電弧爐煉鋼2014

1、電弧爐煉鋼電弧爐煉鋼 6.1 電爐煉鋼的歷史及其發(fā)展 電爐是采用電能作為熱源進(jìn)行煉鋼的爐子的統(tǒng)稱，按電能轉(zhuǎn)換熱能方式的差異，電爐可分為：電渣重熔爐利用電阻熱，感應(yīng)熔煉爐利用電磁感應(yīng)，電子束爐依靠電子碰撞，等離子爐利用等離子弧以及電弧爐利用高溫電弧等幾種煉鋼的電爐。 目前，世界上電爐鋼產(chǎn)量的95以上都是由電弧爐生產(chǎn)的，因此電爐煉鋼主要指電弧爐。傳統(tǒng)電爐是以廢鋼為主要原傳統(tǒng)電爐是以廢鋼為主要原料，以三相交流電作電源，利用電流通過石墨電極與金屬料，以三相交流電作電源，利用電流通過石墨電極與金屬料之間產(chǎn)生的電弧的高溫來加熱、熔化爐料，是用來生產(chǎn)料之間產(chǎn)生的電弧的高溫來加熱、熔化爐料，是用來生產(chǎn)特殊鋼和

2、高合金鋼的主要方法。特殊鋼和高合金鋼的主要方法。電弧爐從誕生至今已經(jīng)歷了100多年的歷史。在這百年中，電弧爐的設(shè)備工藝技術(shù)在不斷發(fā)展，產(chǎn)量不斷提高，其原因正是由于電弧爐煉鋼的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境優(yōu)勢(shì)。電弧爐煉鋼 電爐煉鋼流程 當(dāng)今鋼鐵工業(yè)所采用的煉鋼流程，經(jīng)長期的發(fā)展競爭，主要為以下兩種，即高爐轉(zhuǎn)爐煉鋼流程與廢鋼電爐煉鋼流程。后者與前者相比較，具有流程短，設(shè)備布置、工藝銜接緊湊，投入產(chǎn)出快，故稱其為“短流程”?！岸塘鞒獭笔怯星疤岬?，即該流程必須是高效、節(jié)能的，起碼是世界上流行的“三位一體”（即由電爐爐外精煉連鑄組成的流程）?；蛘摺八膫€(gè)一”（即由電爐一爐外精煉連鑄連軋組成的流程）。也正是由于這種高效、

3、節(jié)能的流程，才賦于電弧爐煉鋼強(qiáng)大的生命力。“短流程”具有投資小、見效快，生產(chǎn)能耗低，有利環(huán)境保護(hù)（減少CO2排放）。 6.2 電弧爐設(shè)備簡介 6.2.1電弧爐的機(jī)械設(shè)備電弧爐的機(jī)械設(shè)備 電弧爐爐體是電爐的最主要裝置，它用來熔化爐料和進(jìn)行各種冶金反應(yīng)，其基本構(gòu)造如圖5-1所示。電弧爐的爐體由金屬構(gòu)件和耐火材料砌筑成的爐襯兩部分組成，而金屬構(gòu)件包括爐殼、爐門、出鋼機(jī)構(gòu)、爐蓋圈和電極密封圈等。圖圖5-1 電弧爐爐體電弧爐爐體 槽出鋼電爐爐襯情況槽出鋼電爐爐襯情況 EBT電爐爐襯情況爐襯情況 6.2.2電弧爐的電氣設(shè)備電弧爐的電氣設(shè)備 電弧爐煉鋼是靠電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁範(fàn)t料熔化并進(jìn)行冶煉的，電弧爐的電氣設(shè)

4、備就是完成這個(gè)能量轉(zhuǎn)變的主要設(shè)備。 電弧爐的電氣設(shè)備主要分為兩大部分，即主電路和電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 由高壓電纜至電極的電路稱電弧爐的主電路。主電路的任務(wù)是將高壓電轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪捍箅娏鬏斀o電弧爐，并以電弧的形式將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋Ｖ麟娐分饕筛綦x開關(guān)、高壓斷路器、電抗器、電爐變壓器及低壓短網(wǎng)幾部分組成。 電極升降自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由電極夾持器、橫臂、立柱及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。其任務(wù)是夾緊、放松、升降電極和輸入電流。 6.2.3 爐襯爐襯 爐襯指電弧爐熔煉室的內(nèi)襯，包括爐底、爐壁和爐頂三部分。爐襯的質(zhì)量和壽命直接影響電弧爐的生產(chǎn)率、鋼的質(zhì)量和生產(chǎn)成本。 爐襯所用的耐火材料有堿性和酸性兩種。目前絕大多數(shù)電弧爐卻采

5、用堿性爐襯，結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。 圖圖5-2 堿性爐襯結(jié)構(gòu)示意圖堿性爐襯結(jié)構(gòu)示意圖1-高鋁磚；2-填充物；3-鋼板；4-石棉板；5-黏土磚；6-鎂砂打結(jié)爐壁；7-鎂磚永久層；8-鎂砂打結(jié)爐底 爐底：爐底：絕熱層絕熱層（10-15mm石棉板石棉板+5-10mm的硅的硅藻土粉藻土粉+粘土磚）粘土磚） 絕熱層厚絕熱層厚80mm左右左右 保護(hù)層保護(hù)層（2-3層鎂磚層鎂磚+鎂砂粉填縫）鎂砂粉填縫） 工作層工作層（200-300mm鎂碳磚）鎂碳磚） 爐壁：爐壁：絕熱層絕熱層（10-15mm石棉板石棉板+粘土磚）粘土磚） 工作層工作層（鎂碳磚）（鎂碳磚） 爐蓋：高鋁磚爐蓋：高鋁磚+鋁鎂磚鋁鎂磚 6.3 堿性

6、電弧爐氧化法堿性電弧爐氧化法冶煉工藝冶煉工藝 堿性電弧爐氧化法冶煉是電爐煉鋼最基本的冶煉方法。除堿性電弧爐氧化法冶煉是電爐煉鋼最基本的冶煉方法。除此之外還有不氧化法、返回吹氧法等，它們都以氧化法冶此之外還有不氧化法、返回吹氧法等，它們都以氧化法冶煉為基礎(chǔ)。氧化法冶煉操作過程分為：煉為基礎(chǔ)。氧化法冶煉操作過程分為：補(bǔ)爐、補(bǔ)爐、裝料裝料、熔化、熔化、氧化、還原與出鋼氧化、還原與出鋼六個(gè)階段。因主要由熔化、氧化、還原六個(gè)階段。因主要由熔化、氧化、還原期組成，俗稱老三期。期組成，俗稱老三期。 6.3.1 6.3.1 補(bǔ)爐補(bǔ)爐1 1）影響爐襯壽命的）影響爐襯壽命的“三要素三要素” 爐襯的種類、性質(zhì)和質(zhì)量

7、；爐襯的種類、性質(zhì)和質(zhì)量； 高溫電弧輻射和熔渣的化學(xué)浸蝕；高溫電弧輻射和熔渣的化學(xué)浸蝕； 吹氧操作與渣、鋼等機(jī)械沖刷以及裝料的沖擊。吹氧操作與渣、鋼等機(jī)械沖刷以及裝料的沖擊。2 2）補(bǔ)爐部位）補(bǔ)爐部位爐襯各部位的工作條件不同爐襯各部位的工作條件不同, ,損壞情況也不一損壞情況也不一樣。爐襯損壞的主要部位如下：樣。爐襯損壞的主要部位如下： 爐壁渣線爐壁渣線 受到高溫電弧的輻射，渣、鋼的化受到高溫電弧的輻射，渣、鋼的化學(xué)侵蝕與機(jī)械沖刷，以及吹氧操作等損壞嚴(yán)重；學(xué)侵蝕與機(jī)械沖刷，以及吹氧操作等損壞嚴(yán)重； 渣線熱點(diǎn)區(qū)渣線熱點(diǎn)區(qū) 尤其尤其2 2熱點(diǎn)區(qū)還受到電弧功率大、熱點(diǎn)區(qū)還受到電弧功率大、偏弧等影響侵

8、蝕嚴(yán)重，該點(diǎn)的損壞程度常常成為偏弧等影響侵蝕嚴(yán)重，該點(diǎn)的損壞程度常常成為換爐的依據(jù)；換爐的依據(jù)； 出鋼口附近出鋼口附近 因受渣鋼的沖刷也極易減??；因受渣鋼的沖刷也極易減??； 爐門兩側(cè)爐門兩側(cè) 常受急冷急熱的作用、流渣的沖刷常受急冷急熱的作用、流渣的沖刷及操作與工具的碰撞等損壞也比較嚴(yán)重。及操作與工具的碰撞等損壞也比較嚴(yán)重。 3 3）補(bǔ)爐方法）補(bǔ)爐方法補(bǔ)爐方法分為人工投補(bǔ)和機(jī)械噴補(bǔ)，根據(jù)選用材料補(bǔ)爐方法分為人工投補(bǔ)和機(jī)械噴補(bǔ)，根據(jù)選用材料的混合方式不同，又分為的混合方式不同，又分為干補(bǔ)和濕補(bǔ)干補(bǔ)和濕補(bǔ)兩種。兩種。 目前，在大型電爐上多采用機(jī)械噴補(bǔ)，機(jī)械噴補(bǔ)設(shè)目前，在大型電爐上多采用機(jī)械噴補(bǔ)，機(jī)械

9、噴補(bǔ)設(shè)備有爐門噴補(bǔ)機(jī)、爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)補(bǔ)爐機(jī)，機(jī)械噴補(bǔ)補(bǔ)爐速度備有爐門噴補(bǔ)機(jī)、爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)補(bǔ)爐機(jī)，機(jī)械噴補(bǔ)補(bǔ)爐速度快、效果好。快、效果好。 4 4）補(bǔ)爐材料）補(bǔ)爐材料 機(jī)械噴補(bǔ)材料主要用鎂砂、白云石或兩者的混合物，機(jī)械噴補(bǔ)材料主要用鎂砂、白云石或兩者的混合物，并摻入磷酸鹽或硅酸鹽等粘結(jié)劑并摻入磷酸鹽或硅酸鹽等粘結(jié)劑。 補(bǔ)爐三原則：補(bǔ)爐三原則：快補(bǔ)、熱補(bǔ)、薄補(bǔ)快補(bǔ)、熱補(bǔ)、薄補(bǔ)。 快補(bǔ)：出鋼完畢立即補(bǔ)爐，縮短補(bǔ)爐時(shí)間，有利快補(bǔ)：出鋼完畢立即補(bǔ)爐，縮短補(bǔ)爐時(shí)間，有利于補(bǔ)爐料的燒結(jié)；于補(bǔ)爐料的燒結(jié)； 熱補(bǔ)：利用出鋼后爐體余熱，使補(bǔ)爐料迅速燒結(jié)熱補(bǔ)：利用出鋼后爐體余熱，使補(bǔ)爐料迅速燒結(jié)好。好。 薄補(bǔ)：薄補(bǔ)利于燒結(jié)，

10、厚度薄補(bǔ)：薄補(bǔ)利于燒結(jié)，厚度202030mm30mm較好。較好。 6.3.2 裝料 （1）配料 配料原則配料原則：盡量采用便宜的合金：盡量采用便宜的合金 ；爐料的綜合收；爐料的綜合收得率按得率按9597%計(jì)算。計(jì)算。 配料重量 配料量（出鋼量礦石往鋼中進(jìn)鐵量鐵合金量）爐料的綜合收得率 電爐出鋼量：與電爐的公稱噸位有關(guān)，一般地，電爐的出鋼量是公稱噸位的1.5倍左右。元素元素要求要求C C配碳量高出鋼種規(guī)格下限配碳量高出鋼種規(guī)格下限0.5%0.7%。 SiSi要求爐料熔清后鋼液中要求爐料熔清后鋼液中Si0.15%。 MnMn爐料熔清后鋼液中爐料熔清后鋼液中Mn0.2%。 P P熔化期和氧化期能脫熔

11、化期和氧化期能脫P(yáng) P，0.06%，越低越好，越低越好S S各期均可脫各期均可脫S S，爐料中，爐料中S S最好最好0.08%0.08%。 CrCr爐料熔清后鋼液中爐料熔清后鋼液中CrCr應(yīng)應(yīng)0.03%0.03% NiNi、MoMo、CuCu按規(guī)格下限按規(guī)格下限表5-2 配料配料成分配料成分 （2）裝料方式 目前，廣泛采用爐頂料罐（或叫料籃、料筐）目前，廣泛采用爐頂料罐（或叫料籃、料筐）裝裝料料，每爐鋼的爐料分，每爐鋼的爐料分1 13 3次加入。裝料的好壞影次加入。裝料的好壞影響爐襯壽命、冶煉時(shí)間、電耗、電極消耗以及合響爐襯壽命、冶煉時(shí)間、電耗、電極消耗以及合金元素的燒損等。因此，要求合理裝料

12、，這主要金元素的燒損等。因此，要求合理裝料，這主要取決于爐料在料罐中的布料合理與否。取決于爐料在料罐中的布料合理與否。現(xiàn)場(chǎng)布料（裝料）現(xiàn)場(chǎng)布料（裝料）經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)：下致密、上疏松、：下致密、上疏松、中間高、四周低、爐門口無大料，穿井快、不搭中間高、四周低、爐門口無大料，穿井快、不搭橋，熔化快、效率高。橋，熔化快、效率高。爐頂裝料爐頂裝料料罐布料料罐布料小料小料：15-20% 15-20% 中料中料：40-50% 40-50% 大料大料：40%40%底部裝底部裝50%的小料；下部中心區(qū)的小料；下部中心區(qū)裝入全部大料、低碳廢鋼或難熔裝入全部大料、低碳廢鋼或難熔爐料，大料之間填充小料；中料爐料，大料之間

13、填充小料；中料裝在大料上面及四周；最上面裝裝在大料上面及四周；最上面裝小料。小料。 熔點(diǎn)高鎢鐵、鉬鐵應(yīng)放在高溫區(qū)，熔點(diǎn)高鎢鐵、鉬鐵應(yīng)放在高溫區(qū)，但不能放在電極正下方；但不能放在電極正下方； 鉻鐵、錳鐵、鎳等不放在電弧作鉻鐵、錳鐵、鎳等不放在電弧作用區(qū)，以防止大量揮發(fā)損失用區(qū)，以防止大量揮發(fā)損失下致密、上疏松；中間高、四周低、爐下致密、上疏松；中間高、四周低、爐門口無大料；保證穿井快、不搭橋門口無大料；保證穿井快、不搭橋先裝先裝1.5%1.5%的石灰的石灰 電爐裝料情況電爐裝料情況 6.3.3 熔化期 傳統(tǒng)冶煉工藝的熔化期占整個(gè)冶煉時(shí)間的傳統(tǒng)冶煉工藝的熔化期占整個(gè)冶煉時(shí)間的50%50%70%70

14、%，電耗，電耗占占70%70%80%80%。因此熔化期的長短影響生產(chǎn)率和電耗，熔化。因此熔化期的長短影響生產(chǎn)率和電耗，熔化期的操作影響氧化期、還原期的順利與否。期的操作影響氧化期、還原期的順利與否。（1 1）熔化期的主要任務(wù)）熔化期的主要任務(wù) 將塊狀的固體爐料快速熔化，并加熱到氧化溫度；將塊狀的固體爐料快速熔化，并加熱到氧化溫度； 提前造渣，穩(wěn)定電弧，早期去磷，減少鋼液吸氣與揮發(fā)。提前造渣，穩(wěn)定電弧，早期去磷，減少鋼液吸氣與揮發(fā)。（2 2）熔化期的操作）熔化期的操作合理供電，及時(shí)吹氧，提前造渣。合理供電，及時(shí)吹氧，提前造渣。 1）爐料熔化過程及供電）爐料熔化過程及供電 裝料完畢即可通電熔化。爐

15、料熔化過程圖，裝料完畢即可通電熔化。爐料熔化過程圖，基本可分為四個(gè)階段（期），即基本可分為四個(gè)階段（期），即點(diǎn)弧、穿井、主點(diǎn)弧、穿井、主熔化及熔末升溫熔化及熔末升溫。點(diǎn)（起）弧期點(diǎn)（起）弧期 從送電起弧至電極端部下降到深度為從送電起弧至電極端部下降到深度為d d電極電極為為點(diǎn)弧期。點(diǎn)弧期。 此期電流不穩(wěn)定，電弧在爐頂附近燃燒輻射，此期電流不穩(wěn)定，電弧在爐頂附近燃燒輻射，二次電壓越高，電弧越長，對(duì)爐頂輻射越厲害，二次電壓越高，電弧越長，對(duì)爐頂輻射越厲害，并且熱量損失也越多。并且熱量損失也越多。 為保護(hù)爐頂，在爐上部布一些輕薄料，以便為保護(hù)爐頂，在爐上部布一些輕薄料，以便讓電極快速進(jìn)入料中，減少電

16、弧對(duì)爐頂?shù)妮椛?。讓電極快速進(jìn)入料中，減少電弧對(duì)爐頂?shù)妮椛洹?供電上采用供電上采用較低電壓、較低電流較低電壓、較低電流。 穿井期穿井期 點(diǎn)弧結(jié)束至電極端部下降到爐底為點(diǎn)弧結(jié)束至電極端部下降到爐底為穿井期穿井期。 此期雖然電弧被爐料所遮蔽，但因不斷出現(xiàn)此期雖然電弧被爐料所遮蔽，但因不斷出現(xiàn)塌料現(xiàn)象，電弧燃燒不穩(wěn)定。塌料現(xiàn)象，電弧燃燒不穩(wěn)定。 注意保護(hù)爐底，辦法是：加料前采取外加石注意保護(hù)爐底，辦法是：加料前采取外加石灰墊底，爐中部布置大、重廢鋼以及合理的爐型?；覊|底，爐中部布置大、重廢鋼以及合理的爐型。 供電上采取較大的供電上采取較大的二次電壓、較大電流二次電壓、較大電流，以，以增加穿井的直徑與穿

17、井的速度。增加穿井的直徑與穿井的速度。 主熔化期主熔化期 電極下降至爐底后開始回升時(shí)，主熔化期開電極下降至爐底后開始回升時(shí)，主熔化期開始。隨著爐料不斷的熔化，電極漸漸上升，至爐始。隨著爐料不斷的熔化，電極漸漸上升，至爐料基本熔化，僅爐坡、渣線附近存在少量爐料，料基本熔化，僅爐坡、渣線附近存在少量爐料，電弧開始暴露時(shí)主熔化期結(jié)束。電弧開始暴露時(shí)主熔化期結(jié)束。 主熔化期由于電弧埋入爐料中，電弧穩(wěn)定、主熔化期由于電弧埋入爐料中，電弧穩(wěn)定、熱效率高、傳熱條件好，故應(yīng)以最大功率供電，熱效率高、傳熱條件好，故應(yīng)以最大功率供電，即采用即采用最高電壓、最大電流供電最高電壓、最大電流供電。 主熔化期時(shí)間占整個(gè)熔

18、化期的主熔化期時(shí)間占整個(gè)熔化期的7070以上。以上。 熔末升溫期熔末升溫期 電弧開始暴露給爐壁至爐料全部熔化為熔末電弧開始暴露給爐壁至爐料全部熔化為熔末升溫期。升溫期。 此階段因爐壁暴露，尤其是爐壁熱點(diǎn)區(qū)的暴此階段因爐壁暴露，尤其是爐壁熱點(diǎn)區(qū)的暴露受到電弧的強(qiáng)烈輻射。露受到電弧的強(qiáng)烈輻射。 應(yīng)注意保護(hù)爐壁，即提前造好泡沫渣進(jìn)行埋應(yīng)注意保護(hù)爐壁，即提前造好泡沫渣進(jìn)行埋弧操作，否則應(yīng)采弧操作，否則應(yīng)采取低電壓、大電流供電取低電壓、大電流供電。 各階段熔化與供電情況見下表。各階段熔化與供電情況見下表。 典型的供電曲線如下圖。典型的供電曲線如下圖。 爐料熔化過程與操作爐料熔化過程與操作熔化過程熔化過程

19、電極位置電極位置必要必要條件條件辦辦 法法點(diǎn)弧期點(diǎn)弧期 送電送電 d極極保護(hù)保護(hù)爐頂爐頂較低電壓較低電壓較低電流較低電流爐頂布爐頂布輕廢鋼輕廢鋼穿井期穿井期 d極極 爐底爐底保護(hù)保護(hù)爐底爐底較大電壓較大電壓較大電流較大電流石灰墊底石灰墊底主熔化期主熔化期爐底爐底 電弧電弧暴露暴露快速快速熔化熔化最高電壓最高電壓最大電流最大電流 熔末升溫熔末升溫期期電弧暴露電弧暴露 全熔全熔保護(hù)保護(hù)爐壁爐壁低電壓、低電壓、大電流大電流水冷水冷+泡沫渣泡沫渣 典型的供電曲線典型的供電曲線 2）及時(shí)吹氧與元素氧化）及時(shí)吹氧與元素氧化 熔化期吹氧助熔，初期以切割為主，當(dāng)爐料熔化期吹氧助熔，初期以切割為主，當(dāng)爐料基本熔

20、化形成熔池時(shí)，則以向鋼液中基本熔化形成熔池時(shí)，則以向鋼液中吹氧吹氧為主。為主。 吹氧吹氧是利用元素氧化熱加速爐料熔化。當(dāng)固是利用元素氧化熱加速爐料熔化。當(dāng)固體料發(fā)紅（體料發(fā)紅（900900）開始吹氧最為合適，吹氧過）開始吹氧最為合適，吹氧過早浪費(fèi)氧氣，過遲延長熔化時(shí)間。早浪費(fèi)氧氣，過遲延長熔化時(shí)間。 一般情況下，熔化期鋼中的一般情況下，熔化期鋼中的SiSi、AlAl、TiTi、V V等等幾乎全部氧化，幾乎全部氧化，MnMn、氧化氧化40%40%50%50%，這與渣的，這與渣的堿度和氧化性等有關(guān)；而在吹氧時(shí)氧化堿度和氧化性等有關(guān)；而在吹氧時(shí)氧化10%10%30%30%、FeFe氧化氧化2%2%3

21、%3%。 3）提前造渣）提前造渣 用用2%2%3%3%石灰墊爐底或利用前爐留下的鋼、石灰墊爐底或利用前爐留下的鋼、渣，實(shí)現(xiàn)渣，實(shí)現(xiàn)提前造渣提前造渣。這樣在熔池形成的同時(shí)就有。這樣在熔池形成的同時(shí)就有爐渣覆蓋，使電弧穩(wěn)定，有利于爐料的熔化與升爐渣覆蓋，使電弧穩(wěn)定，有利于爐料的熔化與升溫，并可減少熱損失，溫，并可減少熱損失，防止吸氣和金屬的揮發(fā)防止吸氣和金屬的揮發(fā)。 由于初期渣具有一定的氧化性和較高的堿度，由于初期渣具有一定的氧化性和較高的堿度，可脫除一部分磷；當(dāng)磷高時(shí)，可采取自動(dòng)流渣、可脫除一部分磷；當(dāng)磷高時(shí)，可采取自動(dòng)流渣、換新渣操作，脫磷效果更好，這樣為氧化期創(chuàng)造換新渣操作，脫磷效果更好，這

22、樣為氧化期創(chuàng)造條件。條件。 為什么？脫磷反應(yīng)與脫磷條件：為什么？脫磷反應(yīng)與脫磷條件：脫磷反應(yīng)與脫磷條件脫磷反應(yīng)與脫磷條件： 脫磷反應(yīng)脫磷反應(yīng)： 2 2P P5(FeO)5(FeO)4(CaO)4(CaO)(4CaOP(4CaOP2 2O O5 5) )5 5FeFe, , H H0 0 分析分析：反應(yīng)是在渣：反應(yīng)是在渣- -鋼界面上進(jìn)行，是放熱反鋼界面上進(jìn)行，是放熱反應(yīng)。應(yīng)。脫磷反應(yīng)的脫磷反應(yīng)的條件條件： 高堿度，造高堿度渣，增加渣中氧化鈣；高堿度，造高堿度渣，增加渣中氧化鈣； 高氧化性，造高氧化性渣，增加渣中氧化鐵；高氧化性，造高氧化性渣，增加渣中氧化鐵； 低溫，抓緊在熔化期進(jìn)行；低溫，抓緊

23、在熔化期進(jìn)行； 大渣量（適當(dāng)大），采取流渣造新渣。大渣量（適當(dāng)大），采取流渣造新渣。 電爐脫磷操作：電爐脫磷操作： 脫磷任務(wù)主要在熔化期完成。實(shí)際電爐脫磷操作正是通過提前造脫磷任務(wù)主要在熔化期完成。實(shí)際電爐脫磷操作正是通過提前造高堿度、高氧化性爐渣，當(dāng)磷高時(shí)，并采用自動(dòng)流渣、造新渣的操作高堿度、高氧化性爐渣，當(dāng)磷高時(shí)，并采用自動(dòng)流渣、造新渣的操作等，抓緊在熔化期基本完成脫磷任務(wù)。熔化期結(jié)束時(shí)，將磷脫除等，抓緊在熔化期基本完成脫磷任務(wù)。熔化期結(jié)束時(shí)，將磷脫除5050以上，為氧化期創(chuàng)造條件。以上，為氧化期創(chuàng)造條件。（3）縮短熔化期的措施）縮短熔化期的措施 減少熱停工時(shí)間減少熱停工時(shí)間，如提高機(jī)械化

24、、自動(dòng)化程度，減少裝，如提高機(jī)械化、自動(dòng)化程度，減少裝料次數(shù)與時(shí)間等；料次數(shù)與時(shí)間等； 強(qiáng)化用氧強(qiáng)化用氧，如吹氧助熔、氧，如吹氧助熔、氧- -燃助熔，實(shí)現(xiàn)廢鋼同步熔燃助熔，實(shí)現(xiàn)廢鋼同步熔化，提高廢鋼熔化速度化，提高廢鋼熔化速度 ； 提高變壓器輸入功率提高變壓器輸入功率，加快廢鋼熔化速度，加快廢鋼熔化速度 ； 廢鋼預(yù)熱廢鋼預(yù)熱，利用電爐冶煉過程產(chǎn)生的高溫廢氣進(jìn)行廢鋼，利用電爐冶煉過程產(chǎn)生的高溫廢氣進(jìn)行廢鋼預(yù)熱等。預(yù)熱等。 余鋼、渣回爐；余鋼、渣回爐； 電弧爐煉鋼熔化期提前造渣的作用A 穩(wěn)定電弧；B 覆蓋鋼液面，防止熱損失，起保溫作用，并可減少鋼液的吸氣量。C 聚集和吸收廢鋼鐵料表面帶入的雜質(zhì)，從

25、而保證鋼液的純潔；D 減少元素的揮發(fā)，完成部分脫磷，為氧化期創(chuàng)造條件。6.3.4 氧化期氧化期氧化期是氧化法冶煉的主要過程，能夠去除鋼中的磷、氣體和夾雜物。當(dāng)廢鋼料完全是氧化法冶煉的主要過程，能夠去除鋼中的磷、氣體和夾雜物。當(dāng)廢鋼料完全熔化，并達(dá)到氧化溫度，磷脫除熔化，并達(dá)到氧化溫度，磷脫除707080%80%以上進(jìn)入氧化期。為保證冶金反應(yīng)的進(jìn)行，以上進(jìn)入氧化期。為保證冶金反應(yīng)的進(jìn)行，氧化開始溫度高于鋼液熔點(diǎn)氧化開始溫度高于鋼液熔點(diǎn)50508080。 氧化期的主要任務(wù)氧化期的主要任務(wù)繼續(xù)脫磷到規(guī)定的限度：在氧化末期扒除氧化渣前，繼續(xù)脫磷到規(guī)定的限度：在氧化末期扒除氧化渣前，P P必須低于鋼種成

26、分規(guī)定的含必須低于鋼種成分規(guī)定的含量。見書上表量。見書上表6 67 7。原因：后期增磷。原因：后期增磷。脫碳至規(guī)格下限：在氧化末期扒除氧化渣前，脫碳至規(guī)格下限：在氧化末期扒除氧化渣前，C C含量應(yīng)考慮到后期增碳達(dá)到鋼種規(guī)含量應(yīng)考慮到后期增碳達(dá)到鋼種規(guī)定的中限為宜。定的中限為宜。去除氣、去夾雜：整個(gè)冶煉過程中只有氧化期能去除氣體，還原期去除氣、去夾雜：整個(gè)冶煉過程中只有氧化期能去除氣體，還原期H H、N N增加。增加。鋼液中的氧化物夾雜在氧化期鋼液沸騰時(shí)大部分被爐渣吸收，在氧化期可以去除鋼液中的氧化物夾雜在氧化期鋼液沸騰時(shí)大部分被爐渣吸收，在氧化期可以去除75759090，很小一部分在還原期繼續(xù)

27、脫除。，很小一部分在還原期繼續(xù)脫除。提高鋼液溫度：在氧化末期把鋼液溫度升到高于出鋼溫度提高鋼液溫度：在氧化末期把鋼液溫度升到高于出鋼溫度10102020。因?yàn)檠趸谳^還。因?yàn)檠趸谳^還原期熱利用率高，有良好的加熱條件（泡沫渣），所以升溫快。末期升溫后有利于還原期熱利用率高，有良好的加熱條件（泡沫渣），所以升溫快。末期升溫后有利于還原期高效率造渣。原期高效率造渣。 （2 2）氧化期操作）氧化期操作 1 1）造渣與脫磷）造渣與脫磷 傳統(tǒng)冶煉方法中氧化期還要繼續(xù)脫磷，由脫傳統(tǒng)冶煉方法中氧化期還要繼續(xù)脫磷，由脫磷反應(yīng)式可以看出：在氧化前期（低溫），造好磷反應(yīng)式可以看出：在氧化前期（低溫），造好高氧化性

28、、高堿度和流動(dòng)性良好高氧化性、高堿度和流動(dòng)性良好的爐渣，并及時(shí)的爐渣，并及時(shí)流渣、換新渣流渣、換新渣，實(shí)現(xiàn)快速脫磷是可行的。，實(shí)現(xiàn)快速脫磷是可行的。 2 2）氧化與脫碳）氧化與脫碳 近些年，強(qiáng)化用氧實(shí)踐表明：除非鋼中近些年，強(qiáng)化用氧實(shí)踐表明：除非鋼中磷含量特別高需要采用碎礦（或氧化鐵皮）磷含量特別高需要采用碎礦（或氧化鐵皮）造高氧化性爐渣外，均采用吹氧氧化，尤其造高氧化性爐渣外，均采用吹氧氧化，尤其當(dāng)脫磷任務(wù)不重時(shí)，通過強(qiáng)化吹氧氧化鋼液當(dāng)脫磷任務(wù)不重時(shí)，通過強(qiáng)化吹氧氧化鋼液降低鋼中碳含量。降低鋼中碳含量。 降（脫）碳降（脫）碳是電爐煉鋼重要任務(wù)之一，然而脫碳反應(yīng)的作用不僅僅是電爐煉鋼重要任務(wù)之

29、一，然而脫碳反應(yīng)的作用不僅僅是為了降碳，而且利用碳是為了降碳，而且利用碳- -氧反應(yīng)（氧反應(yīng)（2 CO2 CO）這個(gè)手段，來達(dá)到以）這個(gè)手段，來達(dá)到以下目的；下目的；攪動(dòng)熔池，加速反應(yīng)，均勻成分、溫度；攪動(dòng)熔池，加速反應(yīng)，均勻成分、溫度；去除鋼中氣體與夾雜。去除鋼中氣體與夾雜。 實(shí)際上，電爐就是通過高配碳，利用吹氧脫碳這一手段，來達(dá)到加實(shí)際上，電爐就是通過高配碳，利用吹氧脫碳這一手段，來達(dá)到加速反應(yīng)，均勻成分、溫度，去除氣體和夾雜的目的。速反應(yīng)，均勻成分、溫度，去除氣體和夾雜的目的。 脫碳反應(yīng)是放熱反應(yīng)，加強(qiáng)供氧，提高溫度，脫碳反應(yīng)是放熱反應(yīng)，加強(qiáng)供氧，提高溫度，降低降低P PCOCO （如充

30、惰性氣（如充惰性氣體（體（AODAOD），抽氣與真空處理（），抽氣與真空處理（VDVD、VODVOD）等均有利于脫碳反應(yīng)。）等均有利于脫碳反應(yīng)。 3 3）氣體與夾雜物的去除）氣體與夾雜物的去除 電爐煉鋼過程氣體與夾雜的去除是在那個(gè)階電爐煉鋼過程氣體與夾雜的去除是在那個(gè)階段，怎么進(jìn)行的？段，怎么進(jìn)行的？ 去氣、去夾雜去氣、去夾雜是在電爐氧化期的脫碳階段進(jìn)是在電爐氧化期的脫碳階段進(jìn)行的。它是借助行的。它是借助碳碳- -氧反應(yīng)、一氧化碳?xì)馀莸纳涎醴磻?yīng)、一氧化碳?xì)馀莸纳细「?，使熔池產(chǎn)生激烈沸騰，促進(jìn)氣體和夾雜的去，使熔池產(chǎn)生激烈沸騰，促進(jìn)氣體和夾雜的去除、均勻成分與溫度。除、均勻成分與溫度。 去氣、去

31、夾雜的機(jī)理？去氣、去夾雜的機(jī)理？去氣、去夾雜的機(jī)理：去氣、去夾雜的機(jī)理： - -反應(yīng)生成反應(yīng)生成COCO使熔池沸騰；使熔池沸騰； COCO氣泡對(duì)氣泡對(duì)N N2 2、H H2 2 等來說，等來說，P PN2N2、P PH2H2 分壓為零，分壓為零，N N2 2、H H2 2極易極易并到并到COCO氣泡中，長大排除；氣泡中，長大排除； - -反應(yīng)，易使反應(yīng)，易使2FeOSiO2FeOSiO2 2、2FeOAl2FeOAl2 2O O3 3及及2FeOTiO2FeOTiO2 2等氧化物夾雜聚合長大而上浮；等氧化物夾雜聚合長大而上??； COCO上升過程粘附氧化物夾雜上浮排除。上升過程粘附氧化物夾雜上浮

32、排除。 為此，一定要控制好為此，一定要控制好脫碳反應(yīng)速度脫碳反應(yīng)速度，保證熔池有一定，保證熔池有一定的激烈的激烈沸騰時(shí)間沸騰時(shí)間。 4 4）氧化期的溫度控制）氧化期的溫度控制 氧化期的溫度控制要兼顧氧化期的溫度控制要兼顧脫磷與脫碳脫磷與脫碳二者的二者的需要，并需要，并優(yōu)先去磷優(yōu)先去磷。在氧化前期應(yīng)適當(dāng)控制升溫。在氧化前期應(yīng)適當(dāng)控制升溫速度，待磷達(dá)到要求后再放手提溫。速度，待磷達(dá)到要求后再放手提溫。 一般要求氧化末期的溫度略高于出鋼溫度一般要求氧化末期的溫度略高于出鋼溫度20203030，以彌補(bǔ)扒渣、造新渣以及加合金造成，以彌補(bǔ)扒渣、造新渣以及加合金造成的鋼液降溫，見圖。的鋼液降溫，見圖。 當(dāng)鋼

33、液的溫度、磷、碳等符合要求，扒除氧當(dāng)鋼液的溫度、磷、碳等符合要求，扒除氧化渣、造稀薄渣進(jìn)入還原期?；⒃煜”≡M(jìn)入還原期。 金屬料（固金屬料（固/液體）升溫曲線液體）升溫曲線電弧爐煉鋼 6.3.4 還原期 傳統(tǒng)電爐煉鋼工藝包括還原期，現(xiàn)代電弧爐煉鋼氧化期結(jié)束后EBT無渣出鋼，還原期移到精煉爐中進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐沒有還原期。 6.3.4.1 還原期的主要任務(wù) 1)脫氧至要求值（脫至3080ppm）； 2)脫硫至一定值； 3)調(diào)整鋼液成分，進(jìn)行合金化； 4)調(diào)整鋼液溫度。電弧爐煉鋼 6.3.4.2 還原期各任務(wù)間的關(guān)系 脫氧是核心，溫度是條件，造渣是保證。脫氧是核心，溫度是條件，造渣是保證。 還原期各項(xiàng)

34、任務(wù)中，脫氧和造渣操作是首先是首先需抓緊做好的工作，即迅速造好還原渣和采用合理的脫氧制度是完成還原期任務(wù)的關(guān)鍵。 1. 脫氧和脫硫的關(guān)系。脫氧和脫硫的關(guān)系。電爐有充分的脫硫條件，完全可以將硫降到0.02%以下，甚至更低（0.010.006%）。要求爐渣中要求爐渣中FeO低，堿度較低，堿度較高高(3.5左右左右)，較大的渣量，較大的渣量(5%)和合適的溫度。和合適的溫度。 脫硫反應(yīng)是渣鋼間界面反應(yīng)，反應(yīng)式為： 22- ()() SOSO電弧爐煉鋼 可以看出，要想使脫硫反應(yīng)進(jìn)行徹底，需要使鋼液的O降低，這就要求渣中(FeO)也要降低，以增大脫硫量。為此要強(qiáng)化脫除爐渣中的不穩(wěn)定氧化物(FeO、MnO

35、、Fe2O3)， 向渣中加入或噴入碳粉、硅鐵粉或硅鈣粉以降低(FeO)含量，其脫硫反應(yīng)如下： FeS十(CaO)十C固 (CaS)十Fe十CO 2FeS十2(CaO)十Si液=2(CaS)十(SiO2)十2Fe 電弧爐煉鋼 反應(yīng)生成物CO會(huì)溢出爐外。生成的SiO2和(CaO)又形成穩(wěn)定的2CaOSiO2，可以認(rèn)為脫硫是不可逆的。為此必須加強(qiáng)脫氧，并造高堿度的還原渣，保證最大限度的脫硫。 在還原期操作中應(yīng)加強(qiáng)攪拌、吹氣、噴粉或采用電磁攪拌，促進(jìn)鋼、渣界面反應(yīng)，達(dá)到好的脫硫效果。電弧爐煉鋼 2. 脫氧和合金化的關(guān)系。合金化（調(diào)整鋼脫氧和合金化的關(guān)系。合金化（調(diào)整鋼液成分）是還原期的任務(wù)之一。鋼的成

36、分液成分）是還原期的任務(wù)之一。鋼的成分的嚴(yán)格控制是煉鋼工藝水平和鋼的質(zhì)量控的嚴(yán)格控制是煉鋼工藝水平和鋼的質(zhì)量控制的重要標(biāo)志，與脫氧操作間由密切關(guān)系。制的重要標(biāo)志，與脫氧操作間由密切關(guān)系。脫氧程度高，合金元素被氧化得少，收得率高，成分穩(wěn)定，和氧結(jié)合產(chǎn)生的夾雜物少，鋼液質(zhì)量高。反之，鋼的質(zhì)量差。 電弧爐煉鋼 6.3.4.3脫氧 脫氧的必要性： 1）如上述，脫氧是脫硫的前提，是合金化完成好壞的重要操作。 2）脫氧不良，夾雜物含量增加，嚴(yán)重影響鋼的疲勞壽命。 3）脫氧不良，造成鑄坯形成氣孔以及嚴(yán)重疏松，造成鋼材表面裂紋； 4）脫氧不良，結(jié)晶凝固時(shí)，晶界上形成氧化物、硫化物，易產(chǎn)生熱裂紋，增大熱脆傾向。

37、 因此，氧化期結(jié)束后，在還原期將鋼液中過多的氧脫除到最低的程度，是提高鋼質(zhì)的關(guān)鍵。鋼中總氧量的高低是評(píng)定鋼質(zhì)量的重要指標(biāo)，決定著鋼液中氧化物夾雜的多少，影響其大小、形狀和分布狀態(tài)。但 O和氧化物夾雜不會(huì)全部去除。 電弧爐煉鋼 脫氧方法和地區(qū)脫氧方法和地區(qū)。 1）沉淀脫氧：是指向鋼中加入脫氧能力強(qiáng)的合金元素，沉淀脫氧：是指向鋼中加入脫氧能力強(qiáng)的合金元素，溶于鋼液，和氧反應(yīng)，在鋼液內(nèi)部生成氧化物夾雜，由于溶于鋼液，和氧反應(yīng)，在鋼液內(nèi)部生成氧化物夾雜，由于比重輕而上浮至爐渣的鋼水脫氧方法。脫氧反應(yīng)發(fā)生在鋼比重輕而上浮至爐渣的鋼水脫氧方法。脫氧反應(yīng)發(fā)生在鋼液內(nèi)部，其產(chǎn)物需要上浮排除，使鋼中液內(nèi)部，其產(chǎn)

38、物需要上浮排除，使鋼中O降低。 如實(shí)際生產(chǎn)中，直接向鋼液加入塊狀的硅鐵、硅錳鋁、硅鈣、鋁等脫氧劑 ，這些元素直接和O反應(yīng)生成脫氧產(chǎn)物，如SiO2、Al2O3、2MnOSiO2、MnOAl2O3SiO2等類型的夾雜物，在一定時(shí)間內(nèi)只能排除部分氧化物，一部分脫氧產(chǎn)物殘留在鋼液內(nèi)，采用復(fù)合脫氧劑(包括兩種以上的脫氧元素的脫氧劑)時(shí),能生成液態(tài)的脫氧產(chǎn)物，易聚集長大上浮，對(duì)降低鋼中殘存的非金屬夾雜物是有利的。電弧爐煉鋼 錳的脫氧能力很低，但Mn能提高Si的脫氧能力，在生產(chǎn)的含量下(Mn=0.5%時(shí))使Si脫氧能力提高3050%；當(dāng)Mn=0.5%時(shí),能提高Al的脫氧能力12倍。在Mn為0.66%,Si為

39、0.27%時(shí)，能提高Al的脫氧能力510倍。因?yàn)槊撗醍a(chǎn)物是復(fù)雜的氧化物(如硅酸鋁、硅酸鋁錳等)，因而降低了脫氧產(chǎn)物中的活度，使脫氧能力增大。 沉淀脫氧特點(diǎn)：脫氧速度快，缺點(diǎn)是會(huì)有部分脫氧物殘存在鋼內(nèi)污染鋼液。殘存數(shù)量主要由夾雜物尺寸和時(shí)間決定,尺寸越大越易去除，澆注前采用吹氬和一定的鎮(zhèn)靜時(shí)間，可促進(jìn)夾雜物的上浮。 擴(kuò)散脫氧：是指在一定溫度下，通過不斷降低爐渣中的FeO濃度，根據(jù)分配定律，F(xiàn)eO在金屬與熔渣間的濃度具有一定的比值，從而使鋼中的氧不斷向渣中擴(kuò)散，從而使鋼中氧含量降低的方法。脫氧反應(yīng)發(fā)生在爐渣中，缺點(diǎn)是脫氧速度慢，時(shí)間長，優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)因脫氧在鋼中產(chǎn)生新的夾雜物。 如實(shí)際生產(chǎn)中，通過向渣

40、面上加入碳粉、硅粉、硅鈣粉等還原劑，脫出渣中不穩(wěn)定氧化物，或形成氣體逸出，或形成脫氧產(chǎn)物溶解在渣中。 3）真空脫氧：利用真空降低PCO，從而促進(jìn)鋼液中的C、O反應(yīng)，使鋼液脫氧的方法稱為真空脫氧。 如上三種脫氧方法，電弧爐煉鋼采用沉淀脫氧和擴(kuò)散脫氧兩種方法，并結(jié)合使用。 值得指出，這兩種方法中都促進(jìn)鋼渣界面上的脫氧，都存在鋼渣界面脫氧的機(jī)制。即鋼中【O】的降低，部分是由于鋼渣界面上的脫氧反應(yīng)所致，渣中不穩(wěn)定氧化物及鋼液中溶解的氧和鋼液中的脫氧元素反應(yīng)，其脫氧產(chǎn)物直接溶于渣中，使鋼、渣中的氧降低，書上稱之為鋼渣界面脫氧。鋼渣界面脫氧。界面脫氧的特點(diǎn)是鋼液中不會(huì)產(chǎn)生殘存氧化物夾雜，脫氧速度決定于鋼渣

41、界面積、E和爐渣的氧化性。電弧爐煉鋼 6.3.4.4 鋼液成分的調(diào)整 為得到物理、化學(xué)性能符合要求的鋼，必須調(diào)整鋼液成份到規(guī)格之內(nèi)。加入鐵合金的原則是： (1)不易氧化的元素，亦即比鐵與氧結(jié)合能力差的合金元素，可在裝料時(shí)氧化期或還原期中加入， 如Cu、Ni、Co、Mo、W。較易氧化的元素(比鐵與氧結(jié)合能力大的)，一般在還原初加入，如P、Cr、Mn。極易氧化的元素般在還原末期加入，即在鋼液和爐渣脫氧良好的情況下加入，如V、Nb、Si、Ti、Al、B、稀土元素(La、Ce)等；許多工廠在出鋼過程中加入，有時(shí)稀土元素RE；在澆注的過程中加入。 電弧爐煉鋼(2)密度大、熔點(diǎn)高的合金加后沉于爐底，應(yīng)加強(qiáng)

42、攪拌，如鎢鐵,鉬鐵,加的塊度應(yīng)小些。 (3)加入量大的易氧化的元素應(yīng)烘烤加熱，以便快速熔化。 (4)在許可的條件下，優(yōu)先使用便宜的高碳鐵合金(如高碳錳鐵,高碳鉻鐵等)然后再考慮使用中碳鐵合金或低碳鐵合金。(5)貴重的鐵合金應(yīng)盡量往中下限控制，以便降低鋼的成本。如冶煉W18Cr4V 高速鋼，W17.519.0每節(jié)省1%(5t鋼液，鎢鐵含W約70%，W的收得率為95%)共節(jié)約75kg鎢鐵。電弧爐煉鋼 (6)應(yīng)控制鋼中元素含量在更小的規(guī)格內(nèi)(叫縮小規(guī)格)，以利于消除機(jī)能波動(dòng)以及出現(xiàn)的廢品。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)對(duì)生產(chǎn)的鋼種制定出合理的成分控制范圍。 鐵合金中部分合金元素被爐渣和鋼液中的氧及大氣氧化損失后，

43、剩余部分進(jìn)入鋼液，該元素剩余的百分?jǐn)?shù)稱收得率。這些由生產(chǎn)中總結(jié)出來的數(shù)值是計(jì)算加入合金元素的基礎(chǔ)，鐵合金加入時(shí)間和元素收得率的數(shù)據(jù)見表68（P230）。 還原期加入鐵合金數(shù)量的計(jì)算方法： 實(shí)際鋼水量裝入量鋼鐵料收得率 加入合金料量=實(shí)際鋼水(規(guī)格鋼液需要量)/（鐵合金成分規(guī)格成分）收得率 合金含量高時(shí)需精確計(jì)算，可通過列方程計(jì)算機(jī)求解。電弧爐煉鋼6.3.4.5 還原期的操作工藝還原期的任務(wù)是脫氧、脫硫、調(diào)整鋼液成分和鋼液溫度。脫氧操作的好壞是完成還原期任務(wù)的關(guān)鍵。脫氧操作是根據(jù)還原期的任務(wù)而制定的。因鋼種的性能而對(duì)煉鋼提出了具體的要求，所以在不同鋼種冶煉規(guī)程中規(guī)定加入脫氧劑的種類、數(shù)量和時(shí)間不

44、同，從而組成不同的脫氧制度?？蓞^(qū)分為兩大類： 1)綜合脫氧制度，即沉淀脫氧、擴(kuò)散脫氧同時(shí)進(jìn)行，最后沉淀脫氧出鋼。2)不考慮爐渣脫氧或先出鋼后出渣，最后在包中沉淀脫氧。后者的冶煉時(shí)間較短，鋼液中殘存的氧化物夾雜也在規(guī)格要求(有的鋼種無此項(xiàng)要求)之內(nèi)，可用于冶煉氧化物、硫化物夾雜不嚴(yán)格的鋼種。實(shí)際是不采用還原期。 電弧爐煉鋼 對(duì)于爐渣脫氧，可分為白渣法操作和電石渣法操對(duì)于爐渣脫氧，可分為白渣法操作和電石渣法操作作。 白渣法：是以碳粉、硅鐵粉為主作還原劑，還原白渣法：是以碳粉、硅鐵粉為主作還原劑，還原爐渣中的不穩(wěn)定氧化物，渣中氧化鐵爐渣中的不穩(wěn)定氧化物，渣中氧化鐵(FeO)1%，冶煉時(shí)間短，一般均能

45、滿足鋼種的要求。冶煉時(shí)間短，一般均能滿足鋼種的要求。 電石渣法，主要是以碳粉作主要還原劑，它在爐電石渣法，主要是以碳粉作主要還原劑，它在爐內(nèi)高溫下和內(nèi)高溫下和CaO起反應(yīng)：起反應(yīng)： (CaO)十十3C(CaC 2)十十CO 溶在渣中的溶在渣中的(CaC2)脫氧能力比脫氧能力比Si大，爐渣的脫氧大，爐渣的脫氧能力強(qiáng)，但形成能力強(qiáng)，但形成CaC2需要高的溫度和較長的時(shí)間，需要高的溫度和較長的時(shí)間，總的冶煉時(shí)間長，在出鋼前還必須破壞含總的冶煉時(shí)間長，在出鋼前還必須破壞含(CaC2)的爐渣，否則出鋼時(shí)因渣鋼間的界面張力小，渣的爐渣，否則出鋼時(shí)因渣鋼間的界面張力小，渣粒易沾污鋼液，使鋼中氧化物夾雜粒易沾

46、污鋼液，使鋼中氧化物夾雜(小渣粒小渣粒)增加。增加。 減少渣中CaC2也需要時(shí)間，因此還原期的時(shí)間較長，為縮短還原時(shí)間，可向渣內(nèi)加入電石以減少在爐內(nèi)造電石渣需要的時(shí)間和電耗，有的工廠造較弱的電石渣，渣中(CaC2)約為12， (強(qiáng)電石渣中CaC2含量約為24%)也取得良好的效果。電石渣操作因易增碳適于冶煉高碳鋼種，爐渣脫氧能力強(qiáng)，宜冶煉要求氧化物夾雜低的鋼種(如GCrl5等)。實(shí)踐表明，脫氧效果的好壞決定于鋼液和渣間元素的反應(yīng)速度，加強(qiáng)攪拌是很重要的，爐渣的脫氧能力大小只是條件之一。 電弧爐煉鋼 除白渣和弱電石渣冶煉一些特殊用途的鋼外，還可采用中性還原渣，以適應(yīng)于特殊的需要。 (1) 白渣法操

47、作。白渣法操作。扒除氧化渣的操作必須快速、干凈。用碳粉和硅粉還原的爐渣，當(dāng)渣桿沾出的渣在冷卻后成白色，所以叫白渣法操作。白渣法操作的主要過程： 造稀薄渣造稀薄渣：再扒除全部氧化渣后，迅速：再扒除全部氧化渣后，迅速向鋼液面上加渣料，加入量為還原期的總渣量(46)的一半以上，約2.5%左右。渣料的配比為石灰：螢石：火磚塊3：1：0.5。先加入易熔化的螢石，（熔點(diǎn)在1450以下)和火磚塊，然后加入石灰，之后立即用大功率供電之后立即用大功率供電。可用木耙推動(dòng)渣料以期盡快形成液態(tài)的爐渣，覆蓋鋼液。造稀薄渣的目的是造稀薄渣的目的是防止鋼液吸收氣體和降溫，所以要求造稀薄渣料組成爐渣防止鋼液吸收氣體和降溫，所

48、以要求造稀薄渣料組成爐渣的熔點(diǎn)低一些，這樣形渣快一些。的熔點(diǎn)低一些，這樣形渣快一些。 5分鐘后薄渣分鐘后薄渣 即形成，即形成，成深黃色，成深黃色， (FeO)可達(dá)可達(dá)69%。在薄渣形成后，加入碳粉、硅粉，鋼液不會(huì)顯著地增硅、增碳，因?yàn)檫@些粉狀材料不會(huì)直接和鋼液接觸。電弧爐煉鋼 加預(yù)脫氧劑加預(yù)脫氧劑：當(dāng)薄渣形成后， 根據(jù)鋼種硅，錳的要求范圍加入硅錳合金、硅鈣合金、硅錳鋁合金，可按中限和100%收得率計(jì)算加入量， 與加鋁進(jìn)行預(yù)脫氧相比，經(jīng)濟(jì)有效。因?yàn)樵谶€原初期，渣和鋼液中氧含量很高，硅的脫氧能力足夠大。也可隨同稀薄渣料一同加入。 補(bǔ)加渣料補(bǔ)加渣料：在加入預(yù)脫氧劑的同時(shí)，或在加入預(yù)脫氧劑后立即補(bǔ)加石

49、灰、螢石，使之形成爐渣，最終達(dá)到總渣量46%的要求。渣料略大些對(duì)爐內(nèi)的脫氧和脫硫，尤其對(duì)鋼液混出時(shí)繼續(xù)脫氧和脫硫有利。 補(bǔ)加的渣料配比中的石灰量較大，易形成高堿度爐渣，此時(shí)應(yīng)推動(dòng)爐渣或采用吹氣攪拌或噴粉，易于快速形成脫氧良好的爐渣，并使預(yù)脫氧劑快速均勻的溶解，促進(jìn)各種形式的脫氧。 電弧爐煉鋼對(duì)爐渣脫氧對(duì)爐渣脫氧：待補(bǔ)加的渣料基本成渣以后(約35分鐘)即可向渣面上均勻的撒入碳粉還原(FeO)。加入碳粉量為1.53kg/t。緊閉爐門并密封電極孔，保持還原性氣氛，即保證爐內(nèi)為正壓力。這時(shí)產(chǎn)生的CO氣氛從爐門和電極孔的空隙向外冒，有強(qiáng)有力的火焰，這表明碳粉和爐渣與爐中的氧氣反應(yīng)較完全，也可同時(shí)補(bǔ)加碳粉

50、和硅粉，爐渣由褐色逐漸變?yōu)辄S白色(FeO)在0.50.8之間，因?yàn)樘挤鄣谋戎剌p，脫氧能力又比硅鐵粉(含75%硅)差，所以只用碳粉不能在短時(shí)間內(nèi)把渣中氧化鐵降低到0.5%以下，加入硅鐵粉總量為46kg/t，折合每噸鋼液加純硅34.5kgt。電弧爐煉鋼 生產(chǎn)實(shí)踐表明，有50的Si進(jìn)入鋼液，50%的硅用于脫氧。這項(xiàng)增Si量約為0.150.225%，考慮到預(yù)脫氧時(shí)的殘硅量亦不能大于0.27%(一般鋼種要求Si0.170.37%，出鋼過程和還會(huì)增加0.020.04的Si)，將這批硅鐵粉分23批加入，每批間隔57分鐘，加入每一小批硅粉時(shí)應(yīng)加入石灰，以保持爐渣的堿度在34之間，使?fàn)t渣有較高脫氧、脫硫能力，如

51、果保持堿度為3.5，石灰中含CaO85%時(shí)，每加入2kg硅鐵粉需加入石灰為6.2kg，有的鋼種可用鋁粉或石灰鋁粉(鉛粉外表一層石灰)以及硅鈣粉進(jìn)行脫氧，用這些強(qiáng)脫氧劑時(shí)SiO2 將被還原，所以要注意對(duì)鋼液中Si的控制。電弧爐煉鋼 在還原過程中加硅粉時(shí)要補(bǔ)加少量的碳粉，以保持爐內(nèi)的還原氣氛，并注意鋼液溫度，常測(cè)量，勤攪拌，促使溫度和化學(xué)成分均勻，再者是調(diào)整好堿度和合適的流動(dòng)性，較好的白渣在爐內(nèi)呈現(xiàn)均勻的小泡沫，用鋼棒沾出的渣厚約35毫米，冷卻后表面呈白色細(xì)泡沫狀，而且在675時(shí)2CaOSiO2)發(fā)生晶體轉(zhuǎn)變，體積增大，爐渣自動(dòng)粉化。 一般電弧爐還原期的白渣成分為：CaO：55%；SiO2：152

52、0%；Al2O3：23%，MgO10%；FeO0.5；MnO0.4；CaF2：53%。 電弧爐煉鋼 看脫氧看脫氧： 白渣操作的白渣保持時(shí)間一般為20分左右。(Fe)0.5，此時(shí)中碳鋼中0.01。取樣看鋼液在小模中收縮的情況：鋼樣中間下凹，表明低，鋼中氣體含量少。此種情況說明鋼液在凝固過程中碳氧不反應(yīng)。脫氧良好的鋼液中氫氮含量高時(shí)也上漲，遇到這種特殊情況時(shí)，可重氧化沸騰去氣。當(dāng)脫氧良好時(shí)，方可調(diào)整鋼液成分。電弧爐煉鋼調(diào)液鋼成分調(diào)液鋼成分：對(duì)于容易氧化的釩鐵、鋁鐵必須在脫氧良好的情況下加入，極易氧化的鐵合金如鈦鐵、鋁等在出鋼前58分鐘加入，硼鐵、稀土金屬在盛鋼桶中加入。將不易氧化的鐵合金如鎳、鎢鐵

53、、鉬鐵、錳鐵、鉻鐵早期加入；因鋼液中的氧(0.0010.005%左右)和爐渣的不穩(wěn)定氧化物也能使一些極易氧化的元素激烈氧化，所以易氧化元素加入時(shí)間盡量靠后，減少溶解的元素在鋼液中的停留時(shí)間，這樣可提高易氧化元素的收得率。 攪拌均勻，取樣分析鋼液成分12次，根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整鋼液成分。 調(diào)整鋼液溫度調(diào)整鋼液溫度 加熱調(diào)整鋼水溫度到出鋼溫度，此時(shí)升溫幅度不大，用插入熱電隅測(cè)定。電弧爐煉鋼 終脫氧終脫氧 （1）目的：鋼液深脫氧； 為出鋼鋼渣混沖時(shí)進(jìn)一步鋼渣界面脫氧和脫硫做準(zhǔn)備。 （2）條件：終脫氧前必須滿足三個(gè)條件：成分合格；溫度合適；渣流動(dòng)性好。 （3）操作：出鋼前5分鐘插鋁。低碳鋼的用鋁量為：0

54、.70.8kgt，中碳鋼0.50.6k gt，合金結(jié)構(gòu)鋼0.81.0kgt，要求粗晶粒的合金結(jié)構(gòu)鋼除外，高碳鋼0.30.4kgt，合金工具鋼約為0.5kgt，鋁的純度為98以上，有時(shí)也可在出鋼過程中加鋁或加入鋁鐵。 插鋁后要進(jìn)行攪拌，使A1盡快而均勻地溶解在鋼液內(nèi)深脫氧，防止鋼液凝固時(shí)產(chǎn)生CO氣泡。此時(shí)形成的A12O3多為細(xì)小分散的夾雜物，一部分在出鋼過程中被爐渣洗滌去除，另一部分和凝固時(shí)進(jìn)一步產(chǎn)生的可起到細(xì)化晶粒的作用，對(duì)結(jié)構(gòu)鋼有利。電弧爐煉鋼6.3.4.6出鋼當(dāng)滿足下述生產(chǎn)條件時(shí)方可出鋼。 成分：C、P、Si、Mn等元素符合要求；S可以高于鋼種要求（混出時(shí)脫硫率40%）；、Ti、易氧化元素

55、可在出鋼過程中在鋼包內(nèi)加入。2)爐渣：白渣出鋼，(FeO)10.5，流動(dòng)性良好。出鋼前5分鐘不得向渣中加碳粉、硅粉，以防止出鋼過程中增碳增硅。 3)溫度：符合出鋼溫度?？紤]到出鋼到澆鑄過程中的溫度損失，出鋼溫度應(yīng)比鋼的熔點(diǎn)高出100140。 由于氧化期末控制鋼液溫度大于出鋼溫度2030以上，所以扒渣后還原期的溫度控制，總的來說是保溫過程。若還原期大幅度升溫，則造成：鋼液吸氣嚴(yán)重、高溫電弧加重對(duì)爐襯的侵蝕及局部鋼水過熱。為此，應(yīng)避免還原期“后升溫”操作。 （4）出鋼槽：暢通、干凈。以減少二次氧化和降溫過多。電弧爐煉鋼出鋼過程雖然時(shí)間很短，但對(duì)于提高鋼液質(zhì)量，充分發(fā)揮爐渣的作用是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。出鋼

56、操作要做到出鋼操作要做到“大口、深沖、大口、深沖、渣渣-鋼混合鋼混合”。 在爐內(nèi)，爐渣和鋼液中的、并末達(dá)到平衡，應(yīng)在出調(diào)過程中繼續(xù)脫除，辦法是鋼渣混出或先出爐渣后出鋼液，使鋼液沖擊、破碎爐渣達(dá)到“乳化”的程度，出鋼時(shí)渣鋼界面比爐內(nèi)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的鋼渣界面大20多倍，加速了鋼渣間的化學(xué)反應(yīng)，粘附去除了鋼中夾雜物，并減少了二次氧化量。出鋼的高度和速度都是增加鋼渣界面反應(yīng)的因素。應(yīng)加深出鋼坑并要求有合適的出鋼速度，以利于提高鋼液質(zhì)量。一般出鋼高度約為3.5m左右。出鋼高度太高會(huì)將爐渣沖擊得太細(xì)，不易上浮，反而使鋼中球狀?yuàn)A雜物增加。爐內(nèi)（S）/S=1020，在鋼包中可達(dá)3050甚至更高，即使出鋼前爐內(nèi)鋼液

57、S在規(guī)格上限，出鋼后也可達(dá)到規(guī)格以內(nèi)。(FeO)0.5%，爐渣堿度在2.5以上流動(dòng)性良好時(shí)，出鋼過程的脫硫率一般為70一80。 爐渣被沖擊成細(xì)小的顆粒懸浮于鋼液，靠渣鋼間的比重差而上浮。尺寸(半徑)小的上浮得慢，因此出鋼后約有48分鐘的鎮(zhèn)靜時(shí)間，視出鋼溫度、鋼液成分和出鋼量大小和注溫而定。出鋼溫度低，沒有充分的鎮(zhèn)靜時(shí)間，鋼錠中殘存的夾雜物或渣粒較大，在操作中應(yīng)引起重視。如果出鋼后(同上條件)立即澆注，5分鐘澆注完畢，鋼中將始終存有半徑為0.025毫米以上的渣?；驃A雜物，對(duì)鋼質(zhì)影響很大。 從出鋼到開始澆注，爐渣成分、氧、氫、氮的含量都有變化，總的氧含量是降低的;由于爐渣溶解了大氣中的氮，鋼渣相混

58、，出鋼時(shí)鋼液中的N是升高的。電弧爐煉鋼 (2)電石法操作電石法操作。此種操作過程和白渣法操作相同，只是用電石渣脫除渣中不穩(wěn)定氧化物(Fe、Fe23、MnO)的氧。爐渣脫氧劑為碳粉，以后在爐渣中形成CaC2，含量由24(黑色)，消耗后變?yōu)?以下，呈白色爐渣，直至出鋼。這是考慮到含CaC2高的爐渣有使鋼中夾雜物增加的緣故。 扒除氧化渣后，加入薄渣料造薄渣，并加入要求的預(yù)脫氧劑，薄渣形成后，往渣面加入2.54.0kgt的碳粉(比白渣操作用的碳粉多)，為迅速形成電石渣，應(yīng)緊閉爐門，堵好電極孔，使用較大的功率，碳和渣aO反應(yīng)生成CaC2的反應(yīng)式如下： 3C十CaOCaC2十CO H+455.5kJmol

59、 CaC2 電弧爐煉鋼當(dāng)電石渣形成時(shí)，爐門冒出大量黑煙，形成的碳化鈣能溶于渣中，脫除爐渣中(Fe)和(SiO2)的氧，反應(yīng)如下： 3(FeO)十(CaC2)3Fe十(Ca)十2CO 3/2(Si2)十(CaC2)3/2Si+(Ca)+ 2CO 因?yàn)镃aC2還原Si2而使鋼液增硅，還原期中增硅約為0.050.1，生成電石需加入較多的碳粉，所以增碳比較高，約為0.030.1。 為了減少在爐內(nèi)造電石渣消耗的電能和熔煉時(shí)間，有的工廠直接用電石(35kgt)和少量的碳粉，保持了爐渣的特點(diǎn)并縮短了還原時(shí)間。 出鋼前要破壞電石渣(黑色爐渣)，使?fàn)t渣變白， 一般使(CaC2)0.5以減少沾污鋼液。電弧爐煉鋼

60、為了使電石渣能按時(shí)變?yōu)榘自?，除控制合適的碳粉及電石的用量，使用合理的電力制度外，要使電石渣中(CaC2)減少，應(yīng)打開爐門使渣與空氣接觸；降低溫度；向爐內(nèi)加入石灰、螢石和推渣等。 一般電石渣成分為：CaO5565，SiO21015，MgO810，F(xiàn)eO0.5A12O2；23， CaF2 810，CaC225，CaS1.5,含CaC2 24%稱強(qiáng)電石渣， l一2為弱電石渣，強(qiáng)電石渣在冷卻后是無光澤的黑色爐渣，斷面有白色條紋，浸水后有電石味，放出乙炔氣(2H2)，反應(yīng)如下： CaC2十22Ca(OH)2十22 電弧爐煉鋼 白渣法與電石渣法操作的優(yōu)缺點(diǎn)： 電石渣的脫氧、脫硫能力大一些，但它容易使鋼液增