一中頻感應(yīng)電爐作業(yè)

（一）感應(yīng)電爐溶化時(shí)的冶金特點(diǎn)

1 、金屬液的攪動(dòng)：攪的強(qiáng)弱隨電爐工作頻率、坩堝幾何形狀及感應(yīng)器結(jié)構(gòu)不同而異，工頻電路的攪動(dòng)大于中頻電爐。

金屬液的攪動(dòng)有利于合金元素的迅速溶化和均勻化，但劇烈的攪拌運(yùn)動(dòng)加劇了金屬液與爐襯材料、大氣的冶金反應(yīng)。

2、熔渣溫度低

中頻感應(yīng)電爐熔池表面的熔渣是借助于熔融金屬液的傳熱間接獲取熱量的，加上熔池表面不斷循環(huán)的冷空氣冷卻著熔渣，因此熔渣溫度偏低，使它很難在金屬液路其各相之間保持平衡溫度，以利于冶金反應(yīng)的進(jìn)行。

3、金屬液溫度控制方便

由于能量高度集中以用熔池內(nèi)金屬液的攪拌，因此金屬液過(guò)熱迅速，能方便的進(jìn)行成分調(diào)整和均勻化，且由于添加的合金迅速融化元素?zé)龘p較小。

4、對(duì)金屬液的清凈能力強(qiáng)

伴隨著能量傳遞的電磁力對(duì)金屬液起作用，正確控制鐵液運(yùn)動(dòng)可以起到對(duì)雜物的清凈作用。根據(jù)上述冶金方面的特點(diǎn)，感應(yīng)電爐可以進(jìn)行如下幾方面的冶金處理。

A.原材料的熔化

B.調(diào)整化學(xué)成分

C.調(diào)整出鐵和澆注溫度

D.金屬液的儲(chǔ)存和保溫

E.金屬液的升溫和過(guò)熱

F.添加脫氧或脫硫劑

（二）.爐內(nèi)反應(yīng)及成分變化

鑄鐵感應(yīng)電爐內(nèi)熔化鑄鐵時(shí)，許多元素具有氧起氧化反應(yīng)的傾向，從而引起鐵液內(nèi)成分的變化，主要反應(yīng)式有如下四個(gè)：

|C|+|O|=CO

|Si|+2|O|=SiO2

|Mn|+|O|=MnO

SiO2(S)+2|C|=|Si|+2CO

由于感應(yīng)電爐的熔化作業(yè)一般在大氣氣氛中進(jìn)行，且加入的爐料中有不同的鐵銹 ，因此氧進(jìn)入鐵液平衡值以上便起氧化反應(yīng)，其結(jié)果是鐵液中的C.Si.Mn都減少 。

參與SiO2和C之間的反應(yīng)大部分SiO2是爐襯耐火材料中的SiO2部分，一般坩堝式感應(yīng)電爐幾乎都是石英砂砌筑的酸性爐襯，其SiO2含量達(dá)98%以上。

根據(jù)公式：|Mn|+|O|=MnO反應(yīng)平衡時(shí)的氧濃度，因此可認(rèn)為C.Si.Mn并存條件下Mn對(duì)氧的親和力較其它兩者來(lái)的小。鐵液溫度在低于1380攝氏度時(shí)，反應(yīng)受Si支配，Si的氧化燒損；鐵液溫度越高，C和Si含量變化不明顯，超過(guò)1450攝氏度，會(huì)發(fā)生明顯的C燒損和增Si現(xiàn)象。（SiO2還原反應(yīng)溫度1470攝氏度以上）

錳鐵合金補(bǔ)加量太大或快度過(guò)大，會(huì)使熔化前局部形成錳的富集區(qū)，將使?fàn)t襯受到嚴(yán)重侵蝕。

感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵時(shí)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的熔渣。熔渣來(lái)源有：

1爐料本身的銹蝕和氧化物，其中包括爐料預(yù)熱溫度超過(guò)700攝氏度時(shí)生成的氧化皮。

2爐料中帶入的未清凈的型、芯砂及爐襯的局部剝落物SiQ2或Ai2O3

3出爐時(shí)飛濺在爐壁上的小鐵珠在高溫下生成的氧化物。

（三）感應(yīng)電爐生產(chǎn)鑄鐵的特異性和采取的措施：

1感應(yīng)電爐熔化雖然有調(diào)整成分和溫度的方便、迅速的優(yōu)點(diǎn)，但是有時(shí)也發(fā)生感應(yīng)電爐中的一些鑄造性能缺陷，其中最易發(fā)生的特異性有：

aD型和E型石墨組織的出現(xiàn)

當(dāng)鐵液過(guò)熱到較高溫度并長(zhǎng)時(shí)間保溫時(shí)，得到的鑄鐵組織中，鐵素體和C型或E型石墨比例增加。

b白口傾向增大

中頻感應(yīng)電爐熔煉的鐵水成核能力比沖天爐鐵水成核能力低，本身固有的石墨底基遭到破壞。隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)和熔化過(guò)熱溫度的提高、共晶團(tuán)數(shù)降低、白口深度增加直至飽和狀態(tài)。其飽和水平隨C和Si等促進(jìn)石墨化元素含量的增加而降低，隨Cr和Mo等碳化物穩(wěn)定元素的增加而同時(shí)上升。

c硬度和抗拉強(qiáng)度的變化

當(dāng)基體組織中析出鐵素體并出現(xiàn)D型和E型石墨時(shí)，隨著保溫時(shí)間延長(zhǎng)硬度和強(qiáng)度均下降。

d縮孔和外縮孔

鐵水延長(zhǎng)保溫時(shí)間時(shí)，會(huì)出現(xiàn)鑄鐵組織及鑄件缺陷。除上述的白口傾向增大和機(jī)械性能降低外，還會(huì)引起凝固時(shí)的縮孔或外縮孔缺陷。其原因除長(zhǎng)時(shí)間保溫外還和加入的銹蝕爐料有關(guān)。

2克服上述鑄造缺陷的主要方法是進(jìn)行合理的作業(yè)和制定專門(mén)的熔煉工藝：

a不過(guò)分提高過(guò)熱及出爐溫度

這是避免劇烈的脫氧反應(yīng)，防止晶核生成物質(zhì)消耗過(guò)多的一個(gè)有效措施。

b避免高溫儲(chǔ)存或保溫鐵液。

c才去殘留液熔化法

采取這種熔化法有如下好處：由于冷爐料的補(bǔ)充，鐵液溫度降低，冷爐料補(bǔ)充時(shí)即添加了晶核生成物質(zhì)。固態(tài)的鐵塊在殘留液中熔化，能防止熔化前因高溫引起的劇烈氧化。

d對(duì)鐵液進(jìn)行孕育

出提示對(duì)鐵液進(jìn)行孕育處理（不提倡大量孕育，講究有效孕育），可以防止白口傾向，石墨形態(tài)也朝著A型方向變化。

e由于新生鐵中含有初生石墨能起晶核作用，因此在出鐵前加入少量的新生鐵，可以有效的防止白口現(xiàn)象。

f盡量使用含氮量低的增碳劑

含氮量較高的增碳劑會(huì)使厚壁鑄件產(chǎn)生針孔缺陷。

g為防止晶粒粗大，配料是加入百分之0.02的FeS塊度（30mm-50mm,含S>百分之27、SiO2小于百分之5其余為鐵，實(shí)際帶入百分之0.008的S）可改刪節(jié)靜特性、細(xì)化晶粒。

h待爐料熔化后，除去液面熔渣，鐵液溫度在1450度以上為宜，加入百分之0.05的增碳劑，利用鐵液的攪動(dòng)卷入鐵液內(nèi)或外力攪拌更佳。當(dāng)鐵水溫度升至1500攝氏度左右時(shí)即彎成增碳過(guò)程。增碳劑的吸收率約為百分之95以上。實(shí)際約增碳百分之0.05至百分之0.08（當(dāng)原鐵水含碳量在百分之2.6一下是增碳效果。隨著含碳量的增高，增碳效果下降至百分之3.2時(shí)則為極限）。

沖天爐熔煉的最終目標(biāo)是高溫優(yōu)質(zhì)，而感應(yīng)電爐則是如何形成非均質(zhì)晶核、促使共晶團(tuán)數(shù)的增加、改善結(jié)晶特性，細(xì)化晶粒為目的。以上各條是達(dá)其目的的有效途徑及手段。

三配料

1配料要根據(jù)材料的種類(lèi)、形狀、尺寸、成分、加入量及對(duì)鐵液材質(zhì)的要求，遵照成分決定組織，組織決定性能的原則，進(jìn)行綜合考慮。配料必須了解清楚供配料用的回爐鐵，廢鋼及鐵屑的大致成分，尤其對(duì)廢鋼（注：禁用密封管件、合金鋼、含鋁的廢件）鐵屑要了解其銹蝕程度，因其成分的熔損隨銹蝕程度差異較大，Si和C熔損相差百分之10到15Mn的熔損相差百分之5到8（并非指燒損值）

合理配料對(duì)減少電耗、保證鑄鐵質(zhì)量，控制鑄鐵成本具有很大影響，在熔煉各種牌號(hào)灰鑄鐵時(shí)可參考下表。（出鐵液前根據(jù)各類(lèi)牌號(hào)的目標(biāo)成分在進(jìn)行爐前調(diào)整）

灰鑄鐵化學(xué)成分

自定灰鑄鐵成分

說(shuō)明：A、配料時(shí)C.Si,Mn含量可略低于目標(biāo)值，不足部分進(jìn)行爐前調(diào)整。

B、HT250,HT300相對(duì)應(yīng)的Si0.3及0.5由爐前孕育劑帶入，孕育劑的吸收率為百分之80左右。

C、HT250的爐前孕育量為百分之0.2-0.4，HT300爐前孕育量為百分之0.3-0.5.

D、HT300實(shí)際為：高Si/C比灰鑄鐵，碳當(dāng)量約為百分之3.5，Si/C比值約等于0.58

采用高Si/C值生產(chǎn)的灰鑄鐵提高了鑄件強(qiáng)度、改善了彈性性能，降低了白口傾向及收縮傾向，降低了殘余應(yīng)力，提高Si/C是提高灰鑄鐵性能的重要途徑之一。

E、稀土防止干擾元素破壞球化，當(dāng)干擾元素Rb.Bi.Te.Ti等總量為百分之0.05時(shí)稀土殘留量百分之0.03-0.04可以中和干擾并抑制石墨的產(chǎn)生，鎂的殘留量在百分之0.04-0.06時(shí)就可以保證石墨化良好。

選擇合適的球鐵生鐵、優(yōu)良的球化孕育劑及制定合理的貼工藝規(guī)程，忽視其中哪一方面都將給最終結(jié)果帶來(lái)不可挽回的影響。

球墨鑄鐵的生產(chǎn)對(duì)其熔煉工序而言主要保證兩點(diǎn)：A.保證出鐵溫度B保證鐵液成分

由于球鐵在球化過(guò)程要降溫100攝氏度左右，球化及孕育處理結(jié)束后的鐵水溫度應(yīng)控制在1380-1400攝氏度為宜，因此出爐溫度應(yīng)控制在1480-1500攝氏度，出爐溫度偏高處理球鐵難度較大，但內(nèi)在在品質(zhì)優(yōu)于爐溫偏低處理的球鐵。球化處理改變石墨形態(tài)，孕育處理改變石墨的大小、數(shù)量和分布。兩者相輔相成、相得益彰。

2裝料方式

感應(yīng)電爐控制溫度的方式有兩種

（ 1）使鐵液的溫度始終保持在出鐵的溫度。

（2）盡可能在低溫下熔化，然后過(guò)熱到出鐵溫度。

采用第二種控制鐵液溫度方式具有以下優(yōu)點(diǎn)。

A、能保持石英砂燒結(jié)的坩堝爐襯處于低溫狀態(tài)，借以提高爐齡。

B、優(yōu)于鐵液溫度較低，其相應(yīng)粘度較高因此可以適當(dāng)抑制溶液的電磁攪拌作用和金屬液拱頂高度，減少它的周向壓力對(duì)爐襯的磨損。

（3）增大每次添加爐料量，有利于改善熔爐的負(fù)載功率狀態(tài)，能使溶液溫度上升速度增快，提高爐子的工作效率。

（4)由于裝料次數(shù)減少，爐蓋啟閉次數(shù)減少，降低了爐子的熱損耗，改善了勞動(dòng)條件。

3熔化溫度

在 感應(yīng)電爐內(nèi)熔煉鑄鐵時(shí)，熔化溫度是保證獲得所需材質(zhì)性能的及重要因素。

各種牌號(hào)的加熱溫度和出鐵溫度

4、殘液熔化法

殘液熔化法的電路功率利用系數(shù)，即爐子的熔化高，單耗最小，鐵液溫度波動(dòng)也最小。

殘液熔化法實(shí)際上也是連續(xù)熔化的一種同擦汗那個(gè)采用保留三分之一殘液進(jìn)行熔化為宜。

三、爐前成分調(diào)整

采用感應(yīng)電爐熔化鑄鐵時(shí)，一般再出鐵前進(jìn)行成分分析和爐前測(cè)定，以判斷鐵液性能，必要時(shí)進(jìn)行成分調(diào)整，這正是感應(yīng)電爐的優(yōu)勢(shì)所在。但它比沖天爐容易產(chǎn)生白口和縮孔缺陷，且由于凝固特性的差異，因此，機(jī)械性能也很敏感。除了在配料時(shí)嚴(yán)格掌握外，出鐵前的鐵液成分分析和調(diào)整，是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。

爐前成分調(diào)整原則：選擇合適的區(qū)域那個(gè)時(shí)間；確定爐前試樣方法；掌握鐵液保溫時(shí)各類(lèi)元素?zé)龘p情況以及各類(lèi)中間合金的添加方法和它們的吸收率。

1、取樣時(shí)間：

取樣分析應(yīng)在鐵料熔化并均勻后升至一定溫度下 進(jìn)行，一般取樣時(shí)間在1400-1430攝氏度之間適宜。

取樣、成分分析、成分調(diào)整、除渣等程序是出鐵前的輔助時(shí)間，縮短輔助時(shí)間是提高熔化效率的有效措施。

2鐵液內(nèi)各類(lèi)元素的燒損及添加

A、C元素的燒損、增碳和脫碳

C是影響鑄鐵組織和機(jī)械性能的重要元素，因此，在熔煉過(guò)程中盡可能控制含碳量的所需范圍內(nèi)。

a、碳的燒損

熔化和保溫過(guò)程中，鐵液內(nèi)含碳量的變化受下列因素的影響：

1、與爐襯的反應(yīng)。2、空氣的影響。3爐料中的含氧量。

當(dāng)坩堝的爐襯與鐵液接觸的幾何表面積為定值時(shí)，鐵液的攪動(dòng)程度愈大，則鐵液與空氣和爐襯表面間的反應(yīng)愈強(qiáng)。

當(dāng)廢鋼鐵屑作為原材料時(shí)，由于含有較多的氧化物會(huì)使碳的燒損加大，因此，就盡可能加入銹蝕程度小、清理干凈的爐料。

B、增碳和脫碳

鑄鐵熔化時(shí)的增碳和脫碳，通常是通過(guò)添加增碳劑或廢鋼來(lái)達(dá)到的。

鐵液增碳速度以及對(duì)增碳劑中碳的吸收率受下列因素的影響：

1鐵液攪動(dòng)程度。2增碳劑的種類(lèi)。3增碳處理的溫度。4鐵液的成分組成。

鐵液的攪動(dòng)運(yùn)動(dòng)愈強(qiáng)，增碳效率越高。中頻電爐鐵液溫度在1400-1500攝氏度時(shí)，存在攪拌的情況下碳的吸收率為百分之95以上。鐵液對(duì)增碳劑的吸收能力因類(lèi)而異，石墨電極的增碳高，增碳速度也快。增碳劑加入后，過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，反而會(huì)增加碳的燒損。鐵液的成分對(duì)增碳有相當(dāng)大的影響：鐵液內(nèi)碳的飽和度越低，則增碳速度越快;Si和P勻速對(duì)鐵液吸收C有阻滯作用，而Mn元素對(duì)此有促進(jìn)作用。Mn有助于吸碳，Si阻滯吸碳。

C增碳和脫碳方法

中頻感應(yīng)電爐通常增碳的方法是待爐料熔化后，除去液面熔渣，然后利用鐵液的卷動(dòng)將它卷入鐵液內(nèi)，8-12分鐘完成增碳處理。

同時(shí)加入硅鐵是，必須遵照在增碳完成后才可添加硅鐵的原則，以免影響增碳速度。與增碳原理相同，可加入百分之8-10的鍛造氧化渣進(jìn)行脫碳。

B硅、錳元素的燒損與調(diào)整

a爐前調(diào)整鐵液內(nèi)的硅錳元素，通常采取添加硅鐵來(lái)達(dá)到，無(wú)論是低碳鐵液還是高碳鐵液，它們對(duì)硅元素的吸收率很高，因此，在同事增碳和增硅的情況下，先增碳后增硅的工藝能很好的保證兩種元素的高吸率。

b在酸性爐襯內(nèi)，錳鐵的添加量愈大或者塊度愈大，與爐襯的反應(yīng)越強(qiáng)，們?cè)氐臒龘p也愈大。采用先增碳在增硅，然后分批增錳，這樣燒損極微。

四、各種牌號(hào)的工藝過(guò)程

（一）、HT200

1適用于主要壁厚20-40mm的橫梁、撐檔、箱體類(lèi)鑄件。（主要壁厚小于20mm的適當(dāng)降低牌號(hào)）由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員決定。

2、加料初期百分之0.02的FeS同其他爐料同時(shí)加入。

3鐵料熔化至1400-1420攝氏度是必須除渣取樣進(jìn)行光譜分析，待處理成功，升至預(yù)定溫度降低功率加入調(diào)整成分所需合金，并孕育處理即可出爐。

4鐵水出至包中，取三角式樣和光譜式樣，待確定成分性能后才可進(jìn)行澆注，具體澆注溫度由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員根據(jù)情況決定。

（二）、HT250

1適用于主要壁厚40-90MM的墻板、回轉(zhuǎn)臂、滑套、齒輪類(lèi)鑄件。

2配料目標(biāo)成分見(jiàn)前表

3加料初期百分之0.02的FeS必須加入（注，效果十分明顯）

4、5同HT200

（三）HT300

1適用于主要壁厚90mm以上的厚大墻板，或者有耐腐蝕要求的鑄件。

2配料成分見(jiàn)配料表

3、4、5同上。

五、 中頻感應(yīng)電爐爐襯的打結(jié)、烘爐與燒結(jié)

感應(yīng)電爐內(nèi)熔煉鑄鐵時(shí)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的熔渣。熔化時(shí)所產(chǎn)生的熔渣呈酸性，使用酸性爐襯合適。

感應(yīng)電爐在實(shí)際生產(chǎn)中不僅溫度高、爐溫變化大，而且還遭受著強(qiáng)烈爐渣侵蝕及激烈的電磁攪拌、高溫鐵水直接沖刷爐襯，因此，坩堝爐襯很容易損傷和破壞?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，由于爐子的打結(jié)與使用過(guò)程中各不相同，坩堝的使用壽命相差很大，如何讓延長(zhǎng)坩堝爐襯的使用壽命，這與爐襯材料、打結(jié)技術(shù)、正確使用、日常保養(yǎng)與維護(hù)有著密切的關(guān)系。

在使用過(guò)程中必須密切關(guān)注爐領(lǐng)、爐襯的變化，爐領(lǐng)的增高起著是否鉆鐵的報(bào)警作用，假如爐領(lǐng)短時(shí)間大幅度增高，說(shuō)明爐領(lǐng)與爐襯的結(jié)合部已經(jīng)進(jìn)鐵了，必須及時(shí)清理以免造成漏爐報(bào)警，爐襯在自然冷卻的過(guò)程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)局部的裂紋，橫裂不大于1mm長(zhǎng)度不大于爐子周長(zhǎng)的四分之一可以繼續(xù)使用，豎裂不大于2mm就可以繼續(xù)使用，每次在開(kāi)爐前都必須仔細(xì)檢查。

筑爐的的質(zhì)量嚴(yán)重的影響著電爐的使用壽命。所以為了保證修爐質(zhì)量，要求所有參與筑爐人員必須按照操作制度嚴(yán)格執(zhí)行。

一 1所有筑爐人員身上除了筑爐工具以外不準(zhǔn)攜帶任何物件，包括不準(zhǔn)抽煙。在筑爐的過(guò)程中嚴(yán)禁任何雜物掉入爐里。

2先選擇合適的坩堝，并且仔細(xì)除銹，防止氧化鐵與爐襯材料隔離。

3認(rèn)真仔細(xì)的鋪好石棉布，一定要保持石棉布的平整，以免影響爐襯厚度。并且正確接好報(bào)警線、報(bào)警網(wǎng)以保證電爐的安全運(yùn)行。

4仔細(xì)鋪好爐底，爐底厚度應(yīng)在260mm-290mm為宜。筑爐材料分兩次倒入爐底，次六袋（150公斤），用三股叉三人交替夯實(shí)，（15分鐘左右）然后倒入12袋（300公斤）同樣三人交替夯實(shí)。然后用筑爐機(jī)震動(dòng)20分鐘以上，測(cè)量爐底高度找平后謹(jǐn)慎放入坩堝盡量是坩堝四周巨爐壁距離相等。（13.5mm左右）

筑爐每次三袋（75KG）均勻倒入坩堝外側(cè)并且三人交替夯實(shí)每次夯5-10分鐘直至倒?jié)M與坩堝筒平行為止。注意部最少三層要充分夯實(shí)，因?yàn)椴恐t機(jī)根本震動(dòng)不到。在震動(dòng)的過(guò)程中每三到五厘米為一個(gè)打結(jié)面，每個(gè)打結(jié)面震動(dòng)5分鐘以上。直到震動(dòng)到據(jù)坩堝30厘米左右。爐襯應(yīng)一次打完，堅(jiān)決杜絕第二天重新開(kāi)始，避免灰塵進(jìn)入隔離爐襯材料。

二爐襯、爐領(lǐng)、出鐵槽的維修與保養(yǎng)

1爐領(lǐng)質(zhì)量的好壞，直接影響爐襯的正常使用，爐領(lǐng)經(jīng)過(guò)受熱后的漲幅起著預(yù)警作用，上漲幅度過(guò)大，說(shuō)明爐襯與爐領(lǐng)的結(jié)合部已經(jīng)進(jìn)鐵了，為了保證正常的使用，爐領(lǐng)應(yīng)立即拆除，重新修筑。在拆除爐領(lǐng)的過(guò)程中應(yīng)小心謹(jǐn)慎，避免大力沖擊，以免毀壞爐襯。

2爐襯、爐領(lǐng)、出鐵槽在升溫或停爐后由于熱脹冷縮受力不均勻時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋，當(dāng)爐領(lǐng)、出鐵槽出現(xiàn)裂紋時(shí)應(yīng)立即補(bǔ)修。

3出鐵槽和爐領(lǐng)的結(jié)合部出現(xiàn)裂紋時(shí)應(yīng)拆除出鐵槽或者爐領(lǐng)。

4爐襯一般會(huì)出現(xiàn)兩種裂紋，豎裂、橫裂兩種，豎裂一般不超過(guò)一毫米正在加熱的過(guò)程中會(huì)自動(dòng)彌合，橫裂只要超過(guò)爐膛周長(zhǎng)的三分之一，或者寬度接近0.5毫米，就應(yīng)立即拆除爐襯重新大修。

所以，在開(kāi)爐的前期應(yīng)根據(jù)情況慢慢的增大中頻功率，避免大功率或者超負(fù)荷送電，在開(kāi)爐結(jié)束后應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)的做好爐子的保溫、降溫工作，避免爐襯產(chǎn)生裂紋。