[指南]中频炉原理教案

[]中频炉原理 铸造车间 2012-3-13 中频炉原理教案 一、 中频 1. 电流:电子移动形成电流。 符号:I 单位:A 特点:a.负电性。 电极有正负 电子集聚于负极 电子流动方向与电流方向相反 b.方向性。 电子定向移动形成电流 2c.产热:Q=Irt r-电阻 t-时间 I越大、r越大、t越大产热Q越大 因此，在材料固定的情况下即电阻不变。 中频炉提高温度的方法:增加电流、增加加热时间。 d.产磁。 电流能产生磁场，交变磁场同样能感应生成电流。 电磁铁原理 2. 频率:1秒电流变换方向的次数 电流分为直流电(一个方向，没有频率)和交流电(两个方向， 有频率)。 3. 中频 家用电频率50Hz。也叫工频。 频率在150—10000Hz的电称为中频。 频率越高，加热速度越快，加热深度越浅。 二、 中频炉加热原理 1. 中频线圈中的交流电在坩埚中产生一个交变磁场。(产磁特点) 2. 交变磁场使铁料感应产生电流。 3. 电流通过铁料(电阻)时产生热量，将铁熔化。(产热特点) 三、 变频原理 将工频交流电转变成中频交流电。 整流器 电抗平波 逆变器 交流电 ? 直流电 ? 恒定直流电 ? 中频电流 四、 感应炉熔炼原理 1. 感应炉熔炼特点 a. 无接触加热 使钢水更洁净，不会因热源带来杂质。 b. 冷渣 限制了冷渣的一些物理化学反应，是渣的化学性质相对稳定。 c. 电磁搅拌 优点:?均匀金属液温度 ?使金属液匀质 ?改善物化反应的动力条件。加快相界面间物化反应速 度，有益于扩散脱氧和分金属夹杂的上浮。 缺点:?对炉衬有冲刷作用，影响坩埚使用寿命。 ?产生驼峰现象，渣很难全面覆盖金属液，增加大气对金 属液的污染，导致氧化严重。 五、 中频感应炉熔炼工艺 1. 中频炉铁水配料原则: 由于合金元素补加相对容易,尽量使原始配料成分等于或略低于目标成分，以便在首次化验后进行补加合金的调整。 若铁水某项成分超出目标，进行调整时需加入大量的铁料(废钢、生铁或回炉料)进行稀释，将增加铁水总量，同时使其它元素也发生较大变化，带来连锁反应。所以无论是配料、调整都不益超出铁水成分上限。超出铁水成分目标值，调整时将非常困难。 2. 铁水温度控制原则: 只要能满足机械性能和浇注温度，就尽量降低铁水出炉温度，以保证耐火材料寿命。 铁水在保温不出炉时，铁水温度保持在1350??5?。 3. 加料顺序为: 废铁(增碳剂),生铁,回炉料 4.熔化 炉料加入2,3高度以上时，可送功率进行熔化，边熔化加炉料，在铁料完全熔化前应将整炉料加完。 熔化时要随时观察炉料的熔化情况，要随时注意是否有炉料“搭棚”现象。 5.脱氧 a.氧的危害 氧在钢液凝固时将逐渐从钢液中析出，形成夹杂物或气泡，严重影响钢的性能，其具体现是: 1)严重降低钢的力学性能，尤其是塑性和韧性。 2)大量气泡的产生影响浇注的正常进行，将会破坏锭或坯的合理结构，严重影响钢锭质量，甚至造成废品。 3)钢中的氧能加剧硫的热脆危害。 b.脱氧的原理 炼钢过程中脱氧的原理是: 利用对氧的亲和力比Fe大的元素，如Mn、Si、Al等，把钢液中的氧夺走，形成不残留在钢液中的脱氧产物如Mn0、SiO、2AlO等并上浮到渣中。能用来对钢液脱氧的元素或合金叫脱氧23 剂。 d.常用的脱氧剂 (1)Mn 它的脱氧能力较低，但几乎所有的钢都用Mn来脱氧，因为它可以增加Si和A1的脱氧作用。此外(MnO)可以与其他的脱氧产物如SiO等形成低熔点化合物，有利于从钢液中排出。2 冶炼沸腾钢时，只用锰脱氧。 (2)Si Si是一种较强的脱氧元素，它是镇静钢中不可缺少的脱氧元素之一。Si的脱氧能力高于Mn。 Si的脱氧能力受温度影响而发生变化，温度越高，Si的脱氧能力越弱。 Si的脱氧产物SiO熔点高(1700度)，不易从钢液中上浮排2 出，所以应与Mn一起使用。 (3)A1 A1是钢中常用的而且是非常强的脱氧元素，它是镇静钢中不可缺少的脱氧元素之一。 A1的脱氧产物AlO熔点很高(2050?)，形成很细小的固体23 颗粒，AlO颗粒表面与钢液间界面张力大，易于上浮，所以常用23 来做终脱氧剂。 目前炼钢生产中常用的块状脱氧剂有:锰铁、硅铁、铝、硅锰合金等。 使用块状脱氧剂时，一般用复合脱氧剂最好，因为复合脱氧剂的脱氧能力以及脱氧产物的上浮能力都很强。若无复合脱氧剂而单独使用各脱氧剂时，应注意脱氧剂的加入顺序，一般情况是先弱后强，即先用锰铁脱氧，再用硅铁脱氧，最后用铝脱氧。因为先加锰铁后形成的Mn0可提高Si、Al的脱氧效果，同时也有利 于几种脱氧产物形成低熔点化合物，从而有利于脱氧产物的上浮。 e.脱氧方法 钢液的脱氧方法有三种:沉淀脱氧法、炉渣脱氧法和真空脱氧法。 沉淀脱氧法 沉淀脱氧法又叫强制脱氧法或直接脱氧法。它是把块状脱氧剂，如锰铁、硅铁和铝饼等加入钢液内，直接使钢液脱氧。其反应式可表示为: [FeO]+[Me]=[Fe]+[MeO] [MeO]=(MeO) 式中 Me——脱氧元素; Me0——脱氧产物。 这种脱氧方法的优点是操作简便，脱氧速度快，节省时间，成本低。其缺点是部分脱氧产物来不及上浮而进入熔渣中，残留在钢液内污染了钢液，影响了钢液的纯净度，使提高钢的质量受到一定的限制。因此，假若不采取炉外精炼等其他措施，靠这种方法脱氧的转炉就不能生产某些质量要求很严格的钢种，而只能生产一些常用钢种。 转炉多采用沉淀脱氧法。 炉渣脱氧法 炉渣脱氧法习惯上又叫扩散脱氧。它是把粉状脱氧剂，如碳粉、碳化硅或硅铁粉撒在渣液面上，形成还原渣间接使钢液脱氧。其反应式可表示为: (FeO)+[Me]=[Fe]+(MeO) [FeO]=(FeO) 由于在一定温度下，，为一常数，(FeO)的降低必然引起钢液中的[FeO]向渣中扩散转移，从而间接地使钢液脱氧。由于[O]的扩散速度比较慢，在实际生产中氧在渣—钢间的这一分配过程并未达到平衡。但这种方法仍可将钢中的[O]的质量分数降至0(005,,0(01,的水平。 扩散脱氧法明显的优势是钢液不易被脱氧产物所玷污，能提高钢的纯洁度。其缺点是脱氧过程慢，还原时间长。 碱性电弧炉炼钢的还原期多采用扩散脱氧法。 真空脱氧法 所谓真空脱氧法是指将已炼成的钢液，置于真空条件下，打破原有的[C]、[O]平衡关系，使碳氧反应继续进行，利用钢液中[C]进行脱氧。反应式可表示为: [FeO]+[C]=[Fe]+{CO} 在真空中，由于C0分压的降低，打破了[C]与[0]的平衡关系，引起碳脱氧能力的急剧增强，甚至可以超过硅和铝，真空脱氧能力随着真空度的增加而增加。 对于低碳钢，[O]的质量分数可降至0(003,,0(015,;而高碳钢，[O]的质量分数可降至0(0007,--0(002,。与此同时，钢中碳的质量分数相应下降了0(003,,0(007,。 真空脱氧法的最大特点是它的产物C0不留在钢液中，不玷污钢液，而且C0上浮的过程中还有去气体和去非金属夹杂物的作用。 生产实践表明，真空处理能显著地提高钢的质量，除一些必要的设备投资外，工艺并不十分复杂，故这种方法在许多合金钢的生产中已被广泛采用。 真空脱氧多作为转炉和电炉的炉外精炼手段，以进一步提高钢的质量。