中频感应电炉亚氧化法炼钢工艺

〖提要〗通过比较氧化法和不氧化法两种中频感应电炉炼钢工艺方法的优劣，提出了亚  氧化法炼钢工艺，该工艺既具有氧化法炼钢工艺氧化沸腾去气去夹杂的过程，以提高熔炼质量，又具有不氧化法炼钢过程简单容易控制的特点，能有效地提高铸钢产品材料的质量，简化了操作工艺。

关键词：氧化沸腾 简化工艺 改善材质

一．中频感应电炉作为一种金属材料的熔炼设备，它有以下特点：

1．利用电磁感应原理使炉料本体发热，因而发热快、熔炼周期短、热效率高；
2．加热能源清洁，加热过程中没有大量的火焰和气体放出，污染小，降低了环保设备的投资；
3．由于电子技术的发展，使变频设备变得更加小巧轻便，容易控制，易于熔炼过程的功率控制或实行熔炼过程的自动化；
4．变换熔炼金属材料的种类方便，尤其适应于产品小批量多品种的铸造单位；

由于以上所述的设备属性良好，在铸造生产中得到较为广泛的应用。

二．中频感应电炉的设备在熔炼生产中的工艺属性：

由于整个熔炼过程中金属液自始至终处于强烈的电磁搅拌中，因而终点成份均匀度高，宏观偏析小，而且易于各类夹杂物的上浮，可以得到基体比较纯净成份比较均匀的材料。但同样由于动力学条件好使大气组份易溶与金属液中，对部分金属形成危害；
由于炉体条件等因素不适宜进行大规模的脱碳、脱硫、脱磷操作，限制了熔炼原材料的来源；

由于发热体是被熔炼的金属炉料，炉口又是较大的散热通道，因而造成成渣困难，渣温始终比钢温低许多,要按保守的工艺去造一定碱度的渣相当困难。

三．中频感应电炉常规炼钢工艺方法及特点：

不氧化法炼钢工艺
大多采用酸性炉衬，炉料成分接近终点成分。因为酸性炉衬限制了渣的碱度，一般的酸性渣不能完成脱硫和脱磷任务，而且传递氧的能力低，又不利于扩散脱氧的进行。所以酸性炉衬的不氧化法炼钢工艺仅是个重熔工艺，一个完全依靠熔前配料来达到终点成分的工艺，而且工艺质量并不高，但工艺过程简单，比较明显的弱点是熔炼过程不氧化，没有一个沸腾的过程，不能有效地去除钢中各类夹杂物，遗留于钢液中，恶化材料的性能；其次，整个体系的热力学条件不支持硅的氧化，而且钢液中的碳和出钢时加入的铝分别在一定条件下会部分还原炉渣和炉衬中的硅，加上有些盲目工艺用硅来脱氧，长期循环累积，成品钢的含硅量通常都在高位徘徊甚至脱格，不利于提高钢的机械性能。

氧化法炼钢工艺
一般采用碱性炉衬，对炉料的宽容度比较大，炉料成分可以和终点成分有较大的距离，但仍不宜进行大规模的脱碳、脱硫和脱磷操作，由于吹氧过程极易危及炉衬而导致穿钢事故；脱硫任务过重也会延长还原期操作而导致炉衬蚀损严重，或降低炉龄或发生事故。由于氧化法炼钢工艺有一个氧化沸腾的过程，能相当有效地去除钢中各类夹杂物和有害气体，优化了材料的性能。但其工艺方法复杂，对操作者要求有较高的技术素质，而且工艺偏差大，稳定性差，炉衬及设备寿命低。

表1 不同炼钢工艺方法的工艺能力和工艺质量比较

四．本车间的炼钢工艺条件：

1．本车间是以铜合金为主要产品的铸造车间，设备工况比较好，不宜采用氧化法炼钢工艺而导致设备工况的恶化；
2．熔炼操作人员不熟悉炼钢工艺，不能有效地贯彻氧化法各项复杂的工艺操作；
3．采用树脂砂为造型材料，砂中含有铸铜用涂料石墨的残余及树脂固化剂的残余硫，且含量较高(C5%,S0.228%)，造成铸件增碳增硫；
4．采用柴油火焰加热型芯、型腔及浇包，通常都会在这些表面留下积碳层，导致铸件增碳增硫；
5．泵用铸件的平均工艺出品率在60%左右，在每炉次熔炼中应该有40%的返回料加入；
6．没有大量的化学成分稳定的原材料来源。

五．中频感应电炉亚氧化法炼钢工艺的工艺思路：

通过以上对两种中频感应电炉基本炼钢工艺方法的分析，综合了两种工艺方法各自的优点，针对本车间的实际工艺条件，制订了亚氧化法炼钢工艺(表2)，(表3)为多种熔炼配方中的一种。

表2 亚氧化法炼钢工艺