电炉熔炼铸铁的工艺与优点

目前电炉熔炼铸铁主要是指感应电炉熔炼，电弧炉已经很少用于熔炼铸铁。

1.感应电炉熔炼铸铁的冶金特点

（1）铁液成分的变化

1）碳、硅含量的变化。感应电炉熔炼铸铁一般采用酸性炉衬。当铁液温度超过C-Si-O的平衡临界温度时，炉衬中的SiO₂将被铁液中的碳还原，使铁液脱碳增硅，从而使碳当量减小，炉衬侵蚀加剧。

2）锰的变化。酸性炉衬中，锰一般是烧损的，但烧损量不大，约为5%。

3）磷、硫含量的变化。磷、硫一般没有变化，但如果加入脱硫剂脱硫，则可将铁液中硫的质量分数降至0.01%以下。

此外，感应电炉内补加的合金元素一般变化较小。所以，感应电炉熔炼铁液的化学成分能够较精确地达到规定要求，但由于炉渣不能感应发热，渣温较低，因此感应电炉的冶金性能较差。

（2）铁液质量

1）温度成分均匀。感应电炉熔炼时会产生强烈的电磁搅拌现象，使得铁液的成分和温度都比较均匀，但铁液中的杂质不易上浮去除，因而要求炉料要尽量洁净。

2）铁液的白口倾向大。与冲天炉相比，感应电炉熔炼所得铁液的白口倾向大，易于产生过冷石墨，使得铸铁的强度和硬度较高。产生这种现象的主要原因是电炉铁液的形核率较低。

2.无芯感应电炉

无芯感应电炉根据使用电流频率分为工频（50Hz）感应电炉、中频（大于50Hz，小于10000Hz）感应电炉、高频（大于10000Hz）感应电炉三种。(www.xing528.com)

（1）基本原理 无芯感应电炉就像一个空气芯变压器，并根据电磁感应原理工作。坩埚外的感应线圈在交变电流的作用下产生交变磁场，使短路连接的金属炉料加热熔化。

（2）坩埚修筑与烧结 坩埚修筑分大修和中修两种。修筑坩埚时使用具有一定尺寸、强度和光洁外表面的模具（一般采用钢质模具）。修筑坩埚用耐火材料一般用硅砂；熔炼合金铸铁和球墨铸铁时，一般使用高铝质和镁质耐火材料。

坩埚烘烤和烧结时，通常采用“空炉低功率慢升温”的方法，缓慢地升温到钢坩埚模即将软化时（约1100℃），投入第一炉炉料继续进行烧结。

（3）熔炼操作

1）工频感应电炉熔炼和操作。无芯工频感应电炉的熔炼操作程序见表5-5。

表5-5 无芯工频感应电炉的熔炼操作程序

2）中频感应炉熔炼和操作。中频感应炉熔炼采用批料熔化法，即每次都将金属液倒净，然后重新向炉内加满金属料，在不带剩余金属液的情况下开始熔化作业。

采用合理的电源与电炉的装置方案，可以充分利用电源装置的输出功率，最大限度地提高电炉装置的功率利用系数，满足铸造作业的要求。

3）双联熔炼。为获得较高温度和严格化学成分的铁液，生产中采用冲天炉熔炼，然后在感应炉内保温或升温及调整成分。一般把这种用两种熔炼炉联合起来熔炼金属的方法称为双联熔炼。