感应炉冶炼工艺技术
《感应炉冶炼工艺技术》是2012年1月机械工业出版社出版的图书，作者是王振东。
感应炉冶炼工艺技术基本信息
| 书名 | 感应炉冶炼工艺技术 | 作者 | 王振东 |
|---|---|---|---|
| ISBN | 9787111360339 | 页数 | 520页 |
| 定价 | 88.00元 | 出版社 | 机械工业出版社 |
| 出版时间 | 2012年1月 | 开本 | B5 |
| 字数 | 669千字 | ||
《感应炉冶炼工艺技术》既有炼钢学科的内容，又有金属材料学科的内容。希望《感应炉冶炼工艺技术》能起到使读者学习"冶金材料学"知识的作用。《感应炉冶炼工艺技术》编写的目的就是希望炼钢工作者通过学习《感应炉冶炼工艺技术》，扩展金属材料学科知识，通过对冶炼品种广义成分(包括化学成分、钢的洁净性、铸锭组织的均匀性及结晶结构等)的控制，达到控制钢的组织结构;然后通过钢的组织结构去控制钢的性能，最终得到满意的结果。
感应炉冶炼工艺技术造价信息
前言
第1章 超低碳铁素体不锈钢的冶炼1
1.1 超低碳铁素体不锈钢概况1
1.1.1 超低碳铁素体不锈钢的含义1
1.1.2 超低碳铁素体不锈钢的特点1
1.1.3 超低碳铁素体不锈钢的化学成分2
1.1.4 超低碳铁素体不锈钢的组织特点2
1.2 超低碳铁素体不锈钢中合金元素的作用2
1.2.1 铬元素的作用2
1.2.2 钼元素的作用5
1.2.3钛、铌元素的作用5
1.2.4 镍元素的作用5
1.3 超低碳铁素体不锈钢的冶炼要点6
1.3.1 铁素体不锈钢的感应炉冶炼方法与要点6
1.3.2 中频感应炉冶炼钢中碳、氮含量的控制6
1.3.3 中频感应炉冶炼钢液的稳定化处理9
1.3.4 中频感应炉冶炼出钢与浇注操作要点10
1.3.5 真空感应炉冶炼工艺操作要点11
1.3.6 细化铁素体不锈钢钢锭的结晶组织13
第2章 高纯高铬铁素体不锈钢的冶炼15
2.1 高纯高铬铁素体不锈钢概况15
2.1.1 高纯高铬铁素体不锈钢的含义15
2.1.2 碳和氮对高铬铁素体不锈钢的危害15
2.1.3 高纯高铬铁素体不锈钢的特点16
2.1.4 高纯高铬铁素体不锈钢的化学成分17
2.1.5 高纯高铬铁素体不锈钢的用途18
2.2 高纯高铬铁素体不锈钢中合金元素的作用19
2.2.1 铬元素的作用19
2.2.2 钼元素的作用20
2.2.3 镍元素的作用21
2.2.4 铌和钛元素的作用21
2.3 高纯高铬铁素体不锈钢的冶炼方法22
2.3.1 真空感应炉一次冶炼工艺22
2.3.2 真空感应炉加多次电子束炉精炼工艺23
2.3.3 真空感应炉与多级电子束连续精炼工艺24
2.3.4 炉外真空精炼(VOD-PB)工艺25
2.3.5 不同冶炼工艺的精炼能力26
2.4 真空感应炉直接冶炼高纯高铬铁素体不锈钢的工艺要点26
2.4.1 冶炼用原材料的选择27
2.4.2 合理匹配原始配料中的碳、氧含量28
2.4.3 真空感应炉冶炼高纯高铬钢的工艺过程30
2.4.4 真空感应炉冶炼高纯高铬钢钢液的降氮操作要点31
2.4.5 真空感应炉冶炼高纯高铬钢钢液的降碳和脱氧操作要点32
2.4.6 高纯高铬铁素体不锈钢的稳定化处理34
第3章 马氏体铬不锈钢的冶炼36
3.1 马氏体铬不锈钢概况36
3.1.1 马氏体铬不锈钢的含义36
3.1.2 马氏体铬不锈钢的分类36
3.1.3 马氏体铬不锈钢的化学成分36
3.1.4 马氏体铬不锈钢的特点37
3.1.5 马氏体铬不锈钢的用途38
3.2 马氏体铬不锈钢中合金元素的作用38
3.2.1 铬元素的作用38
3.2.2 碳元素的作用39
3.2.3 钼元素的作用40
3.3 马氏体铬不锈钢中频感应炉冶炼工艺要点40
3.3.1 降低钢中氢含量的操作要点40
3.3.2 钢中氮含量的控制41
3.3.3 冶炼过程的造渣与脱氧操作43
3.3.4 马氏体铬不锈钢的浇注工艺43
3.3.5 马氏体铬不锈钢钢锭的冷却与退火47
3.3.6 改善钢的高温塑性的冶金措施49
第4章 马氏体镍铬不锈钢的冶炼51
4.1 马氏体镍铬不锈钢概况51
4.1.1 马氏体镍铬不锈钢的含义51
4.1.2 马氏体镍铬不锈钢的分类及化学成分51
4.1.3 马氏体镍铬不锈钢的特点53
4.1.4 马氏体镍铬不锈钢的用途54
4.2 马氏体镍铬不锈钢中合金元素的作用55
4.2.1 碳元素的作用55
4.2.2 镍元素的作用56
4.2.3 铬和钼元素的作用57
4.2.4 氮元素的作用57
4.2.5 铌元素的作用58
4.3 马氏体镍铬不锈钢冶炼操作要点60
4.3.1 钢中氢含量的控制60
4.3.2 钢的微量氮合金化及冶炼操作63
4.3.3 钢中δ铁素体含量的控制66
4.3.4 钢中硫和磷含量的控制68
第5章 焊接用超低碳奥氏体镍铬不锈钢的冶炼71
5.1 焊接用超低碳奥氏体镍铬不锈钢概况71
5.1.1 焊接用超低碳奥氏体镍铬不锈钢的含义71
5.1.2 焊接用超低碳奥氏体镍铬不锈钢的化学成分71
5.1.3 焊接用超低碳奥氏体镍铬不锈钢的用途71
5.2 合金元素在焊接用超低碳奥氏体镍铬不锈钢中的作用74
5.2.1 碳元素的作用75
5.2.2 铬元素的作用75
5.2.3 镍元素的作用76
5.2.4 钼元素的作用77
5.2.5 铜元素的作用77
5.2.6 氮元素的作用78
5.3 超低碳奥氏体镍铬不锈钢焊缝金属的冶金特性79
5.3.1 奥氏体不锈钢焊缝金属的组织结构80
5.3.2 奥氏体不锈钢焊缝金属的裂纹敏感性81
5.3.3 奥氏体不锈钢焊缝金属的耐蚀性82
5.3.4 奥氏体不锈钢焊缝金属的脆化倾向83
5.3.5 提高超低碳奥氏体不锈钢焊材冶金质量的途径83
5.4 焊接用超低碳奥氏体镍铬不锈钢的冶炼工艺要点84
5.4.1 焊接用超低碳奥氏体不锈钢冶炼工艺方法的选择84
5.4.2 焊接用超低碳奥氏体不锈钢中碳含量的控制水平85
5.4.3 双联法冶炼焊接用奥氏体不锈钢中碳含量的控制86
5.4.4 真空感应炉冶炼焊接用超低碳奥氏体不锈钢中碳含量的控制88
5.4.5 降低焊材钢中磷、硫、硼杂质元素的冶金措施92
5.4.6 提高超低碳奥氏体不锈钢焊缝抗热裂纹能力的冶金措施94
第6章 冷镦与冷顶锻用不锈钢的冶炼101
6.1 冷镦不锈钢概况101
6.1.1 冷镦不锈钢的含义101
6.1.2 冷镦不锈钢应具备的特性101
6.1.3 冷镦不锈钢的分类及其特点104
6.1.4 冷镦不锈钢的化学成分106
6.2 合金元素对不锈钢冷镦性能的影响110
6.2.1 合金元素对铁素体不锈钢冷镦性能的影响110
6.2.2 合金元素对马氏体不锈钢冷镦性能的影响111
6.2.3 合金元素对奥氏体镍铬不锈钢冷镦性能的影响112
6.3 冷镦不锈钢的冶炼工艺及操作要点120
6.3.1 冷镦不锈钢化学成分的控制120
6.3.2 冷镦不锈钢中频感应炉冶炼工艺130
6.3.3 降低冷镦不锈钢中非金属夹杂物的措施134
第7章 铁素体-奥氏体双相不锈钢的冶炼137
7.1 铁素体-奥氏体双相不锈钢概况137
7.1.1 铁素体-奥氏体双相不锈钢的含义137
7.1.2 双相不锈钢的特性137
7.1.3 双相不锈钢的化学成分与分类139
7.1.4 双相不锈钢的用途139
7.2 影响双相不锈钢耐蚀性的冶金因素141
7.2.1 合金元素对双相不锈钢耐蚀性的影响141
7.2.2 相比例对双相不锈钢耐蚀性的影响144
7.2.3 非金属夹杂物对双相不锈钢耐蚀性的影响145
7.3 双相不锈钢的冶炼工艺要点146
7.3.1 双相不锈钢冶炼方法的选择146
7.3.2 双相不锈钢相比例的冶金控制方法147
7.3.3 双相不锈钢中氮含量的控制152
7.3.4 双相不锈钢电渣重熔的操作要点154
7.3.5 双相不锈钢中锰和硫含量的控制155
7.3.6 双相不锈钢钢液的脱氧制度159
第8章 高锰奥氏体铸钢的冶炼162
8.1 高锰奥氏体铸钢的概况162
8.1.1 高锰奥氏体铸钢的含义162
8.1.2 高锰钢的特性162
8.1.3 高锰钢的分类与化学成分163
8.1.4 高锰钢的用途164
8.2 高锰钢中合金元素的作用与冶金控制165
8.2.1 碳元素的作用与控制165
8.2.2 锰元素的作用与控制167
8.2.3 硅元素的作用与控制168
8.2.4 磷元素的作用与控制169
8.2.5 高锰钢的合金化172
8.3 高锰钢感应炉冶炼工艺及操作要点175
8.3.1 中频感应炉熔化法冶炼高锰钢的操作要点175
8.3.2 中频感应炉氧化法冶炼高锰钢的操作要点176
8.3.3 高锰钢氧化脱磷工艺的改进177
8.3.4 高锰钢的稀土处理178
8.3.5 高锰钢浇注温度的控制181
8.3.6 高锰钢铸件的冶金缺陷与控制182
8.3.7 真空感应炉冶炼高锰钢的操作要点184
第9章 模具钢的冶炼185
9.1 模具钢概况185
9.1.1 模具钢的含义185
9.1.2 模具钢的基本特性185
9.1.3 模具钢的化学成分187
9.2 模具钢中合金元素的作用192
9.2.1 冷作模具钢中合金元素的作用192
9.2.2 热作模具钢中合金元素的作用194
9.2.3 塑料模具钢中合金元素的作用195
9.3 模具钢的冶炼工艺与操作要点196
9.3.1 模具钢冶炼工艺的选择196
9.3.2 改善高碳高铬模具钢中碳化物的不均匀性198
9.3.3 模具钢中非金属夹杂物的控制201
9.3.4 模具钢中硫和磷含量的控制205
9.3.5 稀土元素改善模具钢的性能212
9.3.6 模具钢钢锭的冷却与退火处理214
9.3.7 真空感应炉与电渣重熔双联法冶炼模具钢215
第10章 高速工具钢的冶炼220
10.1 高速工具钢概况220
10.1.1 高速工具钢的含义220
10.1.2 高速工具钢的用途220
10.1.3 高速工具钢的分类220
10.1.4 高速工具钢的化学成分221
10.1.5 高速工具钢的特性223
10.2 合金元素在高速工具钢中的作用224
10.2.1 碳元素的作用224
10.2.2 钼元素的作用226
10.2.3 钨元素的作用226
10.2.4 铬元素的作用227
10.2.5 钒元素的作用227
10.2.6 钴元素的作用228
10.2.7 铝元素的作用228
10.3 高速工具钢的冶炼工艺与操作要点229
10.3.1 高速工具钢冶炼工艺的评价229
10.3.2 高速工具钢碳含量的控制232
10.3.3 高速工具钢中钨和钼元素的控制236
10.3.4 高速工具钢中磷和硫含量的控制237
10.3.5 高速工具钢中微量有害杂质元素的控制240
10.3.6 改善高速工具钢钢锭的铸态组织缺陷242
10.3.7 高速工具钢钢锭的脱模、冷却和退火处理245
10.3.8 合理利用高速工具钢返回料246
第11章 气阀用奥氏体耐热钢的冶炼249
11.1 气阀用奥氏体耐热钢概况249
11.1.1 气阀钢的含义249
11.1.2 气阀的工作条件249
11.1.3 气阀钢的用途250
11.1.4 气阀钢的使用特性250
11.1.5 奥氏体气阀钢的化学成分254
11.2 合金元素在奥氏体气阀钢中的作用254
11.2.1 碳元素的作用254
11.2.2 氮元素的作用255
11.2.3 铬元素的作用255
11.2.4 镍和锰元素的作用256
11.2.5 钨、钼、钒、铌的作用256
11.3 影响奥氏体气阀钢质量的冶金因素257
11.3.1 严格控制钢的化学成分257
11.3.2 控制钢中非金属夹杂物的数量258
11.3.3 控制钢中碳化物和氮化物的不均匀性258
11.3.4 细化钢的晶粒度258
11.4 奥氏体气阀钢的冶炼工艺及操作要点259
11.4.1 中频感应炉冶炼奥氏体气阀钢的操作要点259
11.4.2 电渣重熔奥氏体气阀钢的操作要点266
11.4.3 降低奥氏体气阀钢中非金属夹杂物的途径270
11.4.4 奥氏体气阀钢晶粒度的冶金控制271
11.4.5 真空感应炉冶炼奥氏体气阀钢的工艺要点273
11.4.6 改善奥氏体气阀钢碳化物的不均匀性274
第12章 高氮钢的冶炼275
12.1 高氮钢的概况275
12.1.1 高氮钢的含义275
12.1.2 高氮钢的发展简况275
12.1.3 高氮钢的化学成分及用途276
12.2 高氮钢的特性276
12.2.1 高氮马氏体钢的特性276
12.2.2 高氮奥氏体钢的特性277
12.3 合金元素在高氮钢中的作用280
12.3.1 铬元素的作用280
12.3.2 锰元素的作用281
12.3.3 氮元素的作用281
12.3.4 其他合金元素的作用282
12.4 增压感应炉冶炼高氮钢的工艺及操作要点282
12.4.1 增压感应炉设备及冶炼工艺简况282
12.4.2 增压感应炉冶炼工艺要点284
12.4.3 增压感应炉的安全作业288
第13章 镍铬(铁)电热合金的冶炼290
13.1 镍铬(铁)电热合金概况290
13.1.1 镍铬(铁)电热合金的含义290
13.1.2 镍铬(铁)电热合金的化学成分290
13.1.3 镍铬(铁)电热合金的特性291
13.2 合金元素在镍铬(铁)电热合金中的作用296
13.2.1 铬元素的作用296
13.2.2 硅元素的作用297
13.2.3 稀土元素的作用298
13.3 杂质元素对镍铬(铁)电热合金性能的影响300
13.3.1 碳和氮元素对镍铬(铁)电热合金性能的影响300
13.3.2 磷、硫、铅、锑元素对镍铬(铁)电热合金性能的影响301
13.4 镍铬(铁)电热合金的冶炼工艺与操作要点304
13.4.1 镍铬(铁)电热合金的冶炼方法304
13.4.2 中频感应炉冶炼镍铬(铁)电热合金的工艺操作要点305
13.4.3 电渣重熔镍铬(铁)电热合金的工艺操作要点315
13.4.4 真空感应炉冶炼镍铬(铁)电阻电热合金的工艺操作要点318
第14章 铁铬铝电热合金的冶炼324
14.1 铁铬铝电热合金概况324
14.1.1 铁铬铝电热合金的含义324
14.1.2 铁铬铝电热合金的分类324
14.1.3 铁铬铝电热合金的化学成分324
14.1.4 铁铬铝电热合金的特性325
14.2 合金元素在铁铬铝电热合金中的作用332
14.2.1 铬元素的作用332
14.2.2 铝元素的作用333
14.2.3 硅、锰、钼元素的作用335
14.2.4 微量合金化元素的作用335
14.2.5 杂质元素和非金属夹杂物对铁铬铝合金性能的影响339
14.3 铁铬铝电热合金的冶炼工艺及操作要点341
14.3.1 铁铬铝电热合金的冶炼方法及其评价341
14.3.2 中频感应炉冶炼铁铬铝电热合金的工艺操作要点342
14.3.3 电渣重熔铁铬铝电热合金的工艺操作要点347
14.3.4 真空感应炉冶炼铁铬铝电热合金的工艺操作要点350
第15章 高纯铁铬铝合金的冶炼353
15.1 高纯铁铬铝合金概况353
15.1.1 高纯铁铬铝合金的含义353
15.1.2 汽车尾气净化器的工作原理353
15.1.3 净化器用载体材料的技术要求353
15.1.4 高纯铁铬铝合金的化学成分354
15.1.5 高纯铁铬铝合金的基本性能355
15.2 合金元素在高纯铁铬铝合金中的作用356
15.2.1 铬和铝元素的作用356
15.2.2 稀土元素的作用356
15.2.3 钛、铌、锆元素的作用357
15.3 真空感应炉冶炼高纯铁铬铝合金的工艺操作要点359
15.3.1 真空感应炉炉子容量的选择359
15.3.2 真空感应炉冶炼用原材料的选择360
15.3.3 真空感应炉冶炼合金的配料与平衡360
15.3.4 真空感应炉冶炼合金用坩埚材质的选用362
15.3.5 真空感应炉冶炼高纯铁铬铝合金时的降碳、脱氧和降氮操作363
15.3.6 真空感应炉冶炼高纯铁铬铝合金时的脱硫操作要点364
15.3.7 真空感应炉冶炼高纯铁铬铝合金时的合金化操作365
第16章 镍基和铁镍基耐蚀合金的冶炼366
16.1 镍基和铁镍基耐蚀合金概况366
16.1.1 耐蚀合金的含义366
16.1.2 耐蚀合金的分类、化学成分及用途366
16.2 合金元素在耐蚀合金中的作用370
16.2.1 镍元素的作用370
16.2.2 铬元素的作用370
16.2.3 钼元素的作用372
16.2.4 铜元素的作用373
16.2.5 铌和钽元素的作用373
16.2.6 铝和钛元素的作用374
16.2.7 钨、钴、钒元素的作用374
16.3 杂质元素对耐蚀合金性能的影响375
16.3.1 碳元素的影响375
16.3.2 硅元素的影响375
16.3.3 铁元素的影响376
16.3.4 硫元素的影响376
16.3.5 非金属夹杂物的影响377
16.4 耐蚀合金的冶炼方法378
16.4.1 耐蚀合金对冶金质量的要求378
16.4.2 耐蚀合金适用的冶炼方法378
16.4.3 低硫耐蚀合金的冶炼操作要点380
16.4.4 极低碳、硅耐蚀合金的冶炼操作要点384
16.4.5 耐蚀合金电渣重熔工艺要点387
16.4.6 耐蚀合金的稳定化处理388
第17章 铁镍系软磁合金的冶炼390
17.1 铁镍系软磁合金概况390
17.1.1 软磁合金的含义390
17.1.2 铁镍系软磁合金的特性390
17.1.3 铁镍系软磁合金的分类和用途390
17.1.4 铁镍系软磁合金的化学成分391
17.1.5 铁镍系软磁合金的组织结构393
17.1.6 铁镍系软磁合金的物理与力学性能394
17.2 合金元素与杂质对铁镍系软磁合金磁性能的影响395
17.2.1 合金元素对纯铁磁性能的影响395
17.2.2 杂质元素对铁镍系软磁合金磁性能的影响396
17.2.3 非金属夹杂物对铁镍系软磁合金磁性能的影响398
17.3 铁镍系软磁合金的冶炼工艺要点398
17.3.1 铁镍系软磁合金的成分设计398
17.3.2 铁镍系软磁合金纯净度的控制402
17.3.3 真空感应炉冶炼提高合金纯净度404
17.3.4 中频感应炉冶炼铁镍系软磁合金的工艺操作要点409
17.3.5 铁镍系软磁合金返回料的合理利用412
第18章 高温合金的冶炼414
18.1 高温合金概况414
18.1.1 高温合金的含义414
18.1.2 高温合金的特性414
18.1.3 高温合金的应用范围415
18.1.4 高温合金的分类415
18.1.5 高温合金的牌号与表示方法415
18.1.6 高温合金的化学成分416
18.2 高温合金的强化和韧化方法427
18.2.1 高温合金的强化方法427
18.2.2 高温合金的韧化方法429
18.3 合金元素在高温合金中的作用430
18.3.1 镍元素的作用430
18.3.2 钴元素的作用431
18.3.3 铁元素的作用431
18.3.4 铬元素的作用432
18.3.5 钼元素的作用432
18.3.6 钨元素的作用433
18.3.7 铌和钽元素的作用433
18.3.8 铝和钛元素的作用433
18.3.9 钒和锆元素的作用434
18.3.1 0镁元素的作用434
18.3.1 1硼元素的作用435
18.3.1 2稀土元素的作用435
18.4 高温合金的冶炼工艺436
18.4.1 高温合金冶炼工艺路线的确定436
18.4.2 真空感应炉冶炼高温合金的基本工艺条件441
18.4.3 真空感应炉冶炼合金中微量硼的控制447
18.4.4 双真空工艺冶炼合金中微量硼的控制450
18.4.5 真空感应炉冶炼合金时微量镁的控制451
18.4.6 真空感应炉冶炼合金中铝和钛含量的控制456
18.4.7 高温合金二次精炼过程铝和钛元素的回收率459
18.4.8 真空感应炉冶炼合金中氧和氮含量的控制459
18.4.9 真空感应炉冶炼合金中磷、硫、硅含量的控制463
18.4.10 高温合金中微量有害杂质元素的控制470
18.5 合理利用高温合金返回料476
18.5.1 高温合金返回料的分类476
18.5.2 高温合金返回料的管理477
18.5.3 合理利用高温合金返回料477
第19章 感应炉冶炼用原材料482
19.1 原材料在感应炉冶炼中的重要性482
19.1.1 原材料为生产优质冶金产品提供物资基础482
19.1.2 原材料的纯度可以弥补冶炼精炼能力的不足482
19.2 感应炉冶炼用原材料482
19.2.1 冶炼用的纯金属材料482
19.2.2 冶炼用铁合金492
19.2.3 脱氧剂和微合金化用合金498
19.2.4 冶炼用造渣材料500
参考文献503
《感应炉冶炼工艺技术》论述了不锈钢、双相不锈钢、模具钢、高速工具钢、高锰钢、耐热气阀钢、高氮钢、电热合金、耐蚀合金、软磁合金、高温合金等特殊钢与合金的感应炉、真空感应炉、增压感应炉，以及电渣重熔的冶炼工艺要点和操作要点;介绍了合金元素的精确控制、微量元素的控制、钢液的精炼、高纯合金的冶炼、相成分的控制、焊缝热裂纹的控制，以及钢锭组织的细化与均匀化等工艺技术。内容涵盖炼钢、金属材料的加工与热处理。《感应炉冶炼工艺技术》适于从事特殊钢生产和金属材料研制的工程技术人员阅读，也可供高等院校相关专业的师生参考。
感应炉冶炼工艺技术常见问题
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将交流市电整流滤波后成直流电源,然后控制电路通过控制开关管的导通时间和导通频率,将直流电堑波成一定脉宽和频率的方波,然后通过线圈向外以电磁波的形式发射.说简单点,电源的作用实际就是将交流电变为直流电,...
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工艺（Craft）是劳动者利用生产工具对各种原材料、半成品进行增值加工或处理，最终使之成为制成品的方法与过程。 制定工艺的原则是：技术上的先进和经济上的合理。由于不同的工厂的设备生产能力、精度以及工人...
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1．开炉前应通知中频机组操作人员起动机组，同时应检查炉体、冷却水系统、中频电源开关、倾炉机械和吊包运行轨道等是否正常，地沟盖板是否缺损，盖好。如有问题应先行排除，才能开炉。2．在中频机组启动完毕之后，...
自1942年四川綦江电化冶炼厂炼钢分厂，我国第一台中频感应电炉建成投产，至今已有69年的历史。69年以来，我国特殊钢产业在几代人的共同努力下获得了巨大的发展，并促进了炼钢工艺技术的进步。特种冶炼已成为我国特殊钢生产的重要组成部分，感应炉冶炼是其主要分支。
特殊钢、特种合金品种的发展，促进了冶金工艺技术的进步。冶金工艺技术是在解决金属材料发展中出现的技术难关之后，才得到了快速的进步。例如:超低碳不锈钢的发明，促进了不锈钢冶炼氩氧脱碳(AOD)和真空吹氧脱碳(VOD)技术的发展;高温合金复杂合金化技术的出现，促进了真空感应炉、真空电弧重熔等技术的发展。很多事实表明，冶金学科与金属材料学科之间具有紧密的相互依存、相互关联、相互渗透的关系。
感应炉冶炼工艺技术文献
真空感应炉冶炼低铝高纯净钢的工艺研究
对高纯净钢的冶炼工艺进行分析研究,通过改进操作工艺、调整操作参数、改进原材料等措施,可以用真空感应炉生产C、O、N、Als(酸熔铝)、S和Ti含量分别为0.000 9%、0.001 5%、0.001 1%、0.001 2%、0.000 9%和0.000 4%的高纯净钢。
真空感应炉用的电磁搅拌装置
西德赖包德-赫仁(Levbold-Heraeus)公司研制成功用于真空感应炉中的电磁搅拌设备。命名为LH-STIR系统。这套设备能大幅度缩短高级钢和合金钢(铁、镍、钴、铯)的冶炼时间,从而提高
用红土镍矿提取镍金属有三种主要工艺，即湿法冶炼（电解法），火法冶炼（电炉法），火法冶炼（高炉法）。
目前我国新设工业项目已实行环保评估一票否决制度，因此首先从环保与循环经济方面进行比较：
红土镍矿冶炼工艺技术湿法冶炼
一般红土镍矿含Ni在0.8~3.0%之间，含Co在0.02~0.3%之间，湿法冶炼仅提取其中的Ni和Co，其余近97%部分包含含量较高的Fe（占总量的10~45%%）和少量的Cr全部作为固体废弃物废弃，需建专门场地堆集；湿法冶炼采用液态酸或氨作为Ni、Co的浸出剂，使用后除部分回收利用外，其余均以液态经处理后排放江河或汇入废液潭；湿法冶炼中还会产生大量的CO2气体排放。由于生产中产生的固体、液体、气体废弃物不能被循环利用，从而对环境造成极大危害，属三废全排放，因此，在我国没有发展前途。
红土镍矿冶炼工艺技术火法冶炼
无论是电炉还是高炉，生产中产生的固体炉渣因已经高温煅烧，经干燥研磨即成为低强度的水泥，是水泥生产厂家生产标准水泥时最佳的填充剂，也是砖瓦厂生产砖瓦的优质原料，可100%得到循环使用；另外，高炉生产中使用的冷却水，可建封闭冷却水池循环使用；高炉冲渣水也可沉淀后循环使用。因此火法冶炼产生的固体、液体废弃物几乎全部得到循环回收利用，在三废中彻底解决了二废，因此是我国镍金属提炼工业发展的方向。但无论是电炉还是高炉，对生产中产生的CO2排放尚没有彻底解决的办法，国际上也没有解决此难题的报导。由于红土镍矿与一般铁矿相比硫含量较低，因此生产中SO2排放较一般生铁冶炼大大减少，但火法冶炼中对煤气的回收利用，对粉尘的回收利用则是重点。其中电炉占地面积小，较易处理；高炉则相对工程与投资量较大。我们应密切结合我国的实际，加速研究、制定整套火法冶炼镍铁的符合环保生产和循环经济需要的设备、标准和工艺是当务之急。
电炉冶炼
主要以电为主要能源。一般人都认为电能清洁、方便，冶炼时不排放CO2，符合环保。我们应了解，如果所用的电是核电、风电、太阳能电，这观点当然不错。但事实是我国电炉冶炼绝大部分使用煤电，发电过程中产生大量CO2与废气，煤燃烧经锅炉将水变成高温、高压蒸汽以气体能带动气轮机转动形成机械能，汽轮机的机械能再带动发电机转动形成电能。能量的形式每转换一次，效率就降低一次；加之电能远距离输送的损耗，因此经层层损耗，电能至用户电炉时每消耗一度电发出的热量远低于将发这一度电的煤炭直接投入高炉产生的热量。因为投入高炉的焦炭是直接燃烧不经能量转换而效率高。由于用电能和电炉冶炼同高炉相比必须达到同样的温度才能出铁水，因此用电能与电炉冶炼耗电转化为电煤的用量将高于用高炉用焦炭的用量，推而论之，用电能经电炉冶炼排放CO2总量将超过高炉冶炼。其次，高炉冶炼时以焦炭为能源，而将煤炼成焦炭过程可从煤中提取几百种化工原料，公认是最经济合理综合利用煤资源的有效途径。最后，电力生产投资大，焦炭生产投入少。因此，高炉生产镍铁比电炉生产在能源消耗与环保上更胜一筹。
从不同工艺的产品质量、价格与市场需求比较，湿法冶炼：能分别提炼出含量99.9%的镍和钴金属，这是湿法冶炼最大的优势。其产品纯镍是电镀、电池、化工催化设备与特种不锈钢特钢的主要原料；纯钴是耐高强、高温、高耐磨特钢的主要原料。
湿法冶炼在我国历史比较长，占我国镍金属产量比例较高。但纯镍的年产量已远超过以上用途的年市场需求量。因此，目前相当大部分被转用于300系列含镍不锈钢的冶炼。这真是高射炮打蚊子，有大材小用之嫌。由于湿法冶炼生产工艺投资大，周期长，工艺复杂，成本较高而售价较高，使不锈钢与特钢生产企业对其是又爱又恨。爱其纯度高，使用方便，产品质量有保证；恨其价格太高，使产品成本上升盈利降低，减少市场竞争能力，但这种状态一时尚难以改变。
火法冶炼的电炉工艺：
能提炼出含镍10~25%，含少量钴与铬的镍铁，可以代替纯镍成为冶炼300系列不锈钢的镍原料。因其以电作为主要热能（一般需消耗7000~8000度电生产一吨镍铁），它不像高炉用焦炭作为热源同时也把焦炭中的磷带入产品中，因此电炉产的镍铁磷含量应比高炉低，对缩短冶炼不锈钢时间有利，因此广受市场欢迎。但美中不足的是，我国电力供应持续紧张，我国对高耗电行业管制很严，而且生产企业所在地区一旦用电紧张，首当其冲是断用电大户电炉的电，使生产不正常。其次，电炉炼镍铁产量较低，单台2.5万KW的电炉，每年产含镍14%的镍铁为2.5万吨左右，远远不能满足近几年我国不锈钢产业井喷式发展对镍金属的大量需求；最后要说明，电炉冶炼含镍15~25%，甚至更高含镍量的镍铁并不是通过提高入炉镍矿的镍含量来实现，相反是通过减少镍矿中铁的还原来实现，这样大量的未经还原的氧化铁以炉渣排出（有时炉渣中铁的含量竟高达20%以上），炉渣又被运到水泥厂做水泥或制砖厂做砖瓦。考虑到目前含铁量65%的进口铁矿市场价已达到一千几百元一吨，大量的含铁炉渣去做水泥或砖瓦实在是对资源的极大浪费。
电炉工艺生产的镍铁销售价以含镍量计，在市场纯镍价基础上打一定折扣，其余铁、钴、铬奉送不计价，冶炼300系列不锈钢相比用纯镍冶炼，每吨可下降成本3000~4000元。
火法冶炼高炉法：
能冶炼出含镍1.5~10%并含少量铁与铬的镍铁，可以成为冶炼含镍不锈钢的基础原料。由于矿价与海运费高和镍铁销售仅以含镍量计价的原因，除非客户特别要求并给于升价，一般含镍4%以下的镍铁已很少有厂家冶炼，市场上最受欢迎的是含镍10%，含磷≤0.035%的镍铁，不锈钢厂家只需要加入一定量铬铁即可冶炼成300系列的产品（低于镍含量10%的镍铁去冶炼300系列不锈钢还需加入一定量的纯镍或电炉产高镍镍铁作调节）。因技术、矿的成分等原因，目前能生产以上成分的高炉不多。高炉冶炼镍铁的最大特点是产量高。一座208m3高炉年产量可达到4万吨以上，由于需加入铬铁与高镍铁，6座这样的高炉可满足一家年产30万吨304不锈钢厂的基本镍与铁需求。
不锈钢冶炼脱磷最难，高炉镍铁控制磷含量达到0.035%以下是关键。目前本公司已基本掌控了高炉内脱磷技术，我们的产品甚至比一些电炉冶炼厂家的产品镍更高，磷更低。由于产量比较高，镍含量一般比电炉冶炼低，销售计价方式同电炉镍铁，但折扣系数更大些，每个镍略低于电炉镍价。综上所述，以高炉镍铁为基本原料，以电炉镍铁为调节原料，是组成300系列不锈钢原料的成本最低，供应量最有保障的最佳组合，是今后发展的方向。
高炉能炼生铁，也能炼镍铁。镍铁和生铁虽一字之差，却分属于铁合金与普铁二个行业，其所用矿成分、配方及冶炼工艺等有相当大的区别，将冶炼生铁的一套观念生搬硬套到镍铁冶炼上去是绝对错误的。
镍铁和生铁矿的金属含量有天壤之别：高炉冶炼生铁如用进口含铁65%矿，出一吨铁产几百公斤的渣；如炼含镍7%的镍铁，一般需要消耗含镍1.5%、含铁20%左右的干矿5吨，湿矿为7.7吨左右，矿总金属含量在21.5%左右，因此出1吨镍铁产4吨炉渣，几乎是生铁冶炼出渣的近十倍。渣口打开与出渣耗时、出渣次数明显增加，工艺等必须作大的调整。
目前盛行炼生铁大高炉是先进生产力，符合环保，小高炉是落后生产力，是污染大户，必须淘汰，并把这一观点生搬硬套到冶炼镍铁上来，其实这是天大的误解。由于炼镍铁出渣是炼生铁的很多倍，因此大型高炉不宜转炼镍铁，因为出渣量实在太大，出渣口开放时间太长，影响炉温，影响生产顺行。从高炉每立方米炉容每天出铁吨数来比较，一般100~200立方米的小高炉出铁系数在3.4，即每立方米每天产铁3.4吨，炉型、炉料和技术如果配合好，还可超过这一系数。相反，近年国内外大量投产的几千立方米高炉，其出铁系数仅在2左右徘徊，原因何在？
原来高炉大小是按炉容来衡量的，而炉容是长宽高的三维立体空间，是以长度单位米的3次方计量的，但高炉以顶部加入烧结矿与焦炭后逐步下降并燃烧，温度逐步上升，直至某一个高度层面温度才达到矿中氧化铁在此温度环境下还原流出铁水，即主要的产铁量主要是由层面面积大小决定的，而层面面积是以长度单位米的2次方计量，在米的数字大于1以后，米的二次方永远小于米的三次方。因此说大高炉一定比小高炉好，在出铁比上却恰恰相反，虽然大高炉上环保设备比较经济，人力成本分摊相对较低，但如果大高炉不装节能环保设备同样是污染大户。
目前国内冶炼镍铁高炉一般均从炼铁高炉改造而来，最大炉容没有超过400m3，生产尚正常，但我们已发现炉容越大，生产越困难，单位容积每天出镍铁量越少的规律。实践是检验真理的唯一标准，科学发展观首先必须建立在科学的客观的在实践基础上的调查研究上，才能保证在实事求是的基础上制定新的政策。因此就高炉冶炼镍铁这一特定项目而言，说大高炉一定比小高炉好，甚至不经调查研究，拍脑袋下达新建镍铁高炉必须达到1000m3以上的标准是典型的反科学的行为，而且已造成十分严重的后果。举个例子：我公司生产的产品以冷的镍铁块运至我国主要的几家不锈钢厂供冶炼300系列不锈钢用。其中一家不锈钢冶炼厂去年因新建的一座几千立方米的高炉即将投产，原有的二座各为700 多立方米的高炉将停炉，希望我公司将其改炼镍铁，本公司表示同意。
我们预计这二座完全符合国家铁合金生产标准的高炉可年生产含镍7%左右的镍铁水25万吨左右，可直接入该厂转炉及AOD炉炼成300系列不锈钢。镍铁水热装热送符合国家大力提倡的节能减排政策，与用冷的镍铁块需用中频炉熔化相比每吨可节省电费300~400元左右，以25万吨计，每年可节省近一亿元以上的电费，相当于每年节约用煤近7万余吨，可减少排放CO220万吨左右。但不久该厂说为完成节能减排指标此二座高炉必须拆除。去年年末，当一家著名报刊头版刊登该厂二座700多立方米高炉被拆除，每年可减少排放多少万吨废气时我只有痛心疾首，几亿元完全有使用价值的国家资产顷刻灰飞烟灭，而每年几十万吨冷的镍铁块仍源源不断的运往该厂加热熔化炼成不锈钢，而这一切均是在节能减排名义下进行的。
感应炉实验
感应炉冶炼
一、目的:
1、掌握(真空)感应炉冶炼的工艺过程，(真空)感应炉冶炼设备操作。
2、了解(真空)感应炉冶炼原理和特点，根据冶炼品种制定冶炼工艺。
二、(真空)感应炉冶炼原理和特点
1、原理:感应电炉工作原理基于电磁感应和电流热效应原理。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。如果炉内熔化的是钢铁金属材料.处在强磁场中的钢液受到电磁力的作用产生强烈的运动。磁场对钢液的这种作用称为电磁搅拌作用。同一匹线圈产生的磁场对埚内两点A，、B，的作用力如图1，由于埚中部磁场强度最大.坩埚中部受压力最大，上下两端依次减小.这种压力差使炉内钢液产生运动。 真空感应电炉是将感应坩埚和锭模放人真空室中，冶炼和浇注同在真空状态下完成。冶炼在真空下进行，由于碳氧反应产物为气体CO，使反应向生成C0方向移动，可使碳的脱氧能力达到和硅、铝相近的水平。根据气体在钢液中的溶解服从平方根定律，可知真空下冶炼，有利于钢液去气。对某些蒸气压较高的合金元素，如Pb、As、B1、sn、zn等，当外界压力降低到小于蒸气压时，变可从合金中蒸馏出来，从而改差钢和台金的性能。
三、实验过程
1、坩埚制备:为了提高电效率.感应炉坩埚壁不能太厚，加上电磁搅拌的冲刷和坩埚内外温差大，坩埚寿命往往较低，坩埚制备是一项经常性的工作。
(1)原料:电熔镁砂:MgO>98%，不得混入杂物，新烘磁选后使用:粘土:粒度<0.3mm;玻璃水;磷酸:粒度<0.5mm;石墨芯，外部包3层纸，底角要求圆滑;玻璃布;石棉板;炉底砖;坩埚材料配比:电熔镁砂98.0~98.5%;硼酸1.5~2.0%，总量30kg。
(2)打结:真空感应炉打结前要抽真空检漏，漏气率应< 1.5μ/分。 10 P 1 2P 漏气率 图1 电磁力对钢液的作用 及钢液运动方向 P1-停泵时真空度，μ; P2一停泵10分钟后真空度，μ。 用摇表检查托盘与感应器之间是否绝缘。 感应器托盘下要垫好木块，以防止大轴转动。石棉板放人玻璃布口袋，再将口袋放入感应器内。在石棉板上放置炉底砖。加入混合镁砂5kg左右;用钎子、平锤捣打结实，打结后的炉底厚度40mm左右。把石墨芯固定在炉底正中间，坩蜗壁分层打结，每层打结前用钎子划松镁砂2~3mm，再加镁砂l.5~2Kg，捣实。打结最后第二层时镁砂中加入适量玻璃水。最后一层用80%镁砂加20%粘土及适量玻璃水混合均匀，轻握成团即可，以便加固出钢口和炉沿。
(3)烧结坩锅:送电前，检查电气、水冷、机械系统是否正常。正常后.方可送电。功率从4kw起送电.功率间隔2kw，每挡送10分钟。送至功率为32kw.时间达20分钟停止送电。30分钟拨出石墨芯子.迅速清理坩埚。坩埚壁如有细小裂缝，用细镁砂修补。如有整圈横裂，大口纵裂则拆除重打。
(4)洗炉烧结:清理完坩埚后。用纯铁、金属镍或返回钢洗炉，洗炉料比正常料稍多。洗炉时间3小时。炉料保持2小时不熔。
2、真空系统操作:打开5〃阀，用机械泵抽低真空。
1、旋片式机械真空泵
2、油扩散喷射泵
3、真空熔炼室
4、预真空阀门
5、低真空阀门
6、高真空阀门 如需要高真空.先关5〃阀，再打4〃、6〃阀;如需要转低真空，先关6〃、4〃阀，再开5〃阀。破真空时。依次关闭所有阀门，管道、炉体内充气后，打开炉体。
3、熔炼:真空感应炉冶炼所用原料必须清洁、无油、无锈、无污物。称量准确。
(1)装料:装料时，要上松下紧，一次装完，补加的合金小料装入炉盖上的料仓内。返回 钢、纯铁、镍、铬、铝、钨、钴、高钒等可装入坩埚内。返回钢在底部，纯铁在四周，钴在底部或中下部，镍在中下部，铬在中部，钼、钨、高钒在中上部，铜在中上部。其它补加的合金料按如下顺序加人料仓:硅、钛、铝、铌、锰、硅钙、硼铁、钙、稀土、碳。装料的同时，把经过烘烤的锭模、帽头、漏斗装入浇注室。
(2)熔化:电气、水冷、真空系统.机械系统、测温装置、加料槽、感应圈、窥视孔经检查合格后:关闭4〃、6〃阀门，打开5〃阀，合炉抽真空，小功率送电。真空度满足要求后，可适当提高功率。熔化期间，不可随意倾动坩埚，以防炉科掉出，发现炉料架桥可倾动坩埚使料下落。炉料熔化80~90%，后加装在科槽中的铜铌等。全熔后，钢液面平稳，温度达到要求.进入精炼期。
(3)精练期:锰、硅钙、硼铁、钙、稀土合金在预真空下加入;硅、钛、铝在高真空下加入。合金小料加入后，倾动坩埚，提高功率进行磁力搅拌。达到出钢温度，关闭所有阀门，停泵出钢。
4、浇注:开始慢浇，中间适中，浇至帽口线上三分之一处迅速充填直至浇注完毕。迅速撤除真空，吊出钢锭模，注后40分钟方可脱模。
5、特殊情况处理
(1)破真空:遇有下列情况需破真空。炉料严重架桥;真空度达不到要求，检查炉内是漏水、渗水;低真空有严重打弧。
(2)突然停电时，迅速关闭所有阀门。
(3)功率表(见右图)、电流表、电压表指针突然剧烈摆动，要注意发生漏炉，立即停电，如果料全熔，可加入合金小料，倾动坩埚搅拌.关用所有阀门。停泵出钢。
(4)熔炼过程中，需调节补偿电容值，必须先调励磁调节钮，使中频电流、中频电压、中频功率回零，再改变电容按钮。
感应炉分类
感应炉工频
工频感应炉是以工业频率的电流(50或60赫兹)作为电源的感应电炉。工频感应电炉已发展成一种用途比较广泛的冶炼设备。它主要作为熔化炉用来冶炼灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和合金铸铁。此外，还作为保温炉使用，同前，工频感应炉已代替冲天炉成为铸造生产方面的
主要设备，和冲天炉相比，工频感应炉具有铁水成分和温度易于控制、铸件中的气体与夹杂物的合量低、不污染环境、节约能源和改善了劳动条件等许多优点。因此，近年来工频感应炉得到迅速发展。
工频感应炉全套设备包括四大部分。
1．炉体部分
冶炼铸铁的工频感应炉炉体部分由感应炉(两台，一台用于冶炼，另一台备用)、炉盖、炉架、倾炉油缸、炉盖移动启闭装置等组成。
2．电气部分
电气部分由电源变压器、主接触器、平衡电抗器、平衡电容器、补偿电容器和电气控制台等组成。
3．水冷系统
冷却水系统包括电容器冷却，感应器冷却和软电缆冷却等。冷却用水系统是由水泵和循环水池或冷却塔以及管道阀门等组成。
4．液压系统
液压系统包括油箱、油泵、油泵电机、液压系统管道与阀门和液压操作台等。
感应炉中频
中频感应炉所用电源频率在150一10000赫兹范围内的感应炉称为中频感应炉，其主要频率在150一2500赫兹范围。国产小频感应炉电源频率为150、1000和2500赫兹三种。
中频感应炉是一种适用于冶炼优质钢与合金的特冶设备，和工额感应炉相比具有以下优点：
（1）熔化速度快，生产效率高。中频感应炉的功率密度大，每吨钢液的功率配置比工频感应炉约大20一30%。因此，在相同条件下中频感应炉的熔化速度快，生产效率高。
（2）适应性强，使用灵活。中频感应炉每炉钢液可以全部出净，更换钢种方便；而工频感应炉每炉钢液不允许出净，必须保留一部分钢液供下炉启动，因此更换钢种不方便，只适用于冶炼单一品种钢。
（3）电磁搅拌效果较好。由于钢液承受的电磁力是与电源频率的平方根成反比，因此中频电源的搅拌力比工频电源小。对于去除钢中杂质和均匀化学成分、均匀温度来说，中频电源的搅拌效果比较好。工频电源过大的搅冲力使钢液对炉衬的冲刷力增大，不仅降低精炼效果而且会降低坩埚寿命。
（4）起动操作方便。由于中频电流的集肤效应远大于工频电流流，因此中频感应炉在起动时，对炉料没有特殊要求，装料后即可迅速加热升温；而工频感应炉则要求有专门制作的开炉料块(与坩埚尺寸近似，约以坩埚高度一半的铸钢或铸铁块)才能启动加热，而且升温速度很慢。因此，在周期作业的条件下大多使用中频感应炉。起动方便带来的另一个优点是，在周期作业时可以节约电力。
中频炉加热装置具有体积小，重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的金属加热设备。
由于以上优点，中频感应炉近几年来，不仅广泛地用于钢与合金的生产领域，而且在铸铁生产中，特别是在周期作业的铸造车间也得到很快的发展。
感应炉类别与用途
| 类 别 |
用 途 |
|
| 感 应 熔 炼 炉 |
有心感应 熔炼炉 |
铜、 铝、 锌等有色金属及其合金、 铸铁 的熔炼、 保温， 铁水和钢水的保温 |
| 无心感应 熔炼炉 |
钢、 铸铁以及铜、 铝、 镁、 锌等有色金 属及其合金的熔炼和保温。 其中矮线圈炉 用于保温;铁坩埚炉用于低熔点合金熔炼; 高频炉多用于贵金属熔炼; 真空感应熔炼 炉用于高温合金、磁性材料、电工合金、高 强度钢、 核燃料铀等的熔炼 |
|
| 感 应 加 热 设 备 |
感 应 透热设备 |
钢、铜、铝等金属材料在锻造、轧制、挤 压前的加热;钢、铸铁等金属材料的退火、 回火和正火; 金属零件热装配 (见感应透 热设备) |
| 感 应 淬火设备 |
机械零件的表面淬火 (见感应淬火设 备) |
|
| 感 应 烧结设备 |
粉末冶金坯件的烧结或加压成型， 通常 在真空中进行 (见真空感应烧结炉) |
|
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