Индукционные печи широко используются в литейных заведениях и для специального производства стали из -за их преимуществ, такие как быстрое отопление, Сильная электромагнитная перемешивание, и простота температуры и контроля состава. Их основные металлургические задачи могут быть обобщены как плавление, Переработка, и кондиционирование. Среди них, Окисление, легирование, и контроль элементов - это критические шаги для достижения конечного качества продукта.
Ⅰ. Окисление
Разоксидность является важным шагом в процессе плавления. Чрезмерное содержание кислорода в расплавленной стали или сплаве будет реагировать с такими элементами, как железо, кремний, и углерод во время охлаждения и затвердевания, образуя оксидные включения (например, Фей, SiO2, Al2O3). Эти включения серьезно разрушают прочность материала, сила, и усталостная производительность.
Источники кислорода:
- Зарядные материалы: Ржавчина (Fe2O3) На поверхности лома стали и возвращаемых материалов.
- Атмосфера: Контакт между поверхностью расплавленной ванны и воздухом во время таяния.
- Рефракции: Определенные нестабильные оксиды в подкладке печи.
Методы окисления и последовательность: Окисление обычно выполняется с использованием окисление оксида. Это включает в себя добавление элементов с более сильным сродством к кислороду, чем железо, заставляя их образовывать стабильные оксиды, которые всплывают как включения в шлак, который должен быть удален.
Последовательность выбора и добавления дексидизаторов следует принципу “Последовательное окисление,” Как правило, переходит от самых слабых до самого сильного дексидирующего агента:
- Марганец (Мин.) Окисление: Ферроманганец (Фан) добавляется во время средней стадии плавления. Марганец обладает умеренной оксидизирующей силой, способен удалить большую часть кислорода. Его продукт реакции, Силикат марганца (Mno⋅sio2), имеет низкую температуру плавления, Облегчение плавания на поверхность.
- Химические реакции: [Фей]+[О]→(Фей)
- [Мин.]+(Фей)→(Мно)+[Фей]
- Кремний (И) Окисление: Ferrosilicon (Отвечать) добавляется после окисления марганца. Кремний является сильным дексидийзером, который может снизить содержание кислорода на более низкий уровень.
- Химическая реакция: [И]+2(Фей)→(SiO2)+2[Фей]
- Алюминий (Ал) Окисление (Окончательное окисление): Металлический алюминий добавляется непосредственно перед постукиванием. Алюминий является чрезвычайно сильным оксидийзером, способным снизить содержание кислорода в стали до очень низких уровней (обычно < 20 ppm). Однако, Следует отметить, что продукт, глинозем (Al2O3), имеет высокую температуру плавления и может сформировать прекрасно, диспергированные включения, которые могут ухудшить текучесть расплавленной стали, если не контролируется должным образом. Поэтому, алюминий обычно добавляется на последнем этапе, Либо непосредственно перед постукиванием или в ковш.
- Химическая реакция: 2[Ал]+3(Фей)→(Al2O3)+3[Фей]
Ключевые эксплуатационные точки:
- Время: Предварительное окисление должно быть завершено, прежде чем добавлять какие -либо основные легирующие элементы, особенно те, которые легко окислены.
- Перемешивание: Электромагнитное перемешивание в индукционной печи помогает столкновению, агломерация, и флотация продуктов окисления.
- Удаление шлака (Деслаг): Шлак, образованный из этих реакций, должен быть быстро удален, чтобы предотвратить повторное въезд кислорода в расплаве (возвращение).
Ⅱ. Легирование
Легирование - это процесс добавления специфических элементов в расплавленный металл для регулировки его химической композиции, тем самым достигая желаемых механических и физических свойств (такие как коррозия или теплостойкость).
Ключи для точного сплава:
- Урожайность (Восстановление): Это самая важная концепция. Уровень урожайности относится к проценту добавленного легирующего элемента, который фактически растворяется в расплавленном металле. На него влияют несколько факторов:
- Химическое сродство: Элементы, которые легко окисляются, такие как алюминий (Ал), титан (Из), и бор (Беременный), иметь более низкую и менее стабильную скорость урожайности. В отличие, элементы, которые нелегко окислять, Как никель (В), молибден (МО), и медь (Кузок), иметь очень высокие показатели доходности (typically >95%).
- Температура плавления: Чем выше температура, Более легко элементы окисляются, приводя к более низкой скорости доходности.
- Условие расплава: Чем лучше окисление расплава, Чем выше скорость урожайности для впоследствии добавленной, Легко окисленные элементы.
- Метод добавления и последовательность: Добавление сплавов в хорошо деоксидированную ванну с защитным шлаковым крышкой помогает повысить уровень урожайности.
- Порядок дополнения:
- Некидизируемые элементы: Никель (В), молибден (МО), медь (Кузок), и т. д., может быть добавлен с начальными зарядными материалами.
- Умеренно окисляемые элементы: Хром (Герметичный), марганец (Мин.), и кремний (И) обычно добавляются после того, как заряд расплавлен и предварительное окисление завершено.
- Сильно окисляемые элементы: Алюминий (Ал), титан (Из), бор (Беременный), цирконий (Zr), и т. д., Должен быть добавлен в последний момент, После окончательного окисления и незадолго до постукивания, Чтобы минимизировать потери окисления.
- Расчет суммы добавления: Точные расчеты легирования являются фундаментальными для соответствия спецификациям оценки.
- Сумма добавления = Содержание элемента в сплаве%× Учитывание%(Целевой%-актуальный%)× вес расплавленного металла
- Пример: Для 1-тона (1000 кг) Жара стали, Целевое содержание марганца 1.5%, и текущий анализ показывает 0.3%. Ферроманганец с 75% Содержание Mn используется, с предполагаемой скоростью доходности 90%.
- Вес чистого MN нужен: (1.5%−0,3%)× 1000 кг = 12 кг
- Вес женского: 75%× 90 кг
- Управление процессом:
- Предварительный анализ: Используйте спектрометр, чтобы взять образцы во время процесса плавления, чтобы контролировать химический состав в режиме реального времени и внести тонкие корректировки по мере необходимости. Это важно для точного контроля.
- Контроль температуры: Строго контролировать температуру постукивания. Чрезмерная высокая температура ускорит потерю элемента и может повредить подкладку печи.
Ⅲ. Элемент управления
В дополнение к основным легирующим элементам, Контролирование таких элементов, как углерод, сера, и фосфор одинаково важен.
Углерод (В):
- Карбинизирует (Увеличение углерода): Когда содержание углерода мало, карбивизионные агенты, такие как графит, нефтяной кокс, или антрацитовый уголь может быть добавлен. Чтобы улучшить поглощение, Они должны быть добавлены после того, как расплава нагревается, но перед окислением. Электромагнитное перемешивание значительно способствует растворению и диффузии углерода.
- Decarburising (Уменьшение углерода): Индукционная печь не обладает окислительной способностью декарбилизации конвертера. Потеря углерода в основном происходит за счет реакции с кислородом: [В]+[О]→{СО}. Если содержание углерода необходимо снизить, Обычно он управляется выбором заряда (Используя низкоуглеродистый лом) или, в особых случаях, кислородным лансом (который, однако, Ускоряет эрозию подкладки).
Сера (С): Десульфуризация является проблемой в индукционных печи, особенно с кислой подкладкой (кремнеземный песок, SiO2).
- Принцип десульфуризации: Реакция десульфуризации требует Сильно уменьшая атмосферу и Шлак с высокой баночностью.
- Химическая реакция: [С]+(O2-)→(S2-)+[О] или более конкретно: [Фес]+(Cao)→(Кассу)+[Фей]
- Методы реализации:
- Основная подкладка: Для достижения эффективной десульфуризации, базовый (магнезия, MgO) или нейтральный (глинозем, Al2O3) Подкладка должна быть использована. SIO2 в кислой подкладке будет реагировать с основным шлаком, снижение его эффективности.
- Синтетический шлак: Предварительно отключен, Синтетический шлак с высоким базовым (например, CAO -AL2O3 -CAF2 Система) добавляется на поверхность расплава.
- Глубокое изогнутое окисление: Реакция десульфуризации благоприятна в условиях низкого кислорода. Поэтому, это должно быть выполнено после глубокого окисления. Чем ниже содержание кислорода в стали, более эффективное удаление серы в шлак. Сера обычно удаляется эффективно только после окончательного окисления с алюминием.
Фосфор (П): Дефосфоризация, как правило, невозможна в индукционной печи. Удаление фосфора требует Окислительная атмосфера с низкой температурой, Высокий кислородный потенциал, и шлак с высокой баночностью. Эти условия являются полной противоположностью нормальной уменьшающейся среды плавления в индукционной печи. Поэтому, Контроль фосфора полностью зависит от Строго выбирать сырье с низким фосфором.
Краткое содержание: Оперативный поток для удовлетворения конкретных требований оценки
Объединение приведенных выше пунктов, Типичный процесс плавления в индукционной печи, направленный на производство высококачественной сплавной стали, заключается в следующем:
- Расчет заряда: Точно рассчитать и выбирать чистку, низкоульфур, и материалы для заряда с низким содержанием фосфора на основе целевого уровня и скорости дохода элемента.
- плавление: Быстро растопить зарядные материалы, Добавление некидизируемых сплавов (В, МО, и т. д.) с зарядкой.
- Отопление и карбинизация: Повысить температуру до цели процесса и добавить углероподавивающие агенты по мере необходимости.
- Предварительное окисление и корректировка композиции: Возьмите образец для анализа. Затем, Добавить ферроманганец, Ferrosilicon, и т. д., Для первоначального декидирования и корректировки основных легирующих элементов, таких как хром.
- Делагение и переработка: Удалить начальный шлак. При необходимости (например, для десульфуризации), Добавить новый рафинирующий шлак.
- Окончательная композиция и регулировка температуры: Возьмите еще одну образец для анализа и сделайте окончательные микрорепения на композицию. Регулировать температуру до целевой температуры.
- Окончательное окисление и добавление специального элемента: Незадолго до постукивания или в печи, Добавьте алюминий для окончательного окисления и сделайте в последнюю минуту добавления микросмешительных элементов, таких как титан и бор.
- Постукивание: Вылить расплавленный металл, который сейчас соответствует всем композициям, температура, и спецификации чистоты, в ковш или плесень.
Благодаря систематическому контролю над окислением, легирование, химия шлака, температура, и аналитические методы, Индукционная печь полностью способна производить высококачественные металлические материалы, которые соответствуют широкому спектру требовательных требований оценки.
