[科普中国]-等离子感应炉

简介

等离子感应炉(plasma induction furnace)是新出现的一种新的冶炼设备。利用稳定的等离子电弧的超高温和惰性气氛与感应器加热及电磁搅拌作用相配合所组成的一种等离子熔炼装置，简称PIF。

概述实际是在普通感应炉上设置一个等离子发生器(即等离子枪)并加上炉盖，实现惰性气氛下高温熔渣精炼，将感应炉和等离子电弧炉的优点结合起来。

发展历史在1969年，日本大同持殊钢公司研制了世界上第一台0．5t的等离子感应炉，并进行了低合金钢、不锈钢、镍基合金和高锰电子合金的熔炼试验。1975年该公司又建成了一台2t的PIF。80年代初加拿大多伦多大学建成了一台实验型PIF，用于试验研究。1983年中国在东北大学建成一台150kg的等离子感应炉用于科研工作。

设备构造PIF的设备构造如图所示。炉子主要由感应加热和等离子加热两大部分组成。感应加热部分与普通感应炉相似，炉衬用镁砂打结而成，为了保持炉内气氛设有炉盖，炉盖上设有窥视孔和加料孔，等离子枪从炉盖中心孔插入。由于采用直流转移弧等离子枪，在炉底设有阳极以构成导电回路。底阳极可用石墨棒，其顶端还有一层MgO-C质的导电材料；也可用水冷金属电极。炉子的功率设计要根据容量而定并且要考虑感应加热功率与等离子加热功率的相互匹配，有利于炉内金属液的合理流动，改善冶金过程的动力学条件，促进金属液成分和温度均匀化。

冶金特点由于在感应炉上附加了等离子热源，从而提高了炉子的熔化率和热效率，并有效地解决了感应炉造渣精炼的困难，加上采用氩气，造成了一一种既有强烈的电磁搅拌和惰性或可控气氛，又有高度活泼的熔渣等有利的冶金条件，保证了熔炼金属的高质量。实践表明：PIF可冶炼硫含量为0．005%的钢水；不锈钢的碳含量可降至0．005%；钢中氢含量可达(1．3～2．2)×10一；氧含量最低可达11×10；夹杂物的含量与真空感应熔炼的水平相当。PIF可以代替由真空感应炉(VIF)生产的许多钢种。现已生产的钢种主要有超低碳不锈钢、高8铁素体不锈钢、电磁材料和非铁合金等。

技术经济评价PIF属于初炼炉可代替VIF。两者相比，PIF对原材料的苛刻要求程度、熔渣精炼、脱硫、易挥发元素(例如Mn)的控制、金属收得率等方面较VIF优越。但气体的去除和微量有害杂质(Pb、Zn、Bi等)的蒸发的反应速度不如VIF。在设备上，VIF需要庞大的真空设备，而PIF则需要复杂和昂贵的整流设备和等离子发生器。1