電爐煉鋼課件(典型鋼種冶煉)

1、第二篇 電弧爐煉鋼、流渣吹氧脫碳加渣料 吹氧、流渣扒渣插鋁測(cè)溫加還原劑1加還原劑2取樣分析 1）爐料熔化過(guò)程及供電）爐料熔化過(guò)程及供電 裝料完畢即可通電熔化。爐料熔化過(guò)裝料完畢即可通電熔化。爐料熔化過(guò)程圖，基本可分為四個(gè)階段。程圖，基本可分為四個(gè)階段。 爐料熔化過(guò)程與操作爐料熔化過(guò)程與操作熔化過(guò)程熔化過(guò)程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

2、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 金屬料（固金屬料（固/液體）升溫曲線液體）升溫曲線電爐典型鋼種冶煉電爐典型鋼種冶煉一一.滾珠軸承鋼的冶煉。滾珠軸承鋼的冶煉。1.滾珠軸承鋼用途及分類滾珠軸承鋼用途及分類.（1）滾動(dòng)軸承用途：）滾動(dòng)軸承用途：主要用來(lái)制造滾動(dòng)軸承的滾珠、滾柱、滾筒、滾針、及內(nèi)外套圈，少部分用來(lái)制造油泵、油嘴及其他工具等。（2）滾珠軸承鋼分類）滾珠軸承鋼分類根據(jù)化學(xué)成分和特性我們把軸承分為五類(見(jiàn)(表1-1):表（1-1）鋼鋼 類類鋼鋼 號(hào)號(hào)高碳鉻高碳鉻軸承鋼GCr9

3、、GCr15、GCr15SiMn無(wú)鉻無(wú)鉻軸承鋼GSiMnV、GSiMnMoV、GMnMoV滲碳滲碳軸承鋼20Cr2Ni4A、20Cr2Mn2SiMoA不銹不銹軸承鋼9Cr18Mo、70Mn15Cr2A、13WMoV中高溫中高溫軸承鋼GCrSiWV（中）、Cr4Mo4V、Cr14Mo4V（高）2.軸承鋼中的化學(xué)成分和主要合金元素的影響軸承鋼中的化學(xué)成分和主要合金元素的影響2.1軸承鋼中化學(xué)成分 表（1-2）（%）項(xiàng)目CMnSiCrSPNiCuGCr61.05/1.150.20/0.40.15/0.350.40-0.700.020.0270.300.25GCr91.00/1.100.2/0.400

4、.15/0.350.90-1.200.020.0270.300.25GCr9SiMn1.00/1.100.9/1.200.40/0.700.90-1.200.020.0270.300.25GCr150.95/1.050.2/0.400.15/0.351.30-1.650.020.0270.300.25GCr15SiMn0.95-1.050.9/1.200.45/0.651.30-1.650.020.0270.300.252.2軸承鋼中主要元素的作用。軸承鋼中主要元素的作用。（1）碳（）碳（0.90-1.20%）一般說(shuō)來(lái)，含碳0.50-0.60%的馬氏體基體上分布6%-8%過(guò)剩碳化物時(shí)，軸承的強(qiáng)

5、度、硬度、抗疲勞性、強(qiáng)度、硬度、抗疲勞性、耐磨性耐磨性都較好；含碳量過(guò)少，過(guò)剩碳化物少，耐磨性耐磨性差差；含碳量高，增加鋼的脆性增加鋼的脆性，引起嚴(yán)重的碳化物偏析，影響軸承使用壽命。（2）錳）錳 錳加入軸承鋼中，可部分溶于鐵素體,增加鐵素體的強(qiáng)度和硬度。強(qiáng)度和硬度。 錳能提高鋼的淬透性鋼的淬透性。 當(dāng)錳達(dá)到1.00-1.20%時(shí)，強(qiáng)度提高強(qiáng)度提高，塑性不受影塑性不受影響。響。(3)硅硅鋼中含有硅,能提高鋁的脫氧能力鋁的脫氧能力。硅在鋼中形成碳化物，能提高固溶體的強(qiáng)度固溶體的強(qiáng)度。鋼中含有適量的硅能提高彈性極限、屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。彈性極限、屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。（4）鉻）鉻鉻能保證鋼的硬度、強(qiáng)度

6、、耐磨度及抗疲勞性能；鉻能保證鋼的硬度、強(qiáng)度、耐磨度及抗疲勞性能；因?yàn)殂t是碳化物的形成元素之一，在含碳1%的過(guò)共析鋼中，形成含鉻合金滲碳體（鉻合金滲碳體（Fe，Cr）3C，他在退火時(shí)比較穩(wěn)定，不易積聚長(zhǎng)大，碳化物顆粒比較細(xì)小、均勻顆粒比較細(xì)小、均勻。鉻的加入，使鋼具有較高的淬透性。較高的淬透性。能提高軸承鋼的抗腐蝕性能。能提高軸承鋼的抗腐蝕性能。3.軸承鋼冶煉工藝軸承鋼冶煉工藝 （以GCr15SiMn為例，總鋼水量以32t計(jì)） GCr15SiMn鋼中化學(xué)成分（鋼中化學(xué)成分（%）表（表（1-3）項(xiàng)目項(xiàng)目CMnSiCrSPNiCuGCr15SiMn0.95/1.050.90/1.200.45-0.

7、651.30/1.650.020.0270.300.253.1 冶煉前準(zhǔn)備。冶煉前準(zhǔn)備。（1）軸承鋼安排在EAF中期爐齡的爐內(nèi)冶煉。（2）爐體、設(shè)備良好，無(wú)漏水現(xiàn)象。（3）出鋼槽、鋼包、鐵合金、輔助材料均必須清潔干燥，爐蓋不漏水。3.2 配料配料 EAF爐冶煉，配用少銹的碳素鋼和低硫磷生鐵（不得配用帽口切頭）；生鐵配用量30%，配碳量不足可用碎電極補(bǔ)充。 配料成分要求：碳：1.40-1.60%，磷0.035%。3.3 熔化期熔化期（1） 吹氧助熔：送電30分鐘，爐料發(fā)紅，形成熔池，開(kāi)始合理吹氧助熔，但不準(zhǔn)埋吹氧管吹氧 。（3）目的： 提前造渣，早期去磷，減輕氧化期脫磷負(fù)擔(dān) 。（3）爐料熔畢，溫

8、度大于1560，開(kāi)始取樣；熔清成分（%）表（1-4）元素CMnSiCrPSNiCuGCr15SiMn1.15 0.15 0.05 0.10 0.03 0.025 0.030.023.4 氧化期氧化期（1）氧化溫度在1580以上，不準(zhǔn)帶料氧化；（2）采用氧氣、礦石綜合脫氧；（3） 保證脫碳量在0.30-0.45%，脫碳速度 0.01%/min；（4）從加礦脫碳到化渣時(shí)間不少于30分鐘，確保在高溫下氧化脫碳沸騰激烈、持續(xù)，在熔池各部位均勻進(jìn)行；（5）純沸騰時(shí)間保持7-10min，并調(diào)節(jié)錳至0.25%；（6）扒渣條件：c在0.80%左右，p0.010%，溫度：1580-1600。3.5 還原期還原期

9、（1）稀薄渣量2-3%，渣料配比：石灰15-20kg/t，螢石4-5kg/t，硅石3-4kg/t；（2）稀薄渣下插鋁1kg/t預(yù)脫氧，用SiC粉還原，在滿足脫硫的前提下，最終用少量的螢石、硅石將爐渣的堿度調(diào)整到R=1.5-2.0左右，出鋼前爐渣活躍；（3） 加合金，確?；瘜W(xué)成分進(jìn)入中下限； Si-Mn加入量計(jì)算：加入量計(jì)算：32*103*（0.95%-0.25%）/（0.95*0.66）=357（kg），同時(shí)增硅為：357*7%*0.95/32*103=0.07%；H-Cr加入量計(jì)算：加入量計(jì)算： 32*103*（1.35%-0.10%）/（0.95*0.67）=628（kg），同時(shí)增碳為：6

10、28*7%*0.95/32*103=0.13%；（4） 通電約10分鐘后，合金全熔；（5）出鋼溫度控制在1580左右， 出鋼時(shí)要求鋼渣混充;4. LF精煉（精煉（P170）（1）座包、吹氬、加精煉渣、下電極加熱化渣、測(cè)溫、取樣；（2）加小石灰、精煉渣等，繼續(xù)造渣進(jìn)行脫硫反應(yīng)，輔加硅鐵粉、炭粉還原，保持爐內(nèi)的還原氣氛，保持白渣。（3）根據(jù)表（1-5）成分，微調(diào)合金成分；Fe-Si加入量：32*103*0.40%/（0.75*0.95）=180（Kg）；（4）在合金加入后，加熱、吹氬5min左右，待成分均勻后，進(jìn)行測(cè)溫、取樣（見(jiàn)表（1-6）； LF第一個(gè)成分樣（%）表（1-5）元素CMnSiCrP

11、SNiCuGCr15SiMn0.940.960.081.350.0080.0170.030.02（5）采用”EAF+LF+VD“三聯(lián)式煉鋼工藝時(shí)，須繼續(xù)電極加熱，當(dāng)溫度在16001620，即可以吊包至真空位；LF取的第二個(gè)成品樣表（1-6）元素CMnSiCrPSNiCuGCr15SiMn0.97 0.96 0.46 1.350.0080.0130.030.025.VD真空（1）鋼包入真空位，進(jìn)行抽真空，一般5分鐘真空度達(dá)67Pa，真空保持不小于15分鐘；（2）停泵、破空，軟吹氬大于3分鐘；（3）停氬，定H 2.0ppm、O 10PPm；（4）測(cè)溫：T1510時(shí)進(jìn)行澆注；否則回LF繼續(xù)升溫；二二

12、.合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉1.合金結(jié)構(gòu)鋼的簡(jiǎn)述（1）合金結(jié)構(gòu)鋼中主要元素：碳、硅、錳、鉻、鎳、釩、鉬、鎢、鋁、鈦、硼等；（2）合金結(jié)構(gòu)鋼用途；機(jī)械制造用鋼和建筑用機(jī)械制造用鋼和建筑用鋼鋼；制造制造各種機(jī)械零件、汽車、拖拉機(jī)、航空、造船及建筑部門(mén)用來(lái)制造承受各種載荷的構(gòu)件；2.含鈦、鋁、硼合金結(jié)構(gòu)鋼含鈦、鋁、硼合金結(jié)構(gòu)鋼2.1 20CrMnTi、50BA、38CrMoAl的化學(xué)成分和各種元素的作用。20CrMnTi、50BA、38CrMoAl的化學(xué)成分(%)表（2-1）項(xiàng)目CSiMnPSCrTiNiCu20CrMnTi0.17/0.250.20/0.400.80/1.100.0401.0

13、0/1.300.06/0.120.350.30項(xiàng)目CSiMnPSBTiCr Ni40MnB0.37/0.440.20/0.401.10/1.400.040.040.001/0.00350.050.35項(xiàng)目CSiMnP SCrMoAlCu Ni38CrMoAl0.35/0.420.20/0.420.30/0.600.0351.35/1.650.15/0.250.70/1.100.30各元素的作用如下:(1)C:合金結(jié)構(gòu)鋼含碳量一般小于0.55%;滲碳鋼:含碳在0.25%以下,使用前經(jīng)滲碳和淬火處理;調(diào)質(zhì)鋼:含碳量0.25-0.55%,使用前經(jīng)淬火和高溫回火處理;(2)Si:硅常以Fe-Si形式加

14、入鋼中作為脫氧劑;當(dāng)硅大于0.40%,能提高鋼的強(qiáng)度和硬度,但降低了鋼的韌性;(3)Mn:通常為了脫氧和減弱硫的有害作用；錳能與鐵素體形成固溶體，提高鋼的強(qiáng)度和淬透性；當(dāng)錳含量大于1.5%，降低鋼的塑性和韌性，增加回火脆性；（4）B：結(jié)構(gòu)鋼中含量在0.005%以下，增加鋼的淬透性；當(dāng)鋼中B0.007%,容易發(fā)生熱脆;（5）Ti：Ti是良好的dO、去氣、固N(yùn)的元素；碳化鈦，穩(wěn)定、細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)度；（6）Cr：鉻能保證鋼的硬度、強(qiáng)度、耐磨度及抗疲勞性能；使鋼具有較高的淬透性；能提高軸承鋼的抗腐蝕性能。（7）Mo：能提高鋼的強(qiáng)度、淬透性、回火穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)度；消除鋼的回火脆性；（8）Al：脫氧

15、劑和固N(yùn)劑，能細(xì)化晶粒；在結(jié)構(gòu)鋼中，Al1.1%時(shí)，含鋁鋼滲氮后，提高鋼的硬度和疲勞強(qiáng)度，改善鋼的耐磨性；3. 合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉（以20CrMnTi、50BA、38CrMoAl為例，假設(shè)總鋼水量為32t）3.1 冶煉前準(zhǔn)備冶煉前準(zhǔn)備（1）爐料必須清潔、干燥；（2）爐體、設(shè)備良好，無(wú)漏水現(xiàn)象；（3）出鋼槽、鋼包、錠模、鐵合金、輔助材料(礦石、螢石等)均必須清潔干燥；3.2 配配 料料（1）碳成分的配制： 右表（2-3）鋼種配碳量(%)20CrMnTi0.60-0.7040MnB0.85-0.9538CrMoAl0.85-0.95（2）爐料由少銹廢鋼、碳素切頭及低磷、硫生鐵組成。配

16、料中：P、S0.80%；3.3 氧化期氧化期（1）冶煉38CrMoAl，熔化末期，調(diào)整Mo成分；需Fe-Mo量：0.17%*32*103/（58%*95%）=99（kg）（2）爐料全熔，溫度大于1580，進(jìn)入氧化期；（3） C 0.30%，脫碳速度大于0.01%/min；（4）高溫均勻沸騰、自動(dòng)流渣、能充分脫磷、去氣、去除夾雜；（5）氧化末期凈沸騰10分鐘，執(zhí)行錳制度Mn=0.20%；（6）氧化末期碳、磷、硅控制： 表（2-4）(7)氧化末期，冶煉38CrMoAl，扒渣T1600；鋼種C(%)P(%)Si（%）20CrMnTi0.05-0.120.0150.1040MnB0.25-0.320.

17、0200.1038CrMoAl0.25-0.300.0120.103.4 還原期還原期（1）還原期先欲插鋁0.5Kg/t；（2）稀薄渣量2-3%，渣料配比：石灰15-20kg/t，螢石4-5kg/t，硅石3-4kg/t；（3）用碳粉、碳硅粉(4Kg/t)進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，還原期要保持流動(dòng)性良好的黃白渣；（4）錳、鉻成分調(diào)節(jié)：錳、鉻合金加入鋼中調(diào)節(jié)鋼中所需鉻、錳的成分；要求：20CrMnTi中成分Cr中下限、Mn中上限； 4MnB中Mn成分按中上限調(diào)節(jié)；（5）待合金全熔，溫度T1580，初煉爐即可出鋼；4.LF、VD精煉精煉（1）LF工位座包、吹氬、加精煉渣、下電極加熱化渣、測(cè)溫、取樣；（2）加小石

18、灰、精煉渣等，繼續(xù)造渣進(jìn)行脫硫反應(yīng)，輔加炭粉、硅粉（還原，保持爐內(nèi)的還原氣氛，保持白渣。（3）在出站前5-10進(jìn)行成分調(diào)節(jié)：A. 鋁、鈦、硼成分的調(diào)節(jié)表（2-5）20CrMnTiTi：先插鋁0.8Kg/t，出站前5-10分，T=1600-1620，再加鈦鐵，回收率40-60%；40MnB插鋁1.2Kg/t 攪拌加鈦鐵0.06-0.08%出攪拌加硼鐵，按100%回收率配到0.005%；38CrMoAl加鋁錠，回收率70-85%，且用鋁粉還原；B. 碳、硅成分調(diào)節(jié)要求：鋼中Si成分控制在下限，C控制在規(guī)格中下限；（4）喂鋁線0.4kg/t，喂線后吹氬2.5min；（5）出站吊包溫度的控制：20Cr

19、MnTi： T=1600-163040MnB、38CrMoAl：T=1580-1600（ 38CrMoAl要求溫度走上限）（6）若要經(jīng)VD抽真空，吊包溫度在原來(lái)基礎(chǔ)上加上80-100；（7）經(jīng)VD鋼種，為了提高合金鋁、鈦、硼的回收率，成分可在抽完真空后，回LF調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)要求見(jiàn)表（2-5）。鋼的爐外精煉v1。爐外精煉的定義：v2。爐外精煉的主要優(yōu)點(diǎn)：v3。爐外精煉的手段與內(nèi)容主要有： 真空處理；吹惰性氣體；加入渣料、脫氧劑與合金元素以及它們的組合。 方法分類：真空精煉法；非真空精煉法；噴射冶金及合金元素特殊添加法。一、鋼液真空處理v真空處理的作用：脫氧、去氣和去非金屬夾雜v真空處理方法：液面脫氣法、滴流脫氣法、循環(huán)脫氣法（RH法）和提升脫氣法（DH法）。 二、鋼包吹氬v氬氣吹入鋼水，在鋼水中形成大量細(xì)小氣泡