无芯感应电炉熔炼灰铸铁的几个问题
无芯感应电炉熔炼铸铁，从上世纪30年代采用电动机驱动的变频电源开始，随后用50/60 Hz的工频电源，后来又进而发展到采用变频中频电源。
上世纪60年代后期，晶闸管静态变频电源的应用，导致铸铁行业中采用无芯感应电炉作为熔炼设备的企业逐渐增多，尤其是70年代逆变电源的开发，中频无心感应电炉的电源有了重大的改进，频率转变效率可提高到97%～98%，熔化铸铁时热效率可达到70%，同时，电炉设备和所用的耐火材料也在不断发展，因而其应用日益广泛。
对于不适于采用长炉龄大型冲天炉的中、小型铸造厂，用无心感应电炉熔炼有很多优点，主要如：
l 熔炼时排出的废气、烟尘和炉渣大幅度减少，便于治理环境和改善作业条件；
l 可利用廉价的金属炉料，尤其是便于循环回用加工的切屑和边角余料；
l 生产安排的灵活性较好；
l 铸铁的化学成分和温度比较均匀且易于控制。
但是，感应电炉熔炼的冶金过程与冲天炉有很大的的差别，如果不能切实了解其冶金特点，从而正确安排熔炼和各项后处理作业，则生产灰铸铁件时，往往会出现显微组织不符合要求、铸件的加工性能恶化等各种问题，不能确保铸件的质量要求。
一、感应电炉与冲天炉熔炼过程中的不同之处
冲天炉是以焦炭为燃料的竖炉，无芯感应电炉则是以电感应加热的坩埚炉，熔炼过程当然会有很大的的差别，即使熔炼得到的铁液化学成分相近，其在凝固过程中发生共晶转变的条件却有很大的差异，因而，铸件的微观组织和某些性能也会有颇大的差异。
这两种熔炼设备，不同之处主要有以下几点。
1、冲天炉内有高温的过热区
冲天炉熔炼过程中，在底焦层内氧化带和还原带之间，有一高温过热区，温度一般都在1700℃左右，高温运行的冲天炉还会更高一些。
感应电炉熔炼时，炉内不存在这样的过热区。
2、铁液中的硫含量
冲天炉熔炼时，炉料中生铁锭所占的配比较高，生铁锭的硫含量一般都高于废钢。而且，炉料在熔化区熔融后，以细小液滴状态下落的过程中，流经硫含量较高的焦炭，二者接触的界面面积大。液滴到达炉缸后，所有的铁液都积存于焦炭块之间的空隙中。因此，熔炼灰铸铁时，铁液中的硫含量较高，通常都在0.1%左右。
无芯感应电炉熔炼铸铁时，由于炉料中废钢多而生铁锭少，配料中硫含量本来就低，再加以熔炼过程中完全不与焦炭接触，没有自焦炭吸收硫的过程，如果不特意在配料中加硫，则熔炼得到的铁液中硫含量较低，一般都在0.04%以下。
3、铁液中的氧含量
冲天炉熔炼过程中，未熔的金属炉料、铁液与炉气接触的界面大、时间长，熔炼制得的铁液中氧含量较高，一般为0.004%～0.006%。
无芯感应电炉熔炼铸铁时，金属炉料与炉气接触的时间很短，熔融的铁液与炉气接触的界面很小，铁液中的氧含量相当低，一般为0.002%左右，甚至更低一些。
高炉熔炼的铸造生铁，氧含量比废钢高得多。少用或不用生铁，代之以废钢，也是感应电炉熔炼的铁液中氧含量较低的重要原因。
4、铁液中的氮含量
冲天炉熔炼过程中，虽然铁液与炉气接触的时间长，接触的界面大，但是，由于铸铁中的碳、硅含量较高，溶于铁液中的氮并不很多，含量一般为0.004%～0.007%。铸铁中含有少量的氮，铸件中不至于产生气孔，却有促成珠光体的作用，有助于改善铸铁的力学性能。
无芯感应电炉熔炼铸铁时，炉料中配用的废钢量较多。废钢中的碳、硅含量都低，氮含量比铸铁中的高得多，因此，感应电炉熔炼的铁液中氮含量要高一些。一般说来，炉料中废钢用量为15%时，铸铁中的氮含量约为0.003%~0.005%；废钢用量为50%时，氮含量可达0.008%~0.012%；炉料全部为废钢时，氮含量可高达0.014%以上。
如果铁液中氮含量在0.01%以上，铸件就易于因氮析出而产生气孔。因此，用感应电炉熔炼时，要注意防止因氮而致的气孔。
5、对铁液的搅拌作用
冲天炉熔炼过程中，炉料熔化后，只在液滴下落的短暂时间内有些扰动。铁液进入炉缸或前炉后，除内部有轻微的对流外，基本上没有搅拌作用。
感应电炉熔炼过程中，熔融的铁液内部自始至终都有感应电流的搅拌作用。
上世纪60年代后期，晶闸管静态变频电源的应用，导致铸铁行业中采用无芯感应电炉作为熔炼设备的企业逐渐增多，尤其是70年代逆变电源的开发，中频无心感应电炉的电源有了重大的改进，频率转变效率可提高到97%～98%，熔化铸铁时热效率可达到70%，同时，电炉设备和所用的耐火材料也在不断发展，因而其应用日益广泛。
对于不适于采用长炉龄大型冲天炉的中、小型铸造厂，用无心感应电炉熔炼有很多优点，主要如：
l 熔炼时排出的废气、烟尘和炉渣大幅度减少，便于治理环境和改善作业条件；
l 可利用廉价的金属炉料，尤其是便于循环回用加工的切屑和边角余料；
l 生产安排的灵活性较好；
l 铸铁的化学成分和温度比较均匀且易于控制。
但是，感应电炉熔炼的冶金过程与冲天炉有很大的的差别，如果不能切实了解其冶金特点，从而正确安排熔炼和各项后处理作业，则生产灰铸铁件时，往往会出现显微组织不符合要求、铸件的加工性能恶化等各种问题，不能确保铸件的质量要求。
一、感应电炉与冲天炉熔炼过程中的不同之处
冲天炉是以焦炭为燃料的竖炉，无芯感应电炉则是以电感应加热的坩埚炉，熔炼过程当然会有很大的的差别，即使熔炼得到的铁液化学成分相近，其在凝固过程中发生共晶转变的条件却有很大的差异，因而，铸件的微观组织和某些性能也会有颇大的差异。
这两种熔炼设备，不同之处主要有以下几点。
1、冲天炉内有高温的过热区
冲天炉熔炼过程中，在底焦层内氧化带和还原带之间，有一高温过热区，温度一般都在1700℃左右，高温运行的冲天炉还会更高一些。
感应电炉熔炼时，炉内不存在这样的过热区。
2、铁液中的硫含量
冲天炉熔炼时，炉料中生铁锭所占的配比较高，生铁锭的硫含量一般都高于废钢。而且，炉料在熔化区熔融后，以细小液滴状态下落的过程中，流经硫含量较高的焦炭，二者接触的界面面积大。液滴到达炉缸后，所有的铁液都积存于焦炭块之间的空隙中。因此，熔炼灰铸铁时，铁液中的硫含量较高，通常都在0.1%左右。
无芯感应电炉熔炼铸铁时，由于炉料中废钢多而生铁锭少，配料中硫含量本来就低，再加以熔炼过程中完全不与焦炭接触，没有自焦炭吸收硫的过程，如果不特意在配料中加硫，则熔炼得到的铁液中硫含量较低，一般都在0.04%以下。
3、铁液中的氧含量
冲天炉熔炼过程中，未熔的金属炉料、铁液与炉气接触的界面大、时间长，熔炼制得的铁液中氧含量较高，一般为0.004%～0.006%。
无芯感应电炉熔炼铸铁时，金属炉料与炉气接触的时间很短，熔融的铁液与炉气接触的界面很小，铁液中的氧含量相当低，一般为0.002%左右，甚至更低一些。
高炉熔炼的铸造生铁，氧含量比废钢高得多。少用或不用生铁，代之以废钢，也是感应电炉熔炼的铁液中氧含量较低的重要原因。
4、铁液中的氮含量
冲天炉熔炼过程中，虽然铁液与炉气接触的时间长，接触的界面大，但是，由于铸铁中的碳、硅含量较高，溶于铁液中的氮并不很多，含量一般为0.004%～0.007%。铸铁中含有少量的氮，铸件中不至于产生气孔，却有促成珠光体的作用，有助于改善铸铁的力学性能。
无芯感应电炉熔炼铸铁时，炉料中配用的废钢量较多。废钢中的碳、硅含量都低，氮含量比铸铁中的高得多，因此，感应电炉熔炼的铁液中氮含量要高一些。一般说来，炉料中废钢用量为15%时，铸铁中的氮含量约为0.003%~0.005%；废钢用量为50%时，氮含量可达0.008%~0.012%；炉料全部为废钢时，氮含量可高达0.014%以上。
如果铁液中氮含量在0.01%以上，铸件就易于因氮析出而产生气孔。因此，用感应电炉熔炼时，要注意防止因氮而致的气孔。
5、对铁液的搅拌作用
冲天炉熔炼过程中，炉料熔化后，只在液滴下落的短暂时间内有些扰动。铁液进入炉缸或前炉后，除内部有轻微的对流外，基本上没有搅拌作用。
感应电炉熔炼过程中，熔融的铁液内部自始至终都有感应电流的搅拌作用。
下一篇：大型球墨铸铁件特有问题的解决途径分析
上一篇：铸铁的熔炼方法及其特点
