一．中頻感應(yīng)電爐作為一種金屬材料的熔煉設(shè)備，它有以下特點(diǎn)：
1．利用電磁感應(yīng)原理使?fàn)t料本體發(fā)熱，因而發(fā)熱快、熔煉周期短、熱效率高；
2．加熱能源清潔，加熱過程中沒有大量的火焰和氣體放出，污染小，降低了環(huán)保設(shè)備的投資；
3．由于電子技術(shù)的發(fā)展，使變頻設(shè)備變得更加小巧輕便，容易控制，易于熔煉過程的功率控制或?qū)嵭腥蹮掃^程的自動(dòng)化；
4．變換熔煉金屬材料的種類方便，尤其適應(yīng)于產(chǎn)品小批量多品種的鑄造單位；
由于以上所述的設(shè)備屬性良好，在鑄造生產(chǎn)中得到較為廣泛的應(yīng)用。
二．中頻感應(yīng)電爐的設(shè)備在熔煉生產(chǎn)中的工藝屬性：
由于整個(gè)熔煉過程中金屬液自始至終處于強(qiáng)烈的電磁攪拌中，因而終點(diǎn)成份均勻度高，宏觀偏析小，而且易于各類夾雜物的上浮，可以得到基體比較純凈成份比較均勻的材料。但同樣由于動(dòng)力學(xué)條件好使大氣組份易溶與金屬液中，對(duì)部分金屬形成危害；
由于爐體條件等因素不適宜進(jìn)行大規(guī)模的脫碳、脫硫、脫磷操作，限制了熔煉原材料的來源；
由于發(fā)熱體是被熔煉的金屬爐料，爐口又是較大的散熱通道，因而造成成渣困難，渣溫始終比鋼溫低許多,要按保守的工藝去造一定堿度的渣相當(dāng)困難。
三．中頻感應(yīng)電爐常規(guī)煉鋼工藝方法及特點(diǎn)：
不氧化法煉鋼工藝
大多采用酸性爐襯，爐料成分接近終點(diǎn)成分。因?yàn)樗嵝誀t襯限制了渣的堿度，一般的酸性渣不能完成脫硫和脫磷任務(wù)，而且傳遞氧的能力低，又不利于擴(kuò)散脫氧的進(jìn)行。所以酸性爐襯的不氧化法煉鋼工藝僅是個(gè)重熔工藝，一個(gè)完全依靠熔前配料來達(dá)到終點(diǎn)成分的工藝，而且工藝質(zhì)量并不高，但工藝過程簡(jiǎn)單，比較明顯的弱點(diǎn)是熔煉過程不氧化，沒有一個(gè)沸騰的過程，不能有效地去除鋼中各類夾雜物，遺留于鋼液中，惡化材料的性能；其次，整個(gè)體系的熱力學(xué)條件不支持硅的氧化，而且鋼液中的碳和出鋼時(shí)加入的鋁分別在一定條件下會(huì)部分還原爐渣和爐襯中的硅，加上有些盲目工藝用硅來脫氧，長(zhǎng)期循環(huán)累積，成品鋼的含硅量通常都在高位徘徊甚至脫格，不利于提高鋼的機(jī)械性能。
氧化法煉鋼工藝
一般采用堿性爐襯，對(duì)爐料的寬容度比較大，爐料成分可以和終點(diǎn)成分有較大的距離，但仍不宜進(jìn)行大規(guī)模的脫碳、脫硫和脫磷操作，由于吹氧過程極易危及爐襯而導(dǎo)致穿鋼事故；脫硫任務(wù)過重也會(huì)延長(zhǎng)還原期操作而導(dǎo)致爐襯蝕損嚴(yán)重，或降低爐齡或發(fā)生事故。由于氧化法煉鋼工藝有一個(gè)氧化沸騰的過程，能相當(dāng)有效地去除鋼中各類夾雜物和有害氣體，優(yōu)化了材料的性能。但其工藝方法復(fù)雜，對(duì)操作者要求有較高的技術(shù)素質(zhì)，而且工藝偏差大，穩(wěn)定性差，爐襯及設(shè)備壽命低。
表1 不同煉鋼工藝方法的工藝能力和工藝質(zhì)量比較
四．本車間的煉鋼工藝條件：
1．本車間是以銅合金為主要產(chǎn)品的鑄造車間，設(shè)備工況比較好，不宜采用氧化法煉鋼工藝而導(dǎo)致設(shè)備工況的惡化；
2．熔煉操作人員不熟悉煉鋼工藝，不能有效地貫徹氧化法各項(xiàng)復(fù)雜的工藝操作；
3．采用樹脂砂為造型材料，砂中含有鑄銅用涂料石墨的殘余及樹脂固化劑的殘余硫，且含量較高(C5%,S0.228%)，造成鑄件增碳增硫；
4．采用柴油火焰加熱型芯、型腔及澆包，通常都會(huì)在這些表面留下積碳層，導(dǎo)致鑄件增碳增硫；
5．泵用鑄件的平均工藝出品率在60%左右，在每爐次熔煉中應(yīng)該有40%的返回料加入；
6．沒有大量的化學(xué)成分穩(wěn)定的原材料來源。
五．中頻感應(yīng)電爐亞氧化法煉鋼工藝的工藝思路：
通過以上對(duì)兩種中頻感應(yīng)電爐基本煉鋼工藝方法的分析，綜合了兩種工藝方法各自的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)本車間的實(shí)際工藝條件，制訂了亞氧化法煉鋼工藝(表2)，(表3)為多種熔煉配方中的一種。
表2 亞氧化法煉鋼工藝
表3 亞氧化法煉鋼ZG230-450爐料配方工藝
1，氧化沸騰的工藝過程是獲得優(yōu)質(zhì)鋼材的必要工藝手段
各種爐型的煉鋼工藝都有各自的不同形式的氧化期操作，或是吹氧或是加礦石，都是原始的氧化氣氛不夠而刻意營(yíng)造以達(dá)到工藝的目的。而中頻感應(yīng)電爐本來就有氧化性氣氛的，為此很多工藝在熔煉各期都分別有造渣操作，其工藝意圖也有隔絕大氣氣氛的因素。也有的工藝規(guī)定各類爐料必須經(jīng)過表面處理，以去除氧化皮和油污，也有隔絕氧化氣氛的目的。于是在中頻感應(yīng)電爐熔煉工藝制訂中出現(xiàn)了這樣一個(gè)現(xiàn)象，先是通過具體的工藝措施努力隔絕各類氧化介質(zhì)，然后為了改善材質(zhì)為了沸騰，再通過具體的工藝措施比如加礦石來營(yíng)造氧化性氣氛，而且加入的礦石的化學(xué)成分遠(yuǎn)比本來爐料的氧化皮有害(S,P)，豈不多此兩舉。亞氧化法煉鋼工藝就是利用爐料和大氣形成的氧化性氣氛，不通過具體的工藝操作，達(dá)到沸騰，但這沸騰的程度不如氧化法劇烈，故稱為亞氧化法，這樣的沸騰程度是否已經(jīng)達(dá)到了目的,這需要結(jié)果來證明。
2．堿性爐襯營(yíng)造的爐內(nèi)堿性氣氛是脫硫脫磷必須的
雖然酸性爐襯有較長(zhǎng)的爐齡，有時(shí)也能造短時(shí)間的堿性渣以完成脫硫脫氧任務(wù)，但是這種方法對(duì)爐襯侵蝕很大，只能偶爾為之，對(duì)于有經(jīng)常性和長(zhǎng)期性脫硫任務(wù)的材料來說，堿性爐襯的使用是唯一的選擇。
3.長(zhǎng)期供貨的具有穩(wěn)定化學(xué)成分的廉價(jià)的原材料來源是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的前提
雖然可以通過用氧化法煉鋼來消化價(jià)格更低的廢鋼，但實(shí)際效果證明并不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)檫@樣縮短了爐齡降低了工藝穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了熔煉周期，增加了管理成本和用工成本。讓煉鋼工藝條件更優(yōu)越的的轉(zhuǎn)爐和電弧爐等去消化廢鋼更有益于社會(huì)效益的提高，國(guó)外就有冶煉廠專供鑄造單位生產(chǎn)使用的各類合金的中間錠，極為方便了小型鑄造單位的生產(chǎn)，我國(guó)沒有這方面的商業(yè)渠道，但也不是無路可尋，通過努力我們?cè)斓搅艘恍┓椒?。比如，利用煉鋼廠出產(chǎn)的8寸#35鋼錠連冒口重330公斤左右，對(duì)標(biāo)稱500公斤的中頻感應(yīng)電爐熔煉ZG230－450極為適宜，(表3)為ZG230－450的配料工藝。
4.中頻感應(yīng)電爐煉鋼渣工藝的思考
本文二.3中已敘述了中頻感應(yīng)電爐成渣困難的工藝現(xiàn)象，這增加了工藝難度和降低了工藝效率。我們知道煉鋼就要煉渣，只要渣煉好了鋼也就差不多了，這種說法對(duì)原始爐料與終點(diǎn)要求有很大距離的情況下非常適宜，但是現(xiàn)在的鋼已經(jīng)差不多的情況下，為何還要教條地強(qiáng)調(diào)煉渣呢？按亞氧化法煉鋼的要求，熔化期不必造渣,以充分利用此時(shí)的氧化氣氛，充分的氧化，得到沸騰，還原期的渣操作應(yīng)按還原期要完成的任務(wù)而操作，還原期的主要任務(wù)有四，一是升溫，二是脫氧，三是脫硫，四是調(diào)整成分，在爐前化驗(yàn)確認(rèn)各項(xiàng)成分已經(jīng)確保的情況下造渣的唯一任務(wù)是擴(kuò)散脫氧，不同于其它熔爐，中頻感應(yīng)電爐的還原渣有兩個(gè)界面的介質(zhì)(渣與鋼，渣與大氣)參與消耗它的還原劑，究竟哪一個(gè)界面的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件更好一些是值得立題深入研究的，所以這樣的還原渣的效果是很有限的。因此亞氧化法煉鋼工藝并不追求完美的還原期成渣效果，只要其它任務(wù)均已完成，脫氧的任務(wù)可以由沉淀脫氧并鎮(zhèn)靜來完成。
六．亞氧化法煉鋼工藝的效果
(表4)列出了亞氧化法煉鋼工藝在我廠應(yīng)用在ZG230－450鑄鋼相應(yīng)爐次的工藝結(jié)果。通過實(shí)際的機(jī)械性能結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)相比(表5)表明，用亞氧化法煉鋼工藝熔煉的材料的機(jī)械性能異乎尋常地高，樣本平均值和樣本中80%爐次的材料性能超過了ZG270-500的性能，若降低回火溫度,樣本中很大一部分將達(dá)到ZG270-500的性能。亞氧化法煉鋼工藝結(jié)合了氧化法和不氧化法各自的優(yōu)點(diǎn)，工藝過程簡(jiǎn)單穩(wěn)定，能有效提高材料性能，又沒有明顯降低爐齡(20爐左右)，很適應(yīng)中小規(guī)模鑄造單位應(yīng)用。我廠已將這種工藝方法應(yīng)用于ZG230-450,ZG270-500，ZG1Cr13，ZG2Cr13，ZG0Cr18Ni9，ZG1Cr18Ni9Ti等多種材料的熔煉，得到了很好的效果。
表4 亞氧化法煉鋼工藝熔煉ZG230-450鑄鋼的工藝效果
表中所列的機(jī)械性能是通過正火＋回火的熱處理工藝獲得的。
表5實(shí)際結(jié)果與材料標(biāo)準(zhǔn)比較
