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中频炉原理教案 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c.产热：Q=Ir2t 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：①均匀金属液温度 ②使金属液匀质 ③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：①对炉衬有冲刷作用，影响坩埚使用寿命 ②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，其具体表现是：    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、SiO2、Al2O3等并上浮到渣中能用来对钢液脱氧的元素或合金叫脱氧剂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SiO2等形成低熔点化合物，有利于从钢液中排出冶炼沸腾钢时，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SiO2熔点高(1700度)，不易从钢液中上浮排出，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Al2O3熔点很高(2050℃)，形成很细小的固体颗粒，Al2O3颗粒表面与钢液间界面张力大，易于上浮，所以常用来做终脱氧剂    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。