一．中頻感應電爐作為一種金屬材料的熔煉設備，它有以下特點：

1．利用電磁感應原理使爐料本體發(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)保設備的投資；
3．由于電子技術的發(fā)展，使變頻設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^程的自動化；
4．變換熔煉金屬材料的種類方便，尤其適應于產(chǎn)品小批量多品種的鑄造單位；

由于以上所述的設備屬性良好，在鑄造生產(chǎn)中得到較為廣泛的應用。

二．中頻感應電爐的設備在熔煉生產(chǎn)中的工藝屬性：

由于整個熔煉過程中金屬液自始至終處于強烈的電磁攪拌中，因而終點成份均勻度高，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。但同樣由于動力學條件好使大氣組份易溶與金屬液中，對部分金屬形成危害；
由于爐體條件等因素不適宜進行大規(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困難。

三．中頻感應電爐常規(guī)煉鋼工藝方法及特點：

不氧化法煉鋼工藝

大多采用酸性爐襯，爐料成分接近終點成分。因為酸性爐襯限制了渣的堿度，一般的酸性渣不能完成脫硫和脫磷任務，而且傳遞氧的能力低，又不利于擴散脫氧的進行。所以酸性爐襯的不氧化法煉鋼工藝僅是個重熔工藝，一個完全依靠熔前配料來達到終點成分的工藝，而且工藝質(zhì)量并不高，但工藝過程簡單，比較明顯的弱點是熔煉過程不氧化，沒有一個沸騰的過程，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，整個體系的熱力學條件不支持硅的氧化，而且鋼液中的碳和出鋼時加入的鋁分別在一定條件下會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，不利于提高鋼的機械性能。

氧化法煉鋼工藝

一般采用堿性爐襯，對爐料的寬容度比較大，爐料成分可以和終點成分有較大的距離，但仍不宜進行大規(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致穿鋼事故；脫硫任務過重也會延長還原期操作而導致爐襯蝕損嚴重，或降低爐齡或發(fā)生事故。由于氧化法煉鋼工藝有一個氧化沸騰的過程，能相當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。但其工藝方法復雜，對操作者要求有較高的技術素質(zhì)，而且工藝偏差大，穩(wěn)定性差，爐襯及設備壽命低。

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，設備工況比較好，不宜采用氧化法煉鋼工藝而導致設備工況的惡化；
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復雜的工藝操作；
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，通常都會在這些表面留下積碳層，導致鑄件增碳增硫；
5．泵用鑄件的平均工藝出品率在60%左右，在每爐次熔煉中應該有40%的返回料加入；
6．沒有大量的化學成分穩(wěn)定的原材料來源。

五．中頻感應電爐亞氧化法煉鋼工藝的工藝思路：

通過以上對兩種中頻感應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，針對本車間的實際工藝條件，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造以達到工藝的目的。而中頻感應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。于是在中頻感應電爐熔煉工藝制訂中出現(xiàn)了這樣一個現(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造氧化性氣氛，而且加入的礦石的化學成分遠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)達到了目的,這需要結果來證明。

2．堿性爐襯營造的爐內(nèi)堿性氣氛是脫硫脫磷必須的

雖然酸性爐襯有較長的爐齡，有時也能造短時間的堿性渣以完成脫硫脫氧任務，但是這種方法對爐襯侵蝕很大，只能偶爾為之，對于有經(jīng)常性和長期性脫硫任務的材料來說，堿性爐襯的使用是唯一的選擇。

3.長期供貨的具有穩(wěn)定化學成分的廉價的原材料來源是產(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格更低的廢鋼，但實際效果證明并不經(jīng)濟，因為這樣縮短了爐齡降低了工藝穩(wěn)定性，延長了熔煉周期，增加了管理成本和用工成本。讓煉鋼工藝條件更優(yōu)越的的轉爐和電弧爐等去消化廢鋼更有益于社會效益的提高，國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，通過努力我們造到了一些方法。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，對標稱500公斤的中頻感應電爐熔煉ZG230－450極為適宜，(表3)為ZG230－450的配料工藝。

4.中頻感應電爐煉鋼渣工藝的思考

本文二.3中已敘述了中頻感應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，這種說法對原始爐料與終點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,以充分利用此時的氧化氣氛，充分的氧化，得到沸騰，還原期的渣操作應按還原期要完成的任務而操作，還原期的主要任務有四，一是升溫，二是脫氧，三是脫硫，四是調(diào)整成分，在爐前化驗確認各項成分已經(jīng)確保的情況下造渣的唯一任務是擴散脫氧，不同于其它熔爐，中頻感應電爐的還原渣有兩個界面的介質(zhì)(渣與鋼，渣與大氣)參與消耗它的還原劑，究竟哪一個界面的熱力學和動力學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，只要其它任務均已完成，脫氧的任務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用在ZG230－450鑄鋼相應爐次的工藝結果。通過實際的機械性能結果與標準相比(表5)表明，用亞氧化法煉鋼工藝熔煉的材料的機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到ZG270-500的性能。亞氧化法煉鋼工藝結合了氧化法和不氧化法各自的優(yōu)點，工藝過程簡單穩(wěn)定，能有效提高材料性能，又沒有明顯降低爐齡(20爐左右)，很適應中小規(guī)模鑄造單位應用。我廠已將這種工藝方法應用于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

表中所列的機械性能是通過正火＋回火的熱處理工藝獲得的。

表5實際結果與材料標準比較