a.起熔块的制作及选择。工频无芯感应电炉在炉内没有残留铁液时，必须要用起熔块。起熔块是利用浇注过程中的残余铁液用金属型浇注而成的。脱型容易且不必担心放人炉内对下部倾斜部位的损伤。从通电效率来看，起熔块的直径大些为好。但太大放入时撞伤炉壁，起熔块受热时因膨胀还会造成对炉壁的加压。由于T颁感应电炉感应电流的透入深度大，因此没有必要大得连与炉径都没有一定间隙的程度。但对于数吨以上的大型炉，则可选用2～3个小尺寸的起熔块。

b.起熔块及金属炉料的装入。用行车吊入起熔块时应小心，不能碰伤炉壁。在炉底预先铺少量钢板（例如5t炉约50kg)或铁屑，有防止炉底损伤的效果。另外，每次连续熔炼的前一天装入起熔块，让电源自动设定温度为900℃，可以对起熔块进行预热。这样可缩短第二天首次熔炼的时间。加入金属炉料，一般放入斗内用行车装入或是采用电磁吸铁盘装入。待炉料装满后即可通电熔炼。但在使用易于搭棚的炉料时应等起熔块熔化后再装入。

c.炉料配比、成分调整、升温。常用的炉料有回炉料、废钢、生铁和铁屑。灰铸铁一般的炉料配比为：回炉铁30%，废钢50％、生铁和铁屑各为10％。黑心可锻铸铁的炉料配比为，回炉铁50%一55%、废钢45％～so％。除特殊情况外，一般不用生铁（或仅用5%一10%生铁)。配料时预先根据炉料配比及材料成分，计算出C、Si、Mn等含量；不足的部分用增碳剂和铁合金等来调整。元素烧损率为了简化起见，回炉铁等主要金属炉料均以0计算。增碳剂为10％一20%。最终的成分调整采用热分析仪、直读光谱仪等分析仪器，迅速分析出C、Si、Mn等含量，然后添加增碳剂、铁合金、废钢等进行调整。升温速度通常为7～8℃/min，并尽可能用最大功率。最高熔炼温度及出铁温度根据铸件的工艺要求而定，一般情况下在1500℃左右。

②残留铁液熔炼。对于工频感应电炉应择优采用残留铁液熔炼方式，这样不仅可以提高生产效率，还可避免铁液性质异常。主要理由是：

a.在残留铁液中补加金属炉料，使炉内铁液温度降低；

b.金属炉料在熔化过程中可以增加石墨核心生成；

c.固体金属炉料在铁液中熔化时可抑制熔化前的氧化。

对于中频感应电炉来说，利用残留铁液熔炼也并不是没有意义。如果炉内有残留铁液，即使是开始通电的初期，由于负荷变动少，一开始就可以投入高电力，因此至少也可缩短金属炉料的熔化时间。在准确掌握残留铁液的质量、成分及温度的前提下，采用残留铁液熔炼时的炉料配比、成分调整、升温等操作方法与冷料熔炼时相同。残留铁液量约为炉子容量的1/2。但在工频有芯感应电炉或双联熔炼时，炉内残留铁液量有时少至1/10，而有时多至9/10，是根据生产状况而定的。从加入金属炉料至出铁这样一个周期的时间，因残留铁液量的不同而有所差异，但以1~1.5h为好。所以一天熔炼8h的熔炼周期为5～8次。在夜间或两班制作业的班间时间的铁液保温，有满炉和少至1/4~1/2的铁液，此时的保温温度以1300~1400℃为佳。

2)感应电炉熔炼作业的注意事项

①生铁的加入。目前，对于灰铸铁的熔炼，不仅是中频感应电炉，就连工频感应电炉的生铁配比都有增加的现象。对于工频感应电炉，生铁通常在熔炼后期加入。这是从生铁中含有初晶石墨而有生成石墨核心的作用上来考虑的。生产实践也表明，加入少量生铁后立刻出铁浇注，有减少白口倾向的作用。但与其相反的是，生铁配比量过大，会导致强度下降。从金属炉料的一部分早些熔化能提高通电效率上来看，把熔点低的生铁全部放在后期加入也不能说是恰当的方法。因此，生铁何时加入为好，应根据生产实际情况综合考虑。此外，大型炉为多的工频感应电炉，常用料斗加入金属炉料。若在已升温的大量铁液中，加入带有锈蚀和水分的生铁，当其沉浸在铁液深处时会发生爆炸而引起铁液飞溅。从安全方面来看，在熔化后期加入生铁也并不是好的措施。而对于以快速熔炼为优势的中频感应电炉，一致认为在熔炼初期加生铁为好。这是因为，生铁形状比较一致，易于获得高的感应电流，从而有利于提高熔炼速度。

②增碳剂的选择与加入。铸铁中的含氮量一般在100X.lO-6 以下。当含氮量在(150～200)×10-6或更高时，易产生龟裂、缩松和裂隙状皮下气孔。这对于厚壁件则更容易产生。其产生原因是，随着废钢配比增加，增碳剂的加入量增大。焦炭系增碳剂，特别是沥青焦炭的含氮量高。例如：电极石墨的田(N)在0.1-％以下或是极微量的，但沥青焦炭㈨(N)有0．6％。假若含o.6％的氮的增碳剂，添加量为2％的话，仅此就添加了120×10-6的氮。为此作为增碳剂，宜选择含氮量低的电极石墨为好。至于增碳剂的加入方法，对于中频感应电炉，较好在金属炉料加入时逐步加入。加入过早，易黏附于炉底附近；加入过迟，不仅导致成分调整的延迟，还有可能造成过度升温的失误。

③硅铁的添加。试验表明，铁液中含Si量愈高，加入增碳剂时，增碳速度迟缓。因此对于搅拌力弱的中频感应电炉来说，硅铁迟一些加入为好。但加入硅铁过迟，也会与增碳剂一样，造成炉内铁液成分分析和调整的延迟。而对于搅拌强烈的工频感应电炉，不必担心Si高而导致的增碳速度缓慢，硅铁可在早期加入。但加入过早，金属炉料尚未熔化，也会起到促进氧化的相反作用。

④金属炉料加入。采用感应电炉熔炼，炉料搭棚现象很少发生。但在工频电炉上使用松散炉料，诸如横浇道那样的多分叉炉料、粘砂及生锈而易产生熔渣的炉料及全部采用铁屑熔炼等时，容易出现搭棚，应引起注意。防止搭棚的较好办法是控制加料量，以便于经常观看到部分金属液面。薄钢板和铁屑应加在洁净的铁液中，以防被电磁力拉向炉壁而造成熔渣卷入，使其难以熔化。对于中频感应电炉，虽然不用起熔块，若从通电开始就装满炉料，会使负荷变动增大而妨碍频率变换。另外，并联变频中频感应电炉在处于高负荷状态时产生频率变化错乱，为此，对金属炉料还是逐次加入为好。

⑤升温时的注意事项。与中频感应电炉不同，工频感应电炉升温速度慢。为了避免这段时间铁液性质的变化，应尽量关闭炉盖，以防止铁液表面散热，实现快速升温。可在炉盖上设置辐射式温度计，还需打开炉盖便于测温。