三、感应电炉炼钢
1.感应电炉的结构
感应电炉的结构如图5-7所示。它在耐火材料烧结的坩埚外面绕上内部通水冷却的感应线圈（又称感应器）。当感应线圈通过交变当流时，坩埚内的金属炉料或钢液就会在交变磁场的作用下产生感应电流，因炉料本身具有电阻，从而使金属熔化与过热。
2.感应电炉熔炼
（1）感应电炉炼钢原理 熔炼金属用的感应电炉分为有芯式和无芯式两类。有芯式感应电炉一般用于铸铁生产或非铁金属熔炼，而无芯式感应电炉主要用于炼钢，但也有用于熔炼铸铁的。
感应电炉炼钢是利用交流电感应的作用，使坩埚内的金属炉料（或钢液）本身发出热量，以进行熔炼的一种炼钢方法。无芯式感应电炉的工作原理是：在一个用耐火材料筑成的坩埚外面套有螺旋形的感应器（感应线圈），坩埚内盛装的金属炉料（或钢液）如同插在线圈当中的铁心，当线圈上通以交流电时，由于交流电的感应作用，在金属炉料（或钢液）的内部产生感应电动势，并因此产生电的涡流，由于金属炉料（或钢液）有电阻，故涡流会产生热量。炼钢所用的热量即是利用这种原理产生的。
依照坩埚材料的性质，感应电炉分为酸性的和碱性的两种。酸性炉的坩埚用硅砂筑成，炼钢过程中造酸性炉渣，不能脱硫和脱磷。碱性炉的坩埚用镁砂筑成，炼钢过程中造碱性渣，具有一定的脱磷和脱硫能力。
图5-7 感应电炉的结构
1—水泥石棉盖板 2—坩埚 3—感应线圈 4—水泥石棉防护板 5—耐火砖底座 6—铝制边框
（2）感应电炉熔炼操作
1）坩埚材料：分为酸性坩埚材料和碱性坩埚材料两种，按不同的要求进行材料配比，所用的硅砂或镁砂必须经过磁选，清除其中含铁的杂质，以保证坩埚的绝缘性能。
2）石棉绝缘层：为了保证感应器与坩埚内部炉料之间的绝缘并减少坩埚内部的热量向外散失，在紧靠感应器的内面有一层用石棉板（或石棉布、玻璃丝布）围成的绝缘筒。为了减少坩埚底部向外散失热量，在坩埚底部也用2层或3层石棉板制成隔热片。(https://www.daowen.com)
3）坩埚模样：为了打结坩埚，需要使用模样，以形成坩埚内腔的形状。模样分为钢模样和石墨模样两种。钢模样用钢板焊成或用铸钢制成，常制成中空的。石墨模样是用石墨电极材料车制而成的，在坩埚打结完成后，在烘干和烧结过程中不取出模样，以利用石墨模样的电感应加热作用，待坩埚烧结好后将模样取出。
4）打结方法：在感应器内部放好石棉绝缘层；在炉底的石棉层上铺入20～40mm厚的一层坩埚材料并捣实；放入模样，对准中心线并将其固定；分批加入坩埚材料，每批不要太厚，为20～30mm，并逐层捣实；在打结酸性坩埚的过程中，当捣到坩埚上部（感应器以上部分）时，改用含粘土（或水玻璃）的硅石粉加固混合料捣实。
5）坩埚的烧结：烧结坩埚一般采用电烘法。用钢板或铸钢制作坩埚模样的目的之一即是使模样能在烘炉时，由于感应发热而起烘烤和烧结坩埚的作用。为达到此目的，应在钢模样上钻出许多直径为3mm的小孔，以增大模样的电阻值，使其多发出热量，加速烘干和烧结的过程。
第一次开炉时最好连续多熔化几炉，以便坩埚能充分烧结。每次炼完最后一炉后应将炉盖盖好，以防坩埚急冷而产生裂纹。
6）配料和装料：炉料的平均碳含量按规定成分的下限配入，磷的质量分数一般不应超过0.06%，硫的质量分数不应超过0.05%。合金元素的收得率可参照表5-6。
表5-6 碱性感应电炉不氧化法炼钢时合金元素的收得率
合理的装料原则是：在坩埚底部加小块料；小块料上加铁合金，上面加中块料；坩埚边缘部位加大块料，并在大块料的缝隙中填塞小块料；炉料装得紧，有利于透磁和导电。
对于大容量的感应电炉，特别是在连续生产的条件下，适宜于采用料斗装料。料斗用钢板焊成，其形状与尺寸应与坩埚内壁的轮廓一致。预先装好炉料，料斗随炉料一同装入坩埚内，一起被熔化。这种加料方法能提高电炉的利用率，并改善加料操作的劳动条件。
7）熔化期：在开始通电6～8min内供给60%的功率，待电流冲击停止后，逐渐将功率升至最大值；随着坩埚下部炉料的熔化，随时注意捣料，防止“搭桥”并陆续添加炉料；在大部分炉料熔化后，加入造渣材料（石灰石∶氟石=2∶1），造渣覆盖钢液，造渣材料加入量为1%～1.5%；在约95%的炉料已熔化时，取钢样做全面分析并将其余5%的炉料加入炉内；在全部炉料熔化后，将功率降至40%～60%，倾炉扒渣，并另造新渣。
8）还原期：在渣料熔化后，往炉渣面上加脱氧剂进行扩散脱氧。脱氧过程中可用石灰石和氟石调整炉渣的粘度，使炉渣具有良好的流动性。根据化学分析结果调整钢液化学成分，其中含硅量应在出钢前10min以内进行调整，其他合金按要求加入。测量钢液温度，并制作圆杯试样，检查钢液脱氧情况。
9）出钢：在温度、成分合适后，插铝1kg／t进行终脱氧（禁止用铝终脱氧的钢种除外），插铝后2～3min内停电，倾炉出钢。