等離子感應爐(plasma induction furnace)是新出現的一種新的冶煉設備。利用穩定的等離子電弧的超高溫和惰性氣氛與感應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，簡稱PIF。
基本介紹
- 中文名：等離子感應爐
- 外文名：plasma induction furnace
- 功能：冶煉
- 簡稱：PIF
- 特點：等離子熔煉裝置
- 實現：實現惰性氣氛下高溫熔渣精煉
簡介,概述,發展歷史,設備構造,冶金特點,技術經濟評價,
簡介
等離子感應爐(plasma induction furnace)是新出現的一種新的冶煉設備。利用穩定的等離子電弧的超高溫和惰性氣氛與感應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，簡稱PIF。
概述
實際是在普通感應爐上設定一個等離子發生器(即等離子槍)並加上爐蓋，實現惰性氣氛下高溫熔渣精煉，將感應爐和等離子電弧爐的優點結合起來。
發展歷史
在1969年，日本大同持殊鋼公司研製了世界上第一台0．5t的等離子感應爐，並進行了低合金鋼、不鏽鋼、鎳基合金和高錳電子合金的熔煉試驗。1975年該公司又建成了一台2t的PIF。80年代初加拿大多倫多大學建成了一台實驗型PIF，用於試驗研究。1983年中國在東北大學建成一台150kg的等離子感應爐用於科研工作。
設備構造
PIF的設備構造如圖所示。爐子主要由感應加熱和等離子加熱兩大部分組成。感應加熱部分與普通感應爐相似，爐襯用鎂砂打結而成，為了保持爐內氣氛設有爐蓋，爐蓋上設有窺視孔和加料孔，等離子槍從爐蓋中心孔插入。由於採用直流轉移弧等離子槍，在爐底設有陽極以構成導電迴路。底陽極可用石墨棒，其頂端還有一層MgO-C質的導電材料；也可用水冷金屬電極。爐子的功率設計要根據容量而定並且要考慮感應加熱功率與等離子加熱功率的相互匹配，有利於爐內金屬液的合理流動，改善冶金過程的動力學條件，促進金屬液成分和溫度均勻化。
冶金特點
由於在感應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，並有效地解決了感應爐造渣精煉的困難，加上採用氬氣，造成了一一種既有強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，保證了熔鍊金屬的高質量。實踐表明：PIF可冶煉硫含量為0．005%的鋼水；不鏽鋼的碳含量可降至0．005%；鋼中氫含量可達(1．3～2．2)×10一；氧含量最低可達11×10；夾雜物的含量與真空感應熔煉的水平相當。PIF可以代替由真空感應爐(VIF)生產的許多鋼種。現已生產的鋼種主要有超低碳不鏽鋼、高8鐵素體不鏽鋼、電磁材料和非鐵合金等。
技術經濟評價
PIF屬於初煉爐可代替VIF。兩者相比，PIF對原材料的苛刻要求程度、熔渣精煉、脫硫、易揮發元素(例如Mn)的控制、金屬收得率等方面較VIF優越。但氣體的去除和微量有害雜質(Pb、Zn、Bi等)的蒸發的反應速度不如VIF。在設備上，VIF需要龐大的真空設備，而PIF則需要複雜和昂貴的整流設備和等離子發生器。
