等離子感應(yīng)爐發(fā)展歷史

在1969年，日本大同持殊鋼公司研制了世界上第一臺(tái)0．5t的等離子感應(yīng)爐，并進(jìn)行了低合金鋼、不銹鋼、鎳基合金和高錳電子合金的熔煉試驗(yàn)。1975年該公司又建成了一臺(tái)2t的PIF。80年代初加拿大多倫多大學(xué)建成了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)型PIF，用于試驗(yàn)研究。1983年中國(guó)在東北大學(xué)建成一臺(tái)150kg的等離子感應(yīng)爐用于科研工作。

實(shí)際是在普通感應(yīng)爐上設(shè)置一個(gè)等離子發(fā)生器(即等離子槍)并加上爐蓋，實(shí)現(xiàn)惰性氣氛下高溫熔渣精煉，將感應(yīng)爐和等離子電弧爐的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。

等離子感應(yīng)爐(plasma induction furnace)是新出現(xiàn)的一種新的冶煉設(shè)備。利用穩(wěn)定的等離子電弧的超高溫和惰性氣氛與感應(yīng)器加熱及電磁攪拌作用相配合所組成的一種等離子熔煉裝置，簡(jiǎn)稱PIF。

PIF的設(shè)備構(gòu)造如圖1所示。爐子主要由感應(yīng)加熱和等離子加熱兩大部分組成。感應(yīng)加熱部分與普通感應(yīng)爐相似，爐襯用鎂砂打結(jié)而成，為了保持爐內(nèi)氣氛設(shè)有爐蓋，爐蓋上設(shè)有窺視孔和加料孔，等離子槍從爐蓋中心孔插入。由于采用直流轉(zhuǎn)移弧等離子槍，在爐底設(shè)有陽(yáng)極以構(gòu)成導(dǎo)電回路。底陽(yáng)極可用石墨棒，其頂端還有一層MgO-C質(zhì)的導(dǎo)電材料；也可用水冷金屬電極。爐子的功率設(shè)計(jì)要根據(jù)容量而定并且要考慮感應(yīng)加熱功率與等離子加熱功率的相互匹配，有利于爐內(nèi)金屬液的合理流動(dòng)，改善冶金過(guò)程的動(dòng)力學(xué)條件，促進(jìn)金屬液成分和溫度均勻化。

由于在感應(yīng)爐上附加了等離子熱源，從而提高了爐子的熔化率和熱效率，并有效地解決了感應(yīng)爐造渣精煉的困難，加上采用氬氣，造成了一一種既有強(qiáng)烈的電磁攪拌和惰性或可控氣氛，又有高度活潑的熔渣等有利的冶金條件，保證了熔煉金屬的高質(zhì)量。實(shí)踐表明：PIF可冶煉硫含量為0．005%的鋼水；不銹鋼的碳含量可降至0．005%；鋼中氫含量可達(dá)(1．3～2．2)×10一；氧含量最低可達(dá)11×10；夾雜物的含量與真空感應(yīng)熔煉的水平相當(dāng)。PIF可以代替由真空感應(yīng)爐(VIF)生產(chǎn)的許多鋼種?，F(xiàn)已生產(chǎn)的鋼種主要有超低碳不銹鋼、高8鐵素體不銹鋼、電磁材料和非鐵合金等。

PIF屬于初煉爐可代替VIF。兩者相比，PIF對(duì)原材料的苛刻要求程度、熔渣精煉、脫硫、易揮發(fā)元素(例如Mn)的控制、金屬收得率等方面較VIF優(yōu)越。但氣體的去除和微量有害雜質(zhì)(Pb、Zn、Bi等)的蒸發(fā)的反應(yīng)速度不如VIF。在設(shè)備上，VIF需要龐大的真空設(shè)備，而PIF則需要復(fù)雜和昂貴的整流設(shè)備和等離子發(fā)生器。 2100433B

感應(yīng)爐是利用物料的感應(yīng)電熱效應(yīng)而使物料加熱或熔化的電爐。感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器、爐體、電源、電容和控制系統(tǒng)等。

感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器、爐體、電源、電容和控制系統(tǒng)等。

在感應(yīng)爐中的交變電磁場(chǎng)作用下，物料內(nèi)部產(chǎn)生渦流從而達(dá)到加熱或著熔化的效果。在這種交變磁場(chǎng)的攪拌作用下，爐中材質(zhì)的成分和溫度均較均勻，鍛造加熱溫度可達(dá)1250℃，熔煉溫度可達(dá)1650℃。

感應(yīng)爐除能在大氣中加熱或熔煉外，還能在真空和氬、氖等保護(hù)氣氛中加熱或熔煉，以滿足特殊質(zhì)量的要求。感應(yīng)爐在透熱或熔煉軟磁合金、高阻合金、鉑族合金、耐熱、耐蝕、耐磨合金以及純金屬方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)。感應(yīng)爐通常分為感應(yīng)加熱爐和熔煉爐。

利用感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流加熱物料的一種電爐。若加熱金屬物料，則將其放在耐火材料制作的坩堝中。若加熱非金屬材料，則將物料放在石墨坩堝中。增加交流電頻率時(shí)，感應(yīng)電流頻率則相應(yīng)提高，產(chǎn)生的熱量增多。感應(yīng)電爐加熱迅速，溫度高，操作控制方便，物料在加熱過(guò)程中受污染少，能保證產(chǎn)品質(zhì)量。主要用于熔煉特種高溫材料，也可作為由熔體生長(zhǎng)單晶的加熱和控制設(shè)備。

熔煉爐分為有芯感應(yīng)爐和無(wú)芯感應(yīng)爐兩類。

有芯感應(yīng)爐有鐵芯穿過(guò)感應(yīng)器，用工頻電源供電，主要用于各種鑄鐵、黃銅、青銅、鋅等金屬的熔煉和保溫，電效率達(dá)90%以上，能利用廢爐料，熔煉成本低，最大爐容達(dá)270噸 。

無(wú)芯感應(yīng)爐無(wú)鐵芯穿過(guò)感應(yīng)器，分為工頻感應(yīng)爐、三倍頻感應(yīng)爐、發(fā)電機(jī)組中頻感應(yīng)爐、可控硅中頻感應(yīng)爐、高頻感應(yīng)爐。

感應(yīng)爐配套設(shè)備

中頻感應(yīng)爐的成套設(shè)備包括：電源及電氣控制部分，爐體部分，傳動(dòng)裝置及水冷系統(tǒng)。

感應(yīng)爐工作原理

當(dāng)交變電流通過(guò)感應(yīng)圈時(shí)，在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，爐內(nèi)導(dǎo)電材料在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)．在爐料表面一定深度形成電流（渦流），爐料靠渦流加熱熔化。

感應(yīng)爐

感應(yīng)爐采用的交流電源有工頻 (50或60赫)﹑中頻(60～10000赫)和高頻(高於10000赫)3種。感應(yīng)爐的主要部件有感應(yīng)器﹑爐體﹑電源﹑電容和控制系統(tǒng)等。

簡(jiǎn)史 1899年瑞典研制出第一臺(tái)有芯感應(yīng)爐。20世紀(jì)初﹐德國(guó)﹑瑞典﹑義大利開(kāi)始試制中頻電爐﹐1927年出現(xiàn)了中頻感應(yīng)爐。從此感應(yīng)爐的數(shù)量和容量開(kāi)始增加。無(wú)芯工頻感應(yīng)爐出現(xiàn)較晚﹐但在第二次世界大戰(zhàn)后得到迅速發(fā)展。1966年瑞士研制出可控硅中頻感應(yīng)爐。這種爐子的電效率高﹐容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

特點(diǎn) 在感應(yīng)爐中的交變磁場(chǎng)作用下﹐金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流而發(fā)熱熔化。在這種磁場(chǎng)的攪拌作用下﹐爐中的液態(tài)金屬的成分和溫度均較均勻﹐熔煉溫度可達(dá)1650℃。感應(yīng)爐除能在大氣中熔煉外﹐還能在真空和氬﹑氦等保護(hù)氣氛中熔煉﹐以滿足特殊質(zhì)量的要求。感應(yīng)爐在溶煉軟磁合金﹑高阻合金﹑鉑族合金﹑耐熱﹑耐蝕﹑耐磨合金以及純金屬方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)。

類別和應(yīng)用 感應(yīng)爐通常分為有芯感應(yīng)爐和無(wú)芯感應(yīng)爐兩類。有芯感應(yīng)爐有鐵芯穿過(guò)感應(yīng)器﹐如同一個(gè)帶鐵芯的變壓器﹐用工頻電源供電。有芯感應(yīng)爐主要用於各種鑄鐵﹑黃銅﹑青銅﹑鋅等金屬的連續(xù)熔煉和保溫﹐電效率達(dá)90%以上﹐能利用廢爐料﹐溶煉成本低﹐最大爐容達(dá)270噸。