感应炉炼钢结构

感应炉有熔沟式及坩埚式两类，其工作原理与变压器相似。熔沟式感应炉的初级绕组(感应圈)内装有铁芯，以减少漏磁，提高功率因数，二级绕组是充满金属液的熔沟。当感应圈内通过交流电时，熔沟内液体金属中产生感应电动势，产生焦耳热，加热炉料。因此熔沟内总保持注满金属液，不能任意停炉，也不宜经常改变熔炼金属的品种。同时，在熔沟内能量转化再传输至熔池，熔沟的热负荷很高，所以尽管这种感应炉的功率因数及电效率较高，也不宜熔炼合金钢及合金。坩埚式感应炉是将坩埚放置在感应圈之中，当感应圈内通过交流电时，在坩埚内的炉料中产生感应电动势，继而产生焦耳热将炉料熔化。坩埚式感应炉的功率因数和热效率较低，但能熔炼高熔点金属，容易改变所炼品种，适用于非连续作业，它在冶炼少量优质钢和合金方面占有重要地位。

(1)热先达金属熔池，再传导给熔渣，所以熔渣温度较低；

(2)为圆柱形的熔池，这决定了坩埚熔炼中有较小的钢-渣比界面积；

(3)熔池受强烈的电磁搅拌。电源频率愈低，功率愈高，搅拌愈强烈，是限制最大比功率的主要因素；

(4)与电弧加热相比，感应加热无热点、无电弧、环境污染较轻且温度均匀；

(5)不增碳，不会局部过热，操作简单且合金烧损较少；

(6)不能进行精炼反应，对炉衬要求较严，容量偏小，又不连续生产，所以成本高。

熔炼的主要原料是废钢和一部分生铁。外购进来的废钢锈多，夹有泥砂及其他脏物，钢中硫磷的含量也较高。炼钢的任务就是要把上述条件的原料冶炼成气体和夹杂含量低、成分合格、温度符合要求的优质钢液。具体说来，炼钢的基本任务是：

（1）熔化固体炉料（生铁、废钢等）；

（2）使钢水中的硅、锰、碳等元素达到规格成分；

（3）去除有害元素硫和磷，将它们的含量降到规定的限量以下；

（4）清除钢水中的气体和非金属夹杂，使钢水纯净；

（5）加入合金元素（熔炼合金钢），使其符合要求；

（6）将钢水过热至一定温度，保证浇注的需要；

（7）为了提高产量和降低成本，必须快速炼钢；

（8）浇注成良好的铸件。

主要部件有炉架、水冷感应圈、磁轭、坩埚、炉盖以及炉体环绕出钢嘴下方的轴倾动机构。炉架及线圈固定装置应有足够强度以承受钢水的重量。坩埚的制作中，选择耐火材料时必须考虑一系列因素：材质的化学特性要与所熔炼的合金相匹配，并具有一定强度、稳定性和绝缘性，易于制作、安装和修补，且成本低。坩埚一般分酸性(石英砂，含SiO2>98%)、中性(高铝料，Al2O3>95%)和碱性(镁砂，MgO>85%) 3类。此外还有氧化锆(ZrO265%、SiO2约30%)、镁铝、铬铝坩埚。酸性坩埚因易受熔渣侵蚀，耐火度低，不宜炼钢。中性的高铝和氧化锆坩埚适于冶炼各钢种和高镍合金。碱性的氧化镁或含氧化镁高的铝镁坩埚能承受碱性渣侵蚀，适于熔炼各种钢种和合金，价格也适中，但热稳定性差，导热性强，易出现裂纹。制作坩埚时，耐火材料的粒度配比必须合适，以达到最高致密度。实验室用感应炉可用预成型和预烧结的坩埚，大型感应炉都用整体捣打成型的坩埚。捣打成型有湿法、干法两种，都是先打成坩埚底，再在底部放置打坩埚壁的钢模，逐层捣打侧壁。根据材料和黏接剂的不同，采用不同烧结制度来烘干、烧结打成的坩埚。冶炼第一炉时要缓慢加热，以免出现裂纹。此法成本较低。

一般分高频(>104Hz)、中频(>50～104Hz)和工频(50～60Hz)3种。现已用晶闸管变频器作为中频电源，取代了原用的马达发电机组。由于高级合金钢生产的规模较小，品种多，一般不连续生产，熔炼时应用中频电源即可取得较高功率因数和较大的输出功率，所以中频电源是炼钢感应炉的主要电源。根据炉容量、炉料尺寸，并考虑到可接受的搅拌强度来选择频率，频率愈高，能达到的比功率也愈高(比功率一般为200～1000kW/t)。晶闸管中频电源把三相工频交流电转变为单相中频交流电，采用交一直一交变频电路，把逆变电路输出的中频电能送入负载。由于感应炉是功率因数很低的感性负载(约为0.05～0.1)，所以都采用电容器来提高功率因数。晶闸管中频电源的优点是：成本低、电效率高，能自动调整频率以保持高功率因数，易于自动控制，安装使用方便等。

感应炉操作脱硫和脱氧同时进行，一般不进行脱碳、脱磷，所以必须选用好的原料，并尽快熔化，温度合适即脱氧、出钢。

感应炉炼钢加料

所用废钢和回炉料，除了化学成分要符合要求外，还应具有适当尺寸，使炉料能有效加热，为此也可应用一些碎料充填空隙，以提高坩埚内炉料的致密度。当坩埚底部形成熔池后，炉料尺寸对加热效果就没有影响了。由于熔炼时没有氧化期，元素烧损很少，可精确配料。不易氧化的合金料，如镍、钼铁等可与废钢同时加入。为了提高生产率，减少钢中氢含量，并避免含有水分或油脂的废钢在炉内加热时爆炸，废钢可预热至550℃以下，预热温度过高会使炉料严重氧化，降低热效率。非连续炼钢时，湿料和含油脂料必须第一批加入，以便烘干，形成熔池后只能加干料。小炉子一般手工装料，用箱子或溜槽将炉料装入炉内。大炉子可用传送带或料篮装料。

感应炉炼钢熔化

要密切注意炉料熔化，不断加料并及时、不断地松动炉料，使其平稳下降至熔池中，保持熔化顺行，避免出现架桥。所谓“架桥”是处于半熔状态的炉料在熔池上方粘结而使炉料不能接触熔池。这会造成熔池温度急剧升高，损害坩埚。一旦出现架桥，可倾动坩埚，在架起的炉料上熔化出缺口，以便继续加料，把钢水面升高至架桥处，化去粘结的炉料。

感应炉炼钢造渣

造渣应在炉料全部熔化前进行，以免钢水严重氧化。渣料可预先加入坩埚底部。所用渣系主要是CaO-Al2O3-CaF2，根据不同的坩埚材质和脱氧剂，渣的成分有所不同。渣料应预先烘干，以免钢水增氢。

感应炉炼钢扒渣、脱氧、出钢

炉料全熔后，测温、取样，熟练的操作人员能通过调整输入功率、正确预计升温至出钢温度的时间，从而协调炉前操作。根据炉前钢样分析结果，配入合金料，同时用硅铁粉及各种复合脱氧剂进行脱氧。由于熔池搅拌强烈，合金料能快速熔化并分布均匀，脱氧产物也能上浮并被熔渣所吸附。待成分合格、温度合适后，即可扒渣。若熔渣较稀，可倾动坩埚倒出或加入石灰，待渣稠化后扒出。出钢时向钢流加1～2kg/t铝或其他强脱氧剂进行终脱氧。 2100433B

感应炉是利用物料的感应电热效应而使物料加热或熔化的电炉。感应炉的主要部件有感应器、炉体、电源、电容和控制系统等。

感应炉的主要部件有感应器、炉体、电源、电容和控制系统等。

在感应炉中的交变电磁场作用下，物料内部产生涡流从而达到加热或着熔化的效果。在这种交变磁场的搅拌作用下，炉中材质的成分和温度均较均匀，锻造加热温度可达1250℃，熔炼温度可达1650℃。

感应炉除能在大气中加热或熔炼外，还能在真空和氩、氖等保护气氛中加热或熔炼，以满足特殊质量的要求。感应炉在透热或熔炼软磁合金、高阻合金、铂族合金、耐热、耐蚀、耐磨合金以及纯金属方面具有突出的优点。感应炉通常分为感应加热炉和熔炼炉。

利用感应线圈产生的感应电流加热物料的一种电炉。若加热金属物料，则将其放在耐火材料制作的坩埚中。若加热非金属材料，则将物料放在石墨坩埚中。增加交流电频率时，感应电流频率则相应提高，产生的热量增多。感应电炉加热迅速，温度高，操作控制方便，物料在加热过程中受污染少，能保证产品质量。主要用于熔炼特种高温材料，也可作为由熔体生长单晶的加热和控制设备。

熔炼炉分为有芯感应炉和无芯感应炉两类。

有芯感应炉有铁芯穿过感应器，用工频电源供电，主要用于各种铸铁、黄铜、青铜、锌等金属的熔炼和保温，电效率达90%以上，能利用废炉料，熔炼成本低，最大炉容达270吨 。

无芯感应炉无铁芯穿过感应器，分为工频感应炉、三倍频感应炉、发电机组中频感应炉、可控硅中频感应炉、高频感应炉。

感应炉配套设备

中频感应炉的成套设备包括：电源及电气控制部分，炉体部分，传动装置及水冷系统。

感应炉工作原理

当交变电流通过感应圈时，在线圈周围产生交变磁场，炉内导电材料在交变磁场作用下产生感应电势．在炉料表面一定深度形成电流（涡流），炉料靠涡流加热熔化。