電爐操作規(guī)程

電爐煉鋼，重要是指電弧爐煉鋼，是現(xiàn)在國內外生產特殊鋼的重要辦法。現(xiàn)在，世界上90%以上的電爐鋼是電弧爐生產的，尚有少量電爐鋼是由感應爐、電渣爐等生產的。普通所說的電弧爐，是指堿性電弧爐。電弧爐重要是運用電極與爐料之間放電產生電弧發(fā)出的熱量來煉鋼。其優(yōu)點是：〔1〕熱效率高，廢氣帶走的熱量相對較少，其熱效率可達65%以上?！?〕溫度高，電弧區(qū)溫度高達3000℃以上，能夠快速熔化多個爐料。〔3〕溫度容易調節(jié)和控制，能夠滿足冶煉不同鋼種的規(guī)定?！?〕爐內氛圍能夠控制，可去磷、硫，還可脫氧?！?〕設備簡樸，占地少，投資省。

第一節(jié)

冶煉辦法的分類

根據(jù)爐料的入爐狀態(tài)分，有熱裝和冷裝兩種。熱裝沒有熔化期，冶煉時間短，生產率高，但需轉爐或其它形式的混鐵爐配合；冷裝重要使用固體鋼鐵料或海綿鐵等。根據(jù)冶煉過程中的造渣次數(shù)分，有單渣法和雙渣法。根據(jù)冶煉過程中用氧與不用氧來分，有氧化法和不氧化法。氧化法多采用雙渣冶煉，但也有采用單渣冶煉的，如電爐鋼的快速冶煉而不氧化法均采用單渣冶煉另外尚有返回吹氧法根據(jù)氧化期供氧方式的不同有礦石氧化法、氧氣氧化法和礦、氧綜合氧化法及氬氧混吹法。

冶煉辦法確實定重要取決于爐料的構成以及對成品鋼的質量規(guī)定，下面我們扼要介紹幾個冶煉辦法：

(1)氧化法。氧化法冶煉的特點是有氧化期，在冶煉過程中采用氧化劑用來氧化鋼液中的Si、Mn、P等超規(guī)格的元素及其它雜質。因此，該法雖是采用粗料卻能冶煉出高級優(yōu)質鋼，因此應用極為廣泛。缺點是冶煉時間長，易氧化元素燒損大。

(2)不氧化法。不氧化法冶煉的特點是沒有氧化期，普通全用精料，如本鋼種或類似本鋼種返回廢鋼以及軟鋼等，規(guī)定磷及其它雜質含量越低越好，配入的合金元素含量應進入或靠近于成品鋼規(guī)格的中限或下限。不氧化法冶煉可回收大量貴重疊金元素和縮短冶煉時間。在缺少本鋼種或類似本鋼種返回廢鋼時，爐料中可配入鐵合金，這種冶煉辦法又叫做裝入法，用“入〞字表達，多用于冶煉高合金鋼等鋼種上。

不氧化法冶煉如果不采用其它有效方法相配合那么成品鋼中的氫氮含量容易偏高為了消除這種缺點，從而出現(xiàn)了返回吹氧法。

(3)返回吹氧法。返回吹氧法簡稱返吹法，用“返〞字表達。該法重要使用返回廢鋼并在冶煉過程中用氧氣進行稍許的氧化沸騰，既可有助于回收貴重的合金元素，又能減少鋼中氫、氮及其它雜質的含量。因此，該法多用于冶煉鉻鎳鎢或鉻鎳不銹鋼等鋼種。

(4)氬氧混吹法。爐料全熔后，按比例將混合好的氬、氧氣體從爐門或從爐底吹入，即相稱于一臺電爐又帶一臺AOD精煉爐。該法重要用于不銹鋼的冶煉上，特點是鉻的回收率高，本錢低，操作靈活簡便，且鋼的質量好。

第二節(jié)

配

料

配料的首要任務是確保冶煉的順利進行。科學的配料既要精確，又要合理地使用鋼鐵料，同時還要確?？s短冶煉時間、節(jié)省合金材料并減少金屬及其它輔助材料的消耗。

一、對配料的根本規(guī)定

1．精確配料

普通是根據(jù)冶煉的鋼種、設備條件、現(xiàn)有的原材料和不同的冶煉辦法進行配料。配料的精確性涉及爐料重量及配料成分兩個方面。配料重量不準，容易造成冶煉過程化學成分控制不當或造成鋼錠缺支短尺廢品，也可能出現(xiàn)過量的注余增加消耗。爐料化學成分派得不準，會給冶煉操作帶來極大的困難，嚴重時將使冶煉無法進行。以氧化法冶煉為例，如配碳量過高，會增加礦石用量或延長用氧時間；配碳量過低，熔清后勢必進行增碳；配入不氧化元素的含量如果高于冶煉鋼種的規(guī)格，需參加其它金屬料撤掉多出的含量或進行改鋼解決，既延長了冶煉時間，減少了爐襯的使用壽命，增加了多個原材料的消耗，又影響鋼的質量，如果配得過高而又無其它鋼種可更改時，只有終止冶煉。為了杜絕以上狀況的發(fā)生，配料前掌握有關鋼鐵料及鐵合金的化學成分是十分必要的。事實上，影響配料精確性的因素較多，除與方案、計算及計量有關外，還與收得率、爐體狀況、鋼鐵料及鐵合金的科學管理、裝料工和煉鋼工的操作水平等有關。2．鋼鐵料的使用原那么鋼鐵料的使用原那么重要應考慮冶煉辦法、裝料辦法、鋼種的化學成分以及產品對質量的規(guī)定等。根據(jù)冶煉辦法的不同特點使用鋼鐵料，鋼鐵料的化學成分必須符合冶煉鋼種的需要。氧化法有較好的脫磷、去氣、除夾雜的能力，應多使用普通的粗料；返吹法和不氧化法因脫磷、去氣、除夾雜能力不強，但能回收貴重的合金元素，因此應盡量使用優(yōu)質的返回精料。由于對軸承鋼、曲軸鋼以及高原則的構造鋼等的質量與使用性能規(guī)定較高，無論采用何種辦法冶煉，最佳多用某些精料。另外，在配料時，還應預先掌握鋼鐵料的塊度和單位體積重量。普通爐料中應配入大塊料30％～40％、中塊料40％～50％、小塊料或輕薄鐵15％～25％。固然，料源不好或采用爐外精煉時，輕薄雜鐵也可多配。人工裝料時，鋼鐵料的塊度及重量必須與爐門的尺寸和人力相適應，輕薄料也不適宜過多，以免延長裝料時間。爐頂機械裝料時，由于采用機械設備且能充足運用熔煉室空間，可使用較大的重料及較多的輕薄料。

表l2-1常見鋼種的密度系數(shù)

二、配料計算公式1．爐料成分的配定原那么配料過程中，爐料化學成分的配定重要考慮鋼種規(guī)格成分、冶煉辦法、元素特性及工藝的具體規(guī)定等。具體為：(1)碳的配定。爐料中碳的配定重要考慮鋼種規(guī)格成分、熔化期碳的燒損及氧化期的脫碳量，還應考慮復原期補加合金和造渣制度對鋼液的增碳。熔化期碳元素的燒損與助熔方式有關可根據(jù)實際生產的具體條件總結固有規(guī)律普通波動在060％左右氧化期的脫碳量應根據(jù)工藝的具體規(guī)定而定，對于新爐時的第一爐，脫碳量應不不大于0．40％。不氧化法碳的配定應確保全熔碳位于鋼種規(guī)格規(guī)定的下限附近。(2)硅的配定。在普通狀況下，氧化法冶煉鋼鐵料的硅重要是由生鐵和廢鋼帶入，全熔后的硅不應不不大于0．30％，以免延緩熔池的沸騰時間。返吹法冶煉為了提高合金元素的收得率根據(jù)工藝規(guī)定可配入硅廢鋼或硅鐵但也不適宜超出10％以上對于特殊狀況也可不配。(3)錳的配定。用氧化法冶煉的鋼種，如錳的規(guī)格含量較高，配料時普通不予以考慮；如錳的規(guī)格含量較低，配料時應嚴格控制，盡量避免煉鋼工進行脫錳操作。對于某些用途重要的鋼種，為了使鋼中的非金屬夾雜物能夠充足上浮，熔清后鋼液中的錳含量不應低于020％但也不適宜過高以免影響熔池的沸騰及脫磷由于不氧化法或返吹法冶煉脫錳操作困難，因此配錳量不得超出鋼種規(guī)格的中限。高速鋼中錳影響鋼的晶粒度，配入量應越低越好。

(4)鉻的配定用氧化法冶煉的鋼種鋼中的鉻含量應盡量的低冶煉高鉻鋼時配鉻量不氧化法按出鋼量的中下限控制，返吹法那么低于下限。

(5)鎳、鉬元素的配定。鋼中鎳、鉬含量較高時，鎳、鉬含量按鋼種規(guī)格的中下限配入并同爐料一起裝爐冶煉無鎳鋼時鋼鐵料中的鎳含量應低于該鋼種規(guī)定的剩余成分高速鋼中的鎳對硬度有害無利，因此規(guī)定剩余含量越低越好。

(6)鎢的配定。鎢是弱復原劑，在鋼的冶煉過程中，因用氧方式的不同而有不同的損失。礦石法冶煉，任何鋼種均不人為配鎢，且規(guī)定剩余鎢越低越好。不氧化法和返吹法冶煉時，應按鋼種規(guī)格含量的中下限配入，并同爐料一起裝爐。許多鎢鋼中的鉬在成分上可替代局部鎢，配料過程中應嚴加注意。

(7)刷鍋鋼種爐料成分的配定原那么。在電爐煉鋼車間，在冶煉含Cr、Ni、M0、W或Mn等高合金鋼結束后，接著需冶煉l～2爐含同種元素含量對應較低的合金鋼，對上一爐使用的爐襯和鋼包進行清洗，這樣的鋼種被稱為刷鍋鋼種。刷鍋鋼種如采用返吹法冶煉，被刷元素的含量應低于該鋼種規(guī)格下限的020％～050％如用氧化法冶煉被刷元素的含量還要低某些。另外，出鋼溫度越高的鋼種，被刷元素的含量應配得越低。

(8)磷、硫的配定。除磷、硫鋼外，普通鋼中的磷、硫含量均是配得越低越好，但顧及鋼鐵料的實際狀況，在配料過程中，磷、硫含量的配定不大于工藝或規(guī)程規(guī)定所允許的值即可。

(9)鋁、鈦的配定。在電爐鋼冶煉中，除鎳基合金外，鋁、鈦元素的燒損均較大，因此無論采用何種辦法冶煉，普通都不人為配入。(10)銅的配定。在鋼的冶煉過程中，銅無法去除，且鋼中的銅在氧化氛圍中加熱時存在著選擇性的氧化，影響鋼的熱加工質量，因此普通鋼中的銅含量應配得越低越好，而銅鋼中的銅多隨用隨加。

2．配料計算公式

出鋼量

出鋼量=產量+湯道量+中注管鋼量+注余量

產量=原則鋼錠(鋼坯)單重×支數(shù)×相對密度系數(shù)

湯道量=原則湯道單重×根數(shù)×相對密度系數(shù)

中注管鋼量=原則中注管單重×根數(shù)×相對密度系數(shù)

注余量是澆注帽口充填后的剩余鋼水量普通為出鋼量的05％～l5％對于容量小澆注盤數(shù)多、生產小錠時，取上限值；反之取下限值。配料過程中不可不考慮鋼的相對密度系數(shù)。

裝入量爐料綜合收得率是根據(jù)爐料中雜質和元素燒損的總量而擬定的燒損越大配比越高綜合收得率越低。

爐料綜合收得率=∑多個鋼鐵料配料比×多個鋼鐵料收得率+∑多個鐵合金參加比例×多個鐵合金收得率鋼鐵料的收得率普通分為三級。一級鋼鐵料的收得率按98％考慮，重要涉及返回廢鋼、軟鋼、平鋼、洗爐鋼、鍛頭、生鐵以及中間合余料等，這級鋼鐵料外表無銹或少銹。二級鋼鐵料的收得率按94％考慮，重要涉及低質鋼、鐵路建筑廢器材、彈簧鋼、車輪等。三級鋼鐵料的收得率波動較大普通按85％～90％考慮重要涉及輕薄雜鐵鏈板渣鋼鐵等，這級鋼鐵料外表銹蝕嚴重，灰塵雜質較多。對于新爐襯(第一爐)，因鎂質耐火材料吸附鐵的能力較強，鋼鐵料的收得率更低，普通還需多配裝入量的l％左右。配料量配料量=裝入量—鐵合金總補加量—礦石進鐵量礦石進鐵量=礦石參加量×礦石含鐵量×鐵的收得率礦石的參加量普通按出鋼量的4%算，如果鐵合金的總補加量較大，需在出鋼量中扣除鐵合金的總補加量然后再計算礦石進鐵量礦石中的鐵含量約為50％～60％鐵的收得率按80％考慮，非氧化法冶煉因不用礦石，故無此項。多個材料配料量多個材料配料量=配料量×多個材料配料比

三、配料計算舉例

例1

用礦石氧化法冶煉38CrMoAl鋼，澆注一盤3.2t鋼錠6支，每根湯道重20kg，中注管鋼重l20kg，注余重l50kg，其它條件以下：

爐中剩余錳量為0．10％，剩余鉻量為0．15％，剩余鉬量為0．01％。

控制規(guī)格成分：C0．38％、Mn0．45％、Crl．55％、M00．20％、Al0．90％。

鉻鐵含鉻量為65％收得率為96％錳鐵含錳量為60％收得率為98％鉬鐵含鉬量為70％，收得率為98％；鋁錠含鋁量為98％，收得率為75％。

C生為400％C返為030％C雜為010％爐料綜合收得率為96％38CrMoAl的相對密度系數(shù)為09872礦石的鐵含量為60％當配碳量為080％時求配料量和配料構成?

解：(1)出鋼量=(3200×6+20×6+120+150)×0.9872=19339.25(kg)(2)(kg)(3)配料量：(kg)(kg)(kg)(kg)鐵合金總補加量=115．11+433．89+53．56+236．81=839.37(kg)礦石進鐵量=(19339.25-839.37)×4％×60％×80％=355．20(kg)．配料量=5．O5-839.37—355.20=18950.48(kg)

(4)配料構成：

令雜鐵配比為20％，那么：

雜鐵配入量=l8950.48×20％=3790.10(kg)

=2765.5(kg)返回廢鋼配入量=l8950.48-3790.10-2765.75=12394.63(kg)

第三節(jié)

裝料辦法及操作

裝料操作是電爐冶煉過程中重要的一環(huán)它對爐料的熔化合金元素的燒損以及爐襯的使用壽命等都有很大的影響。

一、裝料辦法電爐煉鋼最常見的是冷裝料，而冷裝按鋼鐵料的入爐方式不同可分為人工裝料和機械裝料；機械裝料因采用設備不同又分為料槽、料斗、料筐裝料等多個?，F(xiàn)在，廣泛采用的還是料筐頂裝料。其裝料過程是將爐料按一定規(guī)定裝在用鐵鏈銷住底部的料筐中裝料時先抬起爐蓋并將其旋轉到爐子的后側或將爐體開出然后再用天車將料筐從爐頂?shù)跞霠t內，而后拉開銷子卸料入爐。

人工裝料多用于公稱容量不大于3t的電爐缺點是裝料時間長生產率低熱量損失大電能消耗高，勞動強度大且爐料的塊度和單重受爐門尺寸及人的體力限制。料槽或料斗裝料雖能減輕勞動強度能彌補人工裝料的某些缺點但裝料時間仍較長且易剮碰爐門。料筐頂裝料是現(xiàn)在最抱負的裝料辦法，爐料入爐速度快，只需3～5min就可完畢熱量損失小節(jié)省電能能提高爐襯的使用壽命還能充足運用熔煉室的空間另外，料筐中的料可在原料跨間或貯料場上提前裝好，時間充裕、布料合理，裝入爐內的爐料仍能保持它在料筐中的布料位置，如爐料質量好，一次即可完畢裝料。

二、對裝料的規(guī)定為了縮短時間，確保合金元素的收得率，減少電耗和提高爐襯的使用壽命，裝料時規(guī)定做到：精確無誤、快速入爐、裝得致密、布料合理。操作時應注意下列幾點：

(1)避免錯裝。首先是原料工段裝料時，要嚴格按配料單進行裝料，嚴禁裝錯爐料；另一方面是爐前吊筐時要認真檢查隨料筐單的爐號冶煉鋼種及冶煉辦法等與爐前的生產方案單與否相符，避免吊錯料筐。

(2)快速裝料。剛出完鋼時，爐膛溫度高達1500℃以上，但此時散熱很快，幾分鐘內便可降到800℃下列。因此應預先做好裝料前的準備工作，進行必要的補爐之后快速將爐料裝入爐內，方便充足運用爐內的余熱，這對于加速爐料熔化、減少電耗等有很大意義。

(3)合理布料。合理布料涉及下列兩方面的含義：

首先多個爐料的搭配要合理裝入爐內的爐料要足夠密實以確保一次裝完同時增加爐料的導電性，以加速熔化。為此，必須大、中、小料合理搭配。普通料塊重量不大于lOkg的為小料，l0～25kg的為中料，不不大于50kg而不大于爐料總重五十分之一的為大料。根據(jù)生產經驗，合理的配比是小料占l5％～20％，中料占40％～50％，大料占40％。

另一方面多個爐料的分布要合理根據(jù)電爐內溫度分布的特點多個爐料在爐內亦即筐內的合理位置是底部裝某些小料用量為小料總量的二分之一以緩沖裝料時對爐底的沖擊同時有助于盡早在爐底形成熔池然后在料筐的下部中心裝全部大料此處溫度高有助于大料的熔化同時還可避免電極在爐底尚未積存足夠深的鋼液前降至爐底而燒壞爐襯在大料之間填充小料以確保爐料密實中型爐料裝在大料的上面及四周最上面放上剩余的小料方便送電后電極能很“穿井埋弧于爐料之中減輕電弧對爐蓋的熱輻射如果爐料中配有生鐵應裝在大料的上面或電極下面方便運用它的滲碳作用減少大料的熔點加速其熔化假設爐料中配有合金熔點高的鎢鐵鉬鐵等應裝在電弧周邊的高溫區(qū)但不能在電弧的正下方高溫下易揮發(fā)的鐵合金如錳鐵鎳板等應裝在高溫區(qū)以外即靠近爐坡處以減少其揮發(fā)損失容易增碳的鉻鐵合金也不要直接放在電極下面。

(4)保護爐襯。裝料時，還應盡量減輕爐料對爐襯的損害。為此，裝料前，在爐底上先鋪一層為爐料重量l5％～20％的石灰以緩和爐料的沖擊同時爐底鋪石灰還能夠提前造渣有助于早期去磷加速升溫和鋼液的吸氣等卸料時料筐的底部與爐底的距離在滿足操作的條件下盡量小些，普通為200～300mm左右。

第四節(jié)

爐料入爐與送電

一、爐料入爐

料筐頂裝料要有專人指揮，抽爐或旋轉爐蓋時，爐蓋要完全抬起，電極要升到頂點且下端脫離爐膛以防剮壞爐蓋或電極同時又規(guī)定電極下端不許超出爐蓋的水冷圈或絕緣圈避免搖晃擺動時將電極折斷而滾落到它處砸壞設備或砸傷人爐膛裸露后應快速將料筐吊入爐內的中心位置不得過高過偏與過低過高容易砸壞爐底且吊車震動大過偏將使爐料在爐中布局偏倚，抬料筐時也容易帶剮爐壁；過低易粘壞料筐的鏈板。

采用留鋼留渣操作時裝料時應多墊些雜鐵并允許料筐抬得略高些對于多次裝料每次均要切電因爐內存有大量的鋼液料筐應抬得再高些這樣既可避免粘壞料筐又可減少火焰與鋼液的任意噴射與飛濺同時還要避免爆炸潮濕的爐料嚴禁裝入多次裝料的料筐中。

爐料入爐后，對于過高的爐料應壓平或吊出，以免影響抽爐或爐蓋的旋轉與扣合。

二、送電

爐料入爐后并在送電前電爐煉鋼工和設備維護人員應對爐蓋電極水冷系統(tǒng)機械傳動系統(tǒng)電氣設備等進行檢查如發(fā)現(xiàn)故障要及時解決以免在冶煉過程中造成停工還應檢查爐料與爐門或水冷系統(tǒng)與否接觸，如有接觸要立刻排除，以免送電后被擊穿。如電極不夠長時最佳在送電前更換以利于一次穿井成功在冶煉低碳高合金鋼時應注意電極的接尾或接頭如發(fā)現(xiàn)不牢固或有毛刺要打掉避免冶煉過程中增碳新?lián)Q電極下端應無泥土或其它絕緣物質以免影響起弧當完畢上述工作并確認無誤后方可正常送電轉入熔化期。

第五節(jié)熔化期及其操作

熔化期的重要任務是在確保爐體壽命的前提下，以最少的電耗將固體爐料快速熔化為均勻的液體在這同時爐中還隨著著發(fā)生某些物化反響如去除鋼液中的大局部磷和其它雜質以及減少或限制鋼液的吸氣與元素的揮發(fā)等。另外，有目的的升高熔池溫度，為下一階段冶煉的順利進行發(fā)明條件，也是熔化期的另一重要任務。傳統(tǒng)的電爐煉鋼熔化期約占全爐冶煉時間的二分之一，電能消耗占總電耗的50％～60％。因此快速化料縮短冶煉時間對改善電爐煉鋼的技術經濟指標含有很大的實際意義這也是電爐煉鋼工作者長久研究的又一課題。

一、

爐料的熔化過程送電開始后，就是熔化期的開始，爐料的熔化過程大致上分為如圖12—1所示的四個階段。

圖12─1

爐料熔化過程示意圖

第一階段：起弧階段。送電后，電極下降，當電極端部距爐料有一定的距離時，由于強大電流的作用，中間的空氣被電離成離子，并放出大量的電子而形成導電的電弧，隨之產生大量的光和熱起弧階段的時間較短約為3～5min但常出現(xiàn)瞬時短路電流因此電流普通不穩(wěn)定并造成了對電網的沖擊，從而產生了燈光閃爍或電視圖像干擾等現(xiàn)象。

第二階段：穿井階段。起弧后，在電弧的作用下，電極下的爐料首先熔化，隨著爐料的熔化電極逐步下降并達到它的最低位置這就是穿井階段普通說來極心圓較大的電爐往往在爐料中央部位，電極把爐料穿成比電極直徑大30％～40％的三口小井，而極心圓較小的電爐三相電極間的爐料幾乎同時熔化一開始便容易形成一口大井在穿井階段電極下熔化的金屬液滴順著料塊間隙向下流動，開始時爐溫較低，液滴邊流動邊凝結在冷料上，當爐溫升高后，熔化的液滴便落在爐底上積存下來形成熔池并逐步擴大。

第三階段電極上升階段這個階段重要是熔化電極周邊的爐料并逐步向外擴大隨著熔化繼續(xù)的進行，中央局部的爐料跟著熔化，三口小井集合成一口大井，熔池面不停擴大上升，電極也對應向上抬起，這就是電極上升階段。在電極上升過程中，周邊爐料被熔化。當爐內只剩余爐坡、渣線和其它低溫區(qū)附近的爐料時，該階段即告結束。

第四階段：熔化低溫區(qū)爐料階段。三相電弧近似于點熱源，各相的熱輻射不均勻，因此爐內的溫度分布也不均勻普通狀況在電極下邊和靠2#電極熱點區(qū)的爐料熔化較快而爐門、出鋼口兩側及靠l#爐壁處低溫區(qū)的爐料熔化較慢，第四階段重要是熔化這些部位的爐料。在此過程中，電極即使也繼續(xù)稍有上升，但不明顯。

二、影響爐料熔化的重要因素

電爐煉鋼的能源重要是把電能轉換成熱能現(xiàn)在開展趨勢之一是加大電爐輸入功率從而有助于爐料的熔化，因此某些高功率、超高功率電爐相繼投入生產；另一方面是運用外界輔助熱源，如爐料預熱、氧氣及氧—燃燒嘴等助熔。據(jù)資料介紹，廢鋼鐵料入爐前的預熱溫度為500℃時，可節(jié)省電能l／4，而溫度為600～700℃時，可節(jié)省電能l／3，如果溫度達到90℃只需冷裝料時的l／2左右的電能這就意味著變壓器輸入功率不變熔化期將按對應的比例縮短。另外，熱的爐料入爐還可增加電弧的穩(wěn)定性和提前吹氧助熔，也促使熔化期的縮短為了減少電能消耗和加速廢鋼鐵料的熔化在爐內除及時合理地吹氧助熔外就是運用氧—燃燒嘴加熱。氧—燃燒嘴是用氧氣助燃，燃燒天然氣或輕油，也有的使用煤粉，普通多用于爐內低溫區(qū)的死角部位或爐溫不高的熔化開始階段。熔化期的長短不僅與熱源有直接關系，并且還取決于電力使用制度、裝料辦法、布料狀況、爐料的化學成分、冶煉工藝、造渣制度及爐體的設計參數(shù)等。變壓器的有用功率越大，爐子的熱損失越小，熔化期就越短。在熔化早期，由于冷料能夠吸取大量的熱量，因此在穿井和電極上升階段，使用大電流和最高級電壓是有利的。當爐中塌鐵后，弧光不能被爐料包圍這時應更換2#電壓較為適宜(對備有4～6個慣用的次級電壓的普通功率變壓器而言)，因2#電壓的弧光較l#電壓的短，短的弧光容易被熔渣包圍，這樣就減少了熱輻射造成的熱耗，同時也有助于熔池內的熱傳導，從而縮短了爐料的熔化時間?？焖傺b料能減少熱損失充足運用爐中的余熱來加熱爐料如果等料人工裝料或因設備壞等因素不能及時裝料，勢必延長熔化時間。合理的布料也是縮短熔化期的有效方法之一。如爐料裝得疏松或在上部裝入大塊難熔的低碳廢鋼等，在熔化時爐內容易形成料橋，極易延長熔化時間，如再出現(xiàn)塌鐵而把電極打斷，更遲延了熔化時間。熔化速度也取決于爐料的化學成分碳含量為020％碳素鋼的電阻是銅的電阻的6倍而碳含量為090％碳素鋼的電阻是銅的l4倍；爐料可當作是電流的二次線路，根據(jù)焦耳定律：Q=I2Rt

爐料的電阻越大，電流通過時所產生的熱量越多。更何況高碳鋼的熔點比低碳鋼的熔點低，因此高碳料比低碳料熔化得快。另外，爐料中含Si、Al、P等易氧化元素能與氧發(fā)生放熱反響，反響熱可當作是爐料熔化的輔助熱源，因此爐料中含有易氧化元素的含量越高越有助于爐料的熔化。金屬爐料的合理擴裝也可縮短爐料熔化時間。早期造渣有助于爐料的熔化。早期造渣不僅能夠避免鋼液的吸氣，同時也能減少熱量的散失，如果采用泡沫渣埋弧操作，不僅能夠減輕弧光對爐壁的熱輻射，并且更有助于熔池的加熱與升溫。采用留鋼留渣操作，在裝料后就可吹氧助熔，也可使熔化期明顯縮短。爐體的設計參數(shù)對爐料的熔化也有直接的影響。當爐膛的直徑與極心圓直徑之比擬大時，爐料熔化得較慢；如爐膛的直徑與極心圓直徑之比擬小時，爐料熔化得就快。對于熔池較深，爐膛直徑略小的爐體，因散熱面小，電極所走的行程長，爐料的熔化速度也是比擬快的。三、熔化期的物化反響爐料熔化的同時，熔池中也發(fā)生多個各樣的物化反響，重要有元素的揮發(fā)和氧化、鋼液的吸氣、熱量的傳遞與散失以及夾雜物的上浮等。1．元素的揮發(fā)爐料熔化的同時，隨著著元素的局部揮發(fā)。揮發(fā)有直接揮發(fā)和間接揮發(fā)兩種形式。直接揮發(fā)是因溫度超出元素的沸點而產生的。電弧的溫度高達4000～6000℃，而最難熔元素W的沸點也僅為5900℃，至于低沸點的Zn、Pb等就更容易揮發(fā)了。間接揮發(fā)是通過元素的氧化物進行的，即先形成氧化物，然后氧化物在高溫下?lián)]發(fā)逸出。普通說來，多數(shù)金屬氧化物的沸點低于該金屬的沸點，如M0的沸點為4800℃，而M003。的沸點僅為ll00℃，因此許多金屬氧化物的揮發(fā)往往先于該元素的直接揮發(fā)。熔化期從爐門或電極孔逸出的煙塵中含有許多金屬氧化物其中最多的還是Fe203，這是由于鐵在爐料中占的比例最大液態(tài)鐵的蒸氣壓也較大，因此熔化期逸出的煙塵多為棕紅色。2．元素的氧化爐料熔化時，除產生元素的揮發(fā)外，還存在著元素的氧化。這是因爐中存在著氧的來源：一是爐料的外表鐵銹；二是爐氣；三是為了脫磷而參加的礦石或為了助熔而引入的氧等。在爐料熔化過程中，元素氧化損失量與元素的特性、含量、冶煉辦法、爐料外表質量及吹氧強度(壓力、流量、時間)等因素有關。Fe、C、Mn的氧化損失量在氧化法和返吹法中根本相似在普通狀況下AlTiSi元素在氧化法中幾乎全部氧化掉P只能大局部氧化，但這些元素在返吹法中，因不使用礦石助熔，氧化損失略少些，而在不氧化法中為最少在冶煉高合金鋼時如爐料的配Si量不不大于10％Si的氧化損失量約為50％～70％鐵的氧化損失普通為2％～6％。廢鋼質量越差，熔化時間越長，吹氧強度越大，鐵的氧化損失也越大碳的氧化損失量普通為060％但不用氧時碳的損失不太大而用氧時碳的變化與鋼液中的碳含量吹氧強度有關當爐料中的配碳量不大于030％時碳的氧化損失不大并可為電極增碳所彌補配碳不不大于030％時碳的氧化損失要多些吹氧助熔的氧氣壓力越大、流量越多、吹氧時間越長，碳的損失也越多。碳的氧化損失還隨爐料中硅含量的增高而減少，這是由于硅同氧的親和力在1530℃下列時不不大于碳的緣故。爐料熔化過程中，有時因塌鐵而引發(fā)熔池沸騰，也會使碳的氧化損失增加，這重要是由于熔池中的金屬液無熔渣覆蓋，液面富集大量的Fe0與碳反響的成果。3．鋼液的吸氣在普通狀況下，氣體在鋼液中的溶解度隨溫度的升高而增加，被高溫電弧分解出的氫和氮會因溫度的升高直接或通過渣層溶解于鋼液中在熔化期鋼液含有較好的吸氣條件這是由于除大氣外，爐料中還含有一定的水分。并且熔化早期的鋼液液滴向下移動時是裸露的而早期的熔池有時又無熔渣覆蓋液滴直接與爐氣接觸為了減少鋼液的吸氣量應盡早造好熔化渣。熔化期合理的吹氧助熔也能減少鋼中的氣體含量。

4．熱量的傳遞與散失

熱量的傳遞與散失屬于物理過程。熔化期熔池中重要進行著熱傳導。爐料除了吸取爐襯的余熱外，絕大局部熱量是從電弧獲取的，在起弧和穿井階段熱量由上向下傳遞；當熔池有熔渣覆蓋后，熱量通過熔渣傳給鋼液，這時的熱量仍是由上向下傳遞，普通說來，熔渣的溫度高于鋼液的溫度。固然，在爐中尚有熱量的輻射與反射，但不是重要的。有關輔助熱源，由于提供的方式不同，傳遞方向也不同。熔池出現(xiàn)后，早期如無熔渣覆蓋或熔渣較少，熱量散失嚴重。為了減少散熱，應盡早造好熔化渣。

5．熔化期非金屬夾雜物的上浮熔池出現(xiàn)后，鋼液中就存在著內在夾雜和外在夾雜，隨著熔池的擴大，這些夾雜物也就有不同程度的上浮，它們是熔化渣的來源之一。實踐證明，合理的吹氧助熔和盡早造好熔化渣能促使夾雜充足上浮。吹氧后，由于氧氣流的作用，造成熔池局部沸騰，進而有助于夾雜物的碰撞和上??；抱負的熔化渣不僅對脫磷有利，并且還能較好地捕獲、吸附非金屬夾雜物。

四、熔化期脫磷操作熔化期的對的操作，能夠把鋼中的磷去除50％～70％，剩余的殘存磷在氧化期借助于渣鋼間的界面反響、自動流渣、補造新渣或采用噴粉脫磷等辦法繼續(xù)去除。因此，一種成熟的電爐煉鋼工，應在熔化期緊緊地抓住脫磷操作。

熔化期提前造好熔化渣，并使之含有合適的堿度和較好的流動性，能為前期脫磷發(fā)明有利的條件。另外，在條件允許的狀況下，除參加助熔礦石外，還可在大半熔時分批參加料重l％的氧化鐵皮或礦石粉或在墊爐底灰的同時裝入少量的鐵礦石等從中提高熔化渣的氧化能力；在爐料大半熔或全熔后扒除局部熔化渣，對于高磷爐料或磷規(guī)格規(guī)定較嚴的鋼種，也可全部扒除，然后重造新渣，更是強化脫磷的行之有效的好辦法，此時去磷效率可達50％～70％，而鋼液中的剩余磷移到氧化早期去繼續(xù)解決。

五、熔化期操作

送電后應緊閉爐門堵好出鋼口扣嚴爐蓋與爐壁的接合處及加料孔等以防冷空氣進入爐內在起弧階段結束后還要調放電極長度使一次穿井成功并能確保全爐冶煉的需要備有氧—燃燒嘴裝置的爐子也應適時點燃以使爐料能夠同時熔化需多次裝料時在爐料每次塌鐵后熔煉室能容納下一料筐中的料時再裝入在爐料熔化過程中還應適時地進行吹氧推鐵或加礦助熔及早期造渣與脫磷等操作熔化末期如果發(fā)現(xiàn)全熔碳不能滿足工藝規(guī)定，普通應先進行增碳操作。熔化渣的渣量普通為料重的2％～3％電爐功率越高越取上限值爐料全熔并經攪拌后取全分析樣然后扒除局部熔化渣補造新渣如果認為脫磷困難或發(fā)現(xiàn)熔渣中含有大量的Mg0，也可進行全扒渣，重新造渣。當熔池溫度升到符合工藝規(guī)定時，方可轉入下一階段的冶煉。

第五節(jié)

氧化期及其操作

現(xiàn)在，氧化期重要是以控制冶煉溫度為主，并以供氧和脫碳為手段，增進熔池激烈沸騰，快速完畢所指定的各項任務。在這同時，也為復原精煉發(fā)明有利的條件。

不配備爐外精煉的電爐氧化期的重要任務以下：

(1)繼續(xù)并最后完畢鋼液的脫磷任務，使鋼中磷降到規(guī)程規(guī)定的允許含量范疇內；

(2)去除鋼液中的氣體；

(3)去除鋼液中的非金屬夾雜物；(4)加熱并均勻鋼液溫度使之滿足工藝規(guī)定普通是達到或高于出鋼溫度為鋼液的精煉發(fā)明條件。

在上述任務完畢的同時，鋼液中的C、Si、Mn、Cr等元素及其它雜質也發(fā)生不同程度的氧化。配備爐外精煉裝置的冶煉，電爐只是一種高效率的熔化、脫磷與升溫的工具。在這種條件下，鋼液中的氣體及非金屬夾雜物的去除等，均移至爐外進行，而氧化期的任務也就得以減輕。一、氧化辦法

1．礦石氧化法

礦石氧化法屬于間接方式的供氧，它重要是運用鐵礦石或其它金屬化礦石中的氧通過擴散轉移來實現(xiàn)鋼液中的C、Si、Mn等元素及其它雜質的氧化。

該法的特點是渣中(FeO)濃度高，脫磷效果好。碳和[FeO]的反響是脫碳過程的重要反響，但[FeO]必須通過(FeO)的擴散轉移來實現(xiàn)，因此脫碳速度慢，氧化時間長而鐵礦石的分解是吸熱反響冶煉溫度礦石氧化法的鋼液中容易帶進其它夾雜因渣中(FeO)含量高因此熔渣的流動性較好。2．氧氣氧化法氧氣氧化法又稱純氧氧化法它重要是運用氧氣和鋼中的CSiMn等元素及其它雜質的直接作用來完畢鋼液的氧化。除此之外，吹氧后，熔池中還發(fā)生下述反響：O2+2[Fe]=2[FeO]

[FeO]=(FeO)

氧氣氧化和礦石氧化存在著本質的不同氧氣氧化時由于純氧對鋼液的直接作用各元素氧化的動力學條件好在供氧強度較高的狀況下更有助于低碳鋼或超低碳鋼的冶煉

氧氣氧化屬于放熱反響，進而也有助于提高和均勻熔池溫度而減少電能消耗。另外，氧氣氧化后，鋼液純潔，帶進其它雜質少，且吹氧后，鋼液中的氧含量也少，因此又有助于后步鋼液的脫氧。但由于(FeO)含量不高，因此脫磷效果差，熔渣的流動性也差。3．礦、氧綜合氧化法在電爐鋼生產過程中，礦石氧化和氧氣氧化經常交替穿插或同時并用，這就是所謂的礦、氧綜合氧化。其特點是脫碳、升溫速度快，既不影響鋼液的脫磷，又能明顯縮短冶煉時間。但該法如不純熟，難以精確地控制終脫碳。二、脫碳操作

1．鋼液的加礦脫碳

由于礦石的熔化與分解及Fe0的擴散轉移均吸熱，因此脫碳反響的總過程是吸熱。鋼液的加礦脫碳開始時必須要有足夠高的溫度，普通應不不大于1530℃。為了避免熔池急劇降溫，礦石應分批參加，每批的參加量約為鋼液重量的1.0％～l.5％，而在前一批礦石反響開始削弱時，再加下一批礦石，間隔時間為5～7min。熔池的均勻激烈沸騰重要通過對礦石的參加速度和保持適宜的間隔時間來控制，當熔池溫度較高時，礦石的參加速度也不能太快，如在爐門及電極孔冒出激烈的火焰，那么應停止加礦，以避免發(fā)生噴濺或跑鋼事故。

鋼液的加礦脫碳原那么上是在高溫、薄渣下進行。但考慮到鋼液的繼續(xù)脫磷與升溫，溫度控制是先慢后快，渣量是先大后薄，且還要有足夠的堿度及良好的流動性。粘稠的熔渣不僅不利于脫磷，也不利于(FeO)的擴散及CO氣泡的排除，特別是在鋼液溫度不太高的狀況下，熔池容易出現(xiàn)“沉寂〞的現(xiàn)象，加礦后熔池不沸騰，這時應立刻停止加礦，而要用螢石調節(jié)熔渣的流動性并升溫。

脫碳早期，流動性良好的熔渣在C0氣泡的作用下呈泡沫狀，并經爐門能自動流出，如不能流出應進行調節(jié)，否那么后來也難以作到高溫、薄渣脫碳。為了加速礦石的熔化與分解，且又但是多地減少熔池溫度，當條件允許時，礦石應預先在不不大于800℃的高溫下烘烤4h后使用。礦石的參加量由脫碳量決定，理論計算及經驗告訴我們，每氧化C0.01％，每噸鋼液約用礦石lkg。抱負的全熔碳應滿足工藝的規(guī)定，但因裝料貽誤或助熔不當，有時出現(xiàn)脫碳量過大或缺少。脫碳量過大不僅增加了多個原材料的消耗，并且也延長冶煉時間，脫碳量缺少需進行增碳，這兩種狀況對操作不利，應盡量避免。

2．鋼液的吹氧脫碳

鋼液的吹氧脫碳有碳的直接氧化和碳的間接氧化兩種狀況。吹入鋼液中的氧直接與鋼液中的碳發(fā)生反響屬于碳的直接氧化，而吹入鋼液中的氧先與鋼液中的鐵反響，然后生成的[Fe0]再與鋼液中的碳進行反響，屬于碳的間接氧化。

吹入鋼液中的高壓氧氣流以大量彌散的氣泡形式在鋼液中捕獲氣泡周邊的碳，并在氣泡外表進行反響。與此同時，氧氣泡周邊形成的[FeO]與鋼液中的碳作用，反響產物也進入氣泡中。而[Fe0]的出現(xiàn)與擴散，又提高了鋼液中的氧含量，因此碳的氧化不僅能夠在直接吹氧的地方進行，并且也能在熔池中的其它部位進行。吹氧脫碳最大的特點是脫碳速度快，普通約為(0.03～0.05)％／min，并且鋼液溫度越高、供氧量越大、鋼中的碳含量越高，脫碳速度越快。

當鋼液中的碳含量減少到0.10％下列時，鋼液中所需與碳平衡的氧量將急劇上升，而與鋼液中碳平衡所需渣中的氧量也是上升的，這時要保持脫碳速度，就必須增加供氧量，加礦脫碳受到爐溫下降的影響，一次不能加得太多，且渣中(FeO)向鋼中的擴散轉移又是限制環(huán)節(jié)，而吹氧脫碳不受這種限制，因此當鋼液中的碳含量降到0.10％下列時，吹氧脫碳優(yōu)于加礦脫碳，且兩者的速度也有明顯的差別。生產實踐也證明，在冶煉低碳或超低碳鋼時，吹氧容易把碳很快降到很低，并且合金元素的氧化損失比礦石氧化要少，這使得運用返吹法冶煉高合金鋼并回收爐料中的貴重疊金元素成為可能。在其它條件相似的狀況下，吹氧脫碳和加礦脫碳相比，渣中(FeO)的含量少，且鋼液中[FeO]的最后含量也少，這樣可減輕鋼液精煉的脫氧負擔。然而脫磷條件卻惡化了，因此脫磷任務必須在熔化末期或氧化早期且當鋼液的溫度處在不太高的狀況下就已完畢。吹氧脫碳冶煉時間短，可提高產量20％以上，電耗減少l5％～30％，電極消耗減少l5％～30％，總本錢約減少6％～8％，且鋼的質量也大有改善。吹氧降碳時，最佳選用較高的氧壓。由于氧壓高，氧氣流在鋼液內可吹入到更深的部位，并能分裂成更多的小氣泡，從而提高氧的運用率。另外，氧壓高還可減少氧管的消耗，這是由于提高了脫碳速度，縮短了吹氧時間，提高了氧的流速，強化了對管壁端的冷卻作用。3．鋼液的礦、氧綜合脫碳

礦、氧綜合脫碳加大了向熔池供氧的速度，擴大了礦氧反響區(qū)，同時也減少了鋼中氧向渣中的轉移，又由于氧氣流的攪動作用，使FeO的擴散速度加緊，因此這種脫碳辦法能使鋼液的脫碳速度成倍的高于單獨加礦或吹氧的脫碳速度。在操作過程中，礦石的參加是分批進行，且先多后少，最后全用氧氣。吹氧停止后，再進行清潔沸騰或保持錳等操作。

4．碳含量的經驗判斷

鋼液的碳含量重要依靠化學分析、光譜分析及其它儀器來擬定。但在實際操作中，為了縮短冶煉時間，電爐煉鋼工也慣用經驗進行精確的判斷，辦法介紹以下：

〔1〕根據(jù)用氧參數(shù)來預計鋼中的碳含量。在冶煉過程中，根據(jù)吹氧時間、吹氧壓力、氧管插入深度、耗氧量或礦石的參加量、鋼液溫度、全熔碳含量等，先估算lmin或一段時間內的脫碳量，然后再預計鋼中的碳含量。因這個辦法使用方便，因此應用的時候較多。

〔2〕根據(jù)吹氧時爐內冒出的黃煙多少來預計鋼中的碳含量。爐內冒出的黃煙濃、多，闡明碳含量高，反之較低。當碳含量不大于0.30％時，黃煙相稱淡了。這個辦法只能大概地預計鋼中碳含量，難以作到精確的判斷。

〔3〕根據(jù)吹氧時爐門口噴出的火星預計鋼中的碳含量。吹氧時爐門口噴出的火星粗密且分叉多那么碳高，反之那么低。

〔4〕根據(jù)吹氧時電極孔冒出的火焰狀況判斷鋼中的碳含量。慣用于返吹法冶煉高合金鋼上。普通是碳含量高那么火焰長，反之那么火焰短。當棕白色的火焰收縮，且熔渣與渣線接觸局部有一沸騰圈，這時的碳含量普通不大于0.10％。在返吹法冶煉鉻鎳不銹鋼時，當棕白色的火焰收縮并帶有紫紅色火焰冒出且爐膛中煙氣不大，可見到渣面沸騰微弱，這時的碳含量約為0.06％～0.08％；如果熔渣忽然變稀，這是過吹的象征，碳含量普通不大于0.03％。碳低熔渣變稀，這種現(xiàn)象在冶煉超低碳鋼時經常碰到。

〔5〕根據(jù)外表張力的大小進行粗略的判斷。當碳含量位于0.30％～0.40％和碳含量不大于0.10％時，鋼的外表張力較大，取樣時，樣勺的背面在鋼液面上打滑。

〔6〕根據(jù)試樣斷口的特性判斷鋼中的碳含量。這種辦法是把鋼液不經脫氧倒入長方形樣模內，凝固后取出放入水中冷卻，然后再打斷，我們可運用試樣斷口的結晶大小和氣泡形狀來預計鋼中的碳含量。

〔7〕根據(jù)鋼餅外表特性預計鋼中的碳含量。這種辦法重要用于低碳鋼的冶煉上。普通是舀取鋼液不經脫氧即輕輕倒在鐵板上，然后根據(jù)形成鋼餅的外表特性來預計碳含量。

〔8〕根據(jù)火花的特性鑒別鋼中的碳含量。運用火花的特性鑒別鋼中的碳含量應含有砂輪機一臺，但該法偏差大，這重要是砂輪打磨出的火花與砂輪機的轉數(shù)及砂輪的砂粒粗細等有關，在爐前并不慣用。

〔9〕根據(jù)碳花的特性判斷鋼中的碳含量，該法簡稱碳花觀察法。由于該法簡便、快速、精確，因此獲得普遍的應用。

未經脫氧的鋼液在樣勺內冷卻時，能夠繼續(xù)進行碳氧反響，當氣泡逸出時，外表附有一薄層鋼液的液衣，宛如空心鋼珠，這就是火星。又由于氣泡是持續(xù)逸出的，因此迸發(fā)出來的火星往往形成火線。如果鋼中的游離碳較多，有時在火星的外表上還附有碳粒。當氣泡的壓力較大而珠壁的強度缺少時，迸發(fā)出來的火星破裂，進而形成所謂的碳花。然而，CO氣泡壓力隨鋼液碳含量的減少而減少，碳花的數(shù)目和大小也依次遞減，火星的迸發(fā)力量也是由強到弱。有經驗的煉鋼工可根據(jù)火星(碳花)的數(shù)量、大小與破裂狀況及迸發(fā)力量的強弱、火線的斷續(xù)狀況或發(fā)出的聲音等進行判斷，碳含量越低判斷得越精確誤差經常只有±001％～002％而碳含量越高碳花越大分叉越多跳躍越激烈也越缺少規(guī)律性因此碳含量很高時難以精確的判斷當碳含量超出080％以上時碳花在跳躍破裂過程中還發(fā)出吱吱的響聲碳花的具體觀察辦法有兩種一種是直接觀察從勺內迸發(fā)出來的火星(碳花)狀況；另一種是觀察火星(碳花)落地后的破裂狀況。普通碳鋼的碳含量與碳花特性的關系見表12—2。

表12-2碳鋼的碳含量與碳花特性的關系

碳含量／％火星或碳花的顏色

火星與碳花的多少等迸發(fā)力量或破裂的狀況備注

0.O5～0.10

棕白色全是火星構成的火線無花迸發(fā)無力火線稀疏時有時無

0.1～0.20

白色火星構成的火線中略有小花迸發(fā)無力火線稀疏時有時無

0.3～0.40

帶紅火星2／3，小花1／3迸發(fā)稍有力火線細而稍密0.50～0.60紅色火線2／3，小花1／3間帶2～3朵大花迸發(fā)有力火線粗而密0.70～0.80紅色火線l／3，小花2／3大花3～5朵迸發(fā)有力，花內分叉，呈現(xiàn)二次破裂

0.90～1．O0紅色火星少，小花多，大花7～10朵迸發(fā)有力、很強，花有圈呈現(xiàn)三次破裂碳含量不不大于0.08%以上時，碳花在跳躍破裂過程中有吱的響聲

1.1～1.20紅色大花諸多、很亂略有火星花跳躍頻繁有力，花有圈呈現(xiàn)三次破裂

1.30～1.40紅色大花l／3，紫花2／3花跳躍短而有力，多次破裂

1.50～1.80紅色幾乎全是紫花花跳躍短雨有力，多次破裂

運用碳花的特性判斷鋼中的碳含量，還應考慮下列某些因素的影響。溫度過低，容易低看，而實際碳含量不是那么低；溫度過高，容易高看，而實際碳含量又沒有那么高。合金鋼的碳花與碳鋼根本相似，但形狀因其它元素的影響而有所不同。與碳含量相似的碳鋼比擬：當Mn、Cr、V等元素含量較高時，碳花較大、分叉又多，容易估的偏高；當W、Ni、Si、Mo等元素含量較高時，碳花分叉較少，容易估的偏低。除此之外，如鋼中的氧含量低于碳氧的平衡值時，碳花較少或無碳花，如經脫氧或真空解決的鋼液就是如此。

三、鐵、硅、錳、鉻等元素的氧化

在脫磷、脫碳反響進行的同時，鋼液中其它元素和雜質也發(fā)生氧化。這些元素的氧化及氧化程度取決于：與鐵比擬該元素對氧的親和力大小、該元素在鋼液中的濃度、熔渣構成與該元素氧化物的化學性質(酸性或堿性)及冶煉溫度等。除此之外，在實際冶煉中，鋼液中各元素的氧化程度還受各元素氧化反響速度的影響，而這速度又與熔渣的物理性質(粘度、外表張力)及熔池的物理狀態(tài)有關。

鋁對氧的親和力很強，鈦次之，鋼液經熔化和氧化后，它們幾乎全部氧化掉，而Fe、Si、Mn、Cr等元素與鋁和鈦的狀況不同。下面我們分別進行介紹。

1．鐵的氧化

鐵與氧的親和力比其它元素(Cu、Ni、CO除外)小，只要有別的元素存在，它就很難與氧結合，但在鐵基鋼液中，由于鐵的濃度最大，因此它還是首先被氧化。當鋼中的C、Si、Mn、P等元素進行氧化反響時，氧的重要來源是FeO，因此鐵的氧化能為其它元素的氧化貯存氧，這也闡明FeO對氧的傳遞起著重要作用。

2．硅的氧化

Si與O的親和力較大，但次于Al和Ti，而強于V、Mn、Cr。因此，鋼液中的Si在熔化期將被氧化掉70％，少量的剩余Si在氧化早期也能減少到最低程度。硅的氧化反響式以下：

[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe]

[Si]+O2=SiO2(固)

硅的氧化是放熱反響，并隨著溫度的升高氧化程度削弱，且在堿性渣下比在酸性渣下氧化完全。在冶煉高鉻不銹鋼或返吹其它鋼種時，爐料中往往配入一定量的硅，以確保鋼液的快速升溫及減少鉻的燒損。反響生成物SiO2不溶于鋼液中，除一局部能上浮到渣中外，尚有一局部呈細小顆粒夾雜懸浮于鋼液中，SiO2可與其它夾雜物結合生成硅酸鹽，如果去除不當而殘留在鋼中能成為夾雜。

在熔渣中，(SiO2)與(FeO)發(fā)生下述反響：

(SiO2)+2(FeO)=(2FeO·SiO2)

在堿性渣中(FeO)能被更強的堿性氧化物(CaO)從硅酸鐵中置換出來即

由于生成的正硅酸鈣(2CaO·SiO2)是穩(wěn)定的化合物使Si0分解壓力變得更低渣中a(SiO2)變得更小，因此在堿性渣下，硅的氧化較完全。3．錳的氧化錳與氧的親和力比硅小，到了熔化末期錳大概燒損50％左右。如果熔化期渣中(FeO)含量和堿度較低時，燒損可能還要少些。

在氧化期，鋼液中的錳繼續(xù)氧化，錳的氧化反響以下：

錳的氧化也是放熱反響，且隨著溫度的升高氧化程度削弱。當鋼液的溫度升高到一定程度時，錳的氧化反響趨于平衡。因此，全熔后鋼液中的錳含量較高時，可在氧化早期在較低的溫度下進行氧化，并采用自動流渣或換渣的方式去除。

普通在電爐鋼的實際冶煉過程中，錳含量的變化被當作是鋼液溫度上下的標志。這是由于熔池溫度升高后，由于碳的氧化反響使渣中的(FeO)含量不停減少，溶于熔渣中呈游離狀態(tài)的(MnO)就要參加碳的氧化反響，這時已趨于平衡的錳的氧化反響被破壞，而轉變?yōu)殄i的復原，反響式以下：

如果氧化末期鋼液中的錳含量比前期高或氧化過程中錳元素沒有損失闡明氧化沸騰是在高溫下進行的如果氧化末期鋼液中的錳含量損失較多闡明氧化沸騰有可能是在較低的溫度下進行的。

錳的氧化反響生成物(MnO)在鋼液中的溶解度很小，將上浮進入渣中，其中一局部在上浮途中與懸浮在鋼液中的細小不易上浮的Si0AlO3結合成硅酸錳和鋁酸錳即

這些硅酸錳和鋁酸錳屬于顆粒大熔點低并易于上浮的化合物為了更加好地去除鋼中夾雜在冶煉用途重要或碳含量較低的鋼種時在氧化末期建立了保持錳的工藝制度當熔渣含有足夠的堿度時，(CaO)能將(MnO)從硅酸錳或鋁酸錳中置換出來而形成比擬穩(wěn)定不易分解的復合化合物，即：4．鉻的氧化Cr比Fe易氧化但不如AlTiSi等鉻的氧化反響式以下

在堿性渣下的氧化，第二個反響是重要的。該反響式也闡明了渣中(FeO)能使鉻的收得率減少且當爐料中的鉻含量很高時轉入熔渣中的鉻損失也多高鉻的熔渣很粘能影響其它元素氧化反響(如脫磷)的正常進行。因此，為了減少鉻的損失及確保冶煉的正常進行，礦石法氧化不適宜使用含高鉻的爐料。

鉻的氧化也能放將發(fā)生下述反響：

高溫下脫碳能克制鉻的氧化損失，這一點對于采用返吹法冶煉低碳高鉻鋼含有極其特殊的意義。換言之，高溫不利于鉻的氧化，所覺得了減少鋼中的鉻含量，普通均采用偏低的溫度并選用礦石氧化的方式進行。5．釩的氧化釩對氧的親和力較大，當熔池中(FeO)的含量很高時，它幾乎全部氧化。釩的氧化也是放熱反響，因此偏低的氧化溫度可使釩的氧化損失增加。反響式以下：

溫度升高后，由于碳的激烈氧化奪取了大量的(FeO)，從而也能克制釩的氧化。釩既易氧化產物(VO)(VO)也極易復原如果爐中剩留的含釩氧化渣較多或爐壁和爐蓋處懸掛的含釩氧化渣較多在電爐煉鋼的復原氛圍下將有一局部的釩被復原回鋼中這種狀況在運用含釩爐料冶煉釩鋼時尤要注意，以避免釩的成分超出規(guī)格。6．鎢的氧化鎢是一種弱復原劑，它比鐵容易氧化。在電爐鋼的氧化過程中，當(FeO)的含量很高時，鎢的氧化燒損也很嚴重。反響式以下：

其中WO3為酸性氧化物除有一局部能被復原外當渣中堿度達到足夠高時又能發(fā)生下述反響：

因此，相比照擬而言，酸性熔煉鎢幾乎不受損失，而堿性熔煉損失較大。另外(WO3)的沸點約為1850℃，因此尚有一局部的(WO3)可能在電弧的光柱下升華而使鎢揮發(fā)。不難得出，礦石法氧化能使鋼液中的鎢蒙受損失，且堿性熔煉損失更大。因鎢鐵的生產比擬困難價格較高因此礦石法冶煉不應使用含鎢的爐料然而鎢的熔點高密度大易沉積爐底，如果[FeO]的含量不高時，鎢的氧化損失也是有限的，這樣就為我們運用裝入法或返吹法冶煉高鎢鋼提供了可能。

7．鉬、鎳、鈷、銅等元素的氧化鉬對氧的親和力幾乎與鐵同樣，在電爐鋼的冶煉過程中，如含量不高，它的氧化損失很微小，普通可忽視不計。但在冶煉高鉬鋼(Mo>4％以上)時，氧化損失必須予以考慮，這是由于鉬的氧化與氧化程度是隨鋼中鉬含量的增加而增加，即鉬的氧化損失與鉬在鋼液中的濃度有關。Ni、CO、Cu對氧的親和力比鐵小諸多，在煉鋼條件下不會被氧化，但Ni有時也有損失，那是在電弧高溫區(qū)揮發(fā)的成果。通過氧化方式，As、Sb、Sn元素在氧化期普通是很難去除的。

四、冶煉溫度制度的制訂和鋼液的升溫

電爐煉的質量產量及各項技術經濟指標因此對的掌握冶煉溫度一向都是電爐煉鋼工操作的一項重要任務。1．冶煉溫度制度的制訂

由于溫度對電爐煉鋼的影響很大，因此它是冶煉工藝中的一種重要的參數(shù)。為了確保冶煉的順利進行，針對具體狀況制訂適宜的冶煉溫度制度是十分必要的。溫度制度的制訂重要應考慮下列諸因素：

(1)掌握鋼的熔點與鋼液的粘度。大量的科學實驗和生產實踐證明，只有冶煉溫度超出熔點的一定范疇時，渣鋼間的多個物化反響才干得以充足進行，因此鋼的熔點是制訂冶煉溫度制度的根底而冶煉過程中鋼液的成分是不停變化的因此在制訂冶煉溫度制度時必須根據(jù)不同時期的鋼液成分，并運用有關的經驗式對熔點進行近似計算。不同的鋼種在相似的溫度下粘度相差較大，如l8CrMnTi和12CrNi3A的熔點均為1510℃，但當溫度升高100℃時，l2CrNi3A的粘度變化不大，而18CrMnTi的粘度卻減少33％。由于在相似的溫度下，鋼液的粘度不同，元素的擴散與傳質及多個物化反響速度等也不同，因此為了確保冶金過程的順利進行，在制訂冶煉溫度制度時就必須考慮鋼液粘度的影響。

(2)熟知多個物化反響的溫度范疇。冶煉溫度制度的制訂除了要掌握鋼的熔點和鋼液的粘度外，就是要熟知多個物化反響的溫度范疇。例如，氧化期的脫磷和脫碳：前期重要是脫磷，溫度應中檔偏低；后期重要是脫碳，溫度應逐步升高。另外，鋼的熔點因碳的氧化而逐步上升氧化期的脫碳量普通不不大于030％對于碳含量不大于1的鋼液熔點對應提高2℃以上因此氧化后期的溫度應更高些電爐煉鋼的復原期重要進行脫氧脫硫反響，其中脫氧是核心，考慮脫氧工藝特點及鋼中原始硫含量，冶煉應在較高的溫度下進行。但是，鋼液復原后，由于大量脫氧劑和合金元素的不停引入，鋼的熔點是減少的，因而復原期的冶煉溫度又理應是由高逐步減少的。如ZGMn13的熔點低，流動性較好，但當冶煉溫度在1600℃以上時鋼中的錳將與耐火材料中的SiO2發(fā)生反響易使爐襯損壞嚴重或造成漏爐事故，因此在制訂ZGMn13鋼冶煉溫度制度時，不可不考慮這一特殊反響的溫度范疇。

(3)理解鋼種的特性和易產生的冶金缺點。不同的鋼種有不同的特性，易產生不同的冶金缺點，對冶煉溫度的規(guī)定也不同。普通對于碳含量低、熔點高、粘度大的鋼種，擬定的冶煉溫度要略高某些，而對于含碳或含硅或含錳高、流動性好的鋼種應稍低些。對于白點、偏析、層狀斷口敏感的鋼種，擬定的冶煉溫度要合適低某些，而對于規(guī)定檢查發(fā)紋的鋼種要合適高某些。

(4)考慮冶煉過程中的多個生成熱和溫度降。冶煉溫度制度的制訂應考慮冶煉過程中的多個生成熱如熔化期的吹氧助熔或CSiMn等元素的氧化均使熔池的溫度升高復原期許多脫氧元素與氧發(fā)生的反響也是放熱反響，當用量較多時，如果不考慮，容易出現(xiàn)高溫鋼并浪費大量的熱量。另外，在制訂冶煉溫度制度時，還應考慮冶煉過程中的多個溫度降，如氧化末期的全扒渣降溫、造渣材料和多個鐵合金從常溫加熱到熔點，再由固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)的吸熱降溫中間出鋼法的降溫出鋼過程及包中精煉或采用固體合成渣的降溫鎮(zhèn)靜與澆注過程的降溫等，如果無視，易使冶煉出現(xiàn)低溫鋼或后升溫。

2．鋼液的升溫由于脫磷，熔化末期至氧化前期，鋼液的溫度多是中檔偏低的。但為了確保熔池的激烈沸騰，脫碳反響在高溫下進行，礦石的熔化也需要消耗一定是熱量，隨著碳含量的減少而鋼的熔點提高，規(guī)定氧化期的鋼液必須不停地進行升溫。另外，氧化期鋼液的升溫也為復原期造渣、脫氧、脫硫及合金化等發(fā)明了有利條件。

從熔體的加熱條件上分析，氧化期鋼液的升溫比復原期有利，這是由于激烈的碳氧反響引發(fā)的沸騰火舌加速了熱量的傳遞，可在短時間內快速提高鋼液溫度以及使鋼液溫度變得更加均勻而復原期的熔池比擬安靜鋼液中因合金元素與脫氧劑的引入粘度增加不利于分子的熱振動或自由電子的穿過。另外，復原性鋼液和氧化性鋼液及復原渣和氧化渣的熱導率不同。在復原性鋼液中，合金元素和雜質的總含量比氧化性鋼液中的高，在其它條件相似的狀況下，復原性鋼液的熱導率不如氧化性鋼液的高。同理，復原渣的導熱能力也不如氧化渣的好。普通說來，靜止熔渣的熱導率要比沸騰熔渣的熱導率低20～40倍。電爐煉鋼的弧光熱是通過熔渣傳給鋼液的盡管復原期引入了大量的合金元素與脫氧劑鋼的熔點即使下降了，但總的狀況仍然是不利于鋼液的升溫與加熱。

鋼液在復原后期的升溫俗稱后升溫。由于熔體的導熱性能不好，后升溫的速度極為緩慢且熔池中溫度分布也不均勻，既延長了復原時間，又往往造成脫氧效果差，進而使鋼中氣體和夾雜物含量增加也減少爐襯的使用壽命既不利于操作又影響鋼的質量因此在冶煉過程中規(guī)定氧化末期鋼液的溫度要高于或最少應等于出鋼溫度。然而，鋼液的升溫又不能無止境的過高，因過高的冶煉溫度不僅浪費大量的原材料與電能，并且侵蝕爐襯嚴重，對于容量大的電爐爐臺，由于熱焓高，降溫困難，易出現(xiàn)高溫鋼或影響復原操作及鋼的澆注。

五、全扒渣與增碳

1．全扒渣

全扒渣就是將熔融爐渣全部扒除氧化結束后熔池即將轉入復原期但為了快速克服爐內的氧化狀態(tài)以及避免熔渣中有害雜質的復原需將氧化渣全部扒除全扒渣是氧化與復原的分界限熔化末期為了脫磷或去鉻出鋼前為了脫硫或降溫或使某些易氧化元素收得率高且又穩(wěn)定，有時也需要進行全扒渣，我們這里指的是氧化末期的全扒渣。

A．氧化末期的全扒渣條件

氧化期各項任務完畢后鋼液需要繼續(xù)留在爐內進行精煉這時只有含有下述條件方可進行全扒渣操作：

(1)足夠高的扒渣溫度氧化末期鋼液溫度普通均高于出鋼溫度20～3℃最少也應等于出鋼溫度(稀薄渣下參加大量鐵合金的例外)這重要是考慮到扒渣時和扒渣后參加大量的造渣材料與鐵合金以及抬電報扒渣等都會減少鋼液溫度另外為了盡快形成稀薄渣和避免復原期后升溫及確保脫氧脫硫等冶金反響的順利進行也規(guī)定鋼液要有足夠高的扒渣溫度。(2)適宜的化學成分。鋼中的碳含量應達到所需要的范疇：普通碳素鋼應達到規(guī)格下限附近碳素工具鋼應達到規(guī)格的中下限合金鋼全扒渣的碳含量應加上鐵合金帶入的碳含量再加上造渣材料和脫氧工藝的增碳量達到規(guī)格下限附近磷含量在復原期只能增加不能減少這是由于全扒渣不徹底或飛揚懸掛在爐壁爐蓋處的渣中磷發(fā)生復原所致另外參加鐵合金中的磷也被帶入鋼中因此氧化末期全扒渣前鋼液中的磷含量應越低越好普通扒渣前對多個規(guī)格的磷含量應符合表表l2—3中的規(guī)定對于錳含量在冶煉含錳低的鋼種(如Tl0等鋼)時，全扒渣前的錳含量應按表12—4的規(guī)定控制。對于用途重要的高級構造鋼或碳含量低于020％的鋼液在氧化末期應保持錳并將錳的含量調到020％以上。對于含Ni、Mo、W的鋼種應將成分調到規(guī)格下限或中下限附近，其它剩余元素的含量也應符合規(guī)格規(guī)定。

表l2—3氧化末期全扒渣前鋼中磷含量的規(guī)定表12—4氧化末期全扒渣前的錳含量控制

(3)調節(jié)好熔渣的流動性。扒渣前要調節(jié)好熔渣的流動性。因過稀的熔渣會從耙頭兩側溜開，也容易帶出鋼水；過稠的熔渣操作費力，也不易扒出。兩者都延長扒渣時間，且又不易扒凈。因此，扒渣前調節(jié)好熔渣的流動性也是十分必要的。

B．氧化末期對全扒渣的規(guī)定及操作

由于氧化渣中(FeO)和磷含量很高如果不扒凈復原期脫氧困難脫氧劑用量增加脫氧時間延長，同時鋼中也回磷，因此氧化末期的全扒渣規(guī)定干凈徹底，又由于扒渣過程中，鋼水裸露，鋼液急劇降溫且吸氣嚴重，因此又規(guī)定扒渣快速。為此，扒渣前要撬掉爐門殘渣并墊好爐門(中小型爐臺的除渣普通都通過爐門)，提前準備好耙子和渣罐等。

扒渣多用木制或水冷的耙子扒時應首先帶電扒去大局部然前方可略抬電極進行以免鋼液降溫太多。也可根據(jù)需要向爐門一側傾動爐體，以利于熔渣的快速扒除。另外，在裝有電磁攪拌的大型爐臺上，可運用攪拌作用，把熔渣聚集到爐門中處，使扒渣操作易于進行。

2．增碳

增碳多是脫碳量缺少或終脫碳過低所致，它是一種不正常的操作。由于增碳過程易使鋼中氣體和夾雜含量增加，既浪費原材料，又延長冶煉時間，因此應盡量避免。

常見的增碳辦法有四種：

(1)補加生鐵增碳由于該法減少鋼液溫度且又規(guī)定裝入量在熔池允許的條件下進行因此增碳量受到了限制，普通不不不大于0.05％。

(2)停電下電極增碳，但增加電極消耗，普通不倡導。

(3)扒渣增碳。該法即使收得率不夠精確，但經濟方便，因而比擬多見。

(4)噴粉增碳。該法操作快速、簡便，且精確而又不減少熔池溫度，因此是現(xiàn)在最抱負的增碳辦法。

增碳應考慮參加鐵含量帶入的碳量以及復原工藝的增碳量(如電石渣)。慣用的增碳劑除生鐵外，尚有電極粉或焦炭粉等

，它們的收得率不僅與增碳劑的質量和增碳數(shù)量及增碳辦法有關，并且與所煉鋼種、冶煉辦法、鋼液溫度和爐齡狀況有關.普通電極粉比焦炭粉收得率高增碳量越多收得率越低中碳鋼比高碳鋼和低碳鋼的收得率要高氧化法比不氧化法收得率要高；爐齡中期比爐齡早期和末期要低某些；鋼液溫度越高收得率越高；噴粉增碳的收得率比扒渣增碳高。

對于扒渣增碳，為了穩(wěn)定增碳劑的收得率，必須將熔渣扒凈，增碳劑參加后要用耙子在鋼液面上進行充足地推搟，增進鋼液對炭粉的吸取，然后參加造渣材料。扒渣增碳過程中，為了減少吸氣和避免增碳劑的回收不準，最佳不通電。

六、氧化期操作1．判斷氧化期進行程度的重要標志對于不配備爐外精煉的電爐煉鋼，為了更加好地去除鋼中的氣體和非金屬夾雜物，氧化期必須確保熔池要有一定的激烈沸騰時間，因此在脫碳過程中規(guī)定要有一定的脫碳量和脫碳速度。從現(xiàn)象上看，脫碳量、脫碳速度、激烈沸騰時間就是判斷氧化期進行程度的重要標志。

〔1〕脫碳量

在電爐鋼生產過程中，氧化期的脫碳量是根據(jù)所煉鋼種和技術條件的規(guī)定，冶煉辦法和爐料的質量等因素來擬定。普通說來，爐料質量越差或對鋼的質量規(guī)定越嚴，規(guī)定脫碳量要對應高些。

生產實踐證明，脫碳量過少，達不到去除鋼中一定量氣體和夾雜物的目的；而脫碳量過大，對鋼的質量并沒有明顯的改善，相反會延長冶煉時間及加重對爐襯的侵蝕，浪費人力物力，因此脫碳量過大也是沒有必要的。普通認為，氧化法冶煉的脫碳量為0.20％～0.40％，返吹法那么規(guī)定不不大于0.10％，而小爐臺因脫碳速度快，可規(guī)定略高某些。

〔2〕脫碳速度

生產實踐證明，脫碳速度過慢，熔池沸騰緩慢，起不到充足去氣除夾雜的作用；而脫碳速度過快在短時間內結束脫碳必然造成熔池激烈的沸騰易使鋼液裸露吸氣嚴重且對爐襯侵蝕加重，這不僅對去氣除夾雜不利，還會造成噴濺、跑鋼等事故。因此，電爐煉鋼的脫碳規(guī)定要有一定的速度。適宜的脫碳速度應確保單位時間內鋼液的去氣量不不大于吸氣量并能使夾雜物充足排出普通正常的礦石脫碳速度規(guī)定為0008～0015％／min而吹氧脫碳速度規(guī)定為0.03～0.05％／min。

〔3〕激烈沸騰時間

氧化期的脫碳量和脫碳速度往往還不能真實地反映鋼液沸騰的好壞，必須再考慮熔池的激烈沸騰時間，只有這樣才干全方面地闡明鋼中去氣除夾雜及鋼液溫度的均勻狀況等。然而熔池的激烈沸騰時間取決于氧化的開始溫度、渣況及供氧速度等，即熔池的激烈沸騰時間與脫碳量和脫碳速度有直接關系。但即使上述因素不完全含有，電爐煉鋼工也可通過直接向熔池吹入氬氣或CO氣體等，確保熔池含有足夠的激烈沸騰時間。這里必須指出，向熔池中吹入氬氣或CO氣體，雖能制造良好的激烈沸騰，但它不能解決鋼中雜質的氧化，而許多雜質的氧化是離不開氧的因此在氧化期如果不向熔池中供氧單憑吹氬或吹CO氣體最后也不能獲得較為抱負的純潔鋼液。

在電爐鋼生產過程中，氧化期熔池的激烈沸騰時間不應過短或過長，普通約在15～20min就可滿足規(guī)定。2．氧化期操作〔1〕氧化期操作的原那么氧化期的各項任務重要是通過脫碳來完畢。單就脫磷和脫碳來說，兩者均規(guī)定熔渣含有較強的氧化能力，可是脫磷規(guī)定中檔偏低的溫度、大渣量且流動性良好，而脫碳規(guī)定高溫、薄渣，因此熔池的溫度是逐步上升的，根據(jù)這些特點，我們將氧化期總的操作原那么歸納以下：

在氧化次序上，先磷后碳；在溫度控制上，先慢后快；在造渣上，先大渣量去磷，后薄渣脫碳；在供氧上，可先進行礦石或綜合氧化，最后以吹氧為主。

〔2〕氧化期的普通操作

爐料全熔經攪拌后，取樣分析C、Mn、S、P、Ni、Cr、Si、Cu，如鋼中含有MO、W等元素也要進行分析。然后扒渣并補造新渣，使氧化渣的渣量達到料重的3％～4％。為了加速造渣材料的熔化可用氧氣吹拂渣層流動性不好時要用螢石調節(jié)當溫度達到l53以上開始用礦石氧化。在氧化過程中，應控制脫碳速度，并掌握熔池的激烈沸騰時間；脫碳量要滿足工藝規(guī)定，如果缺少應選擇合適時機進行增碳。在氧化過程中，最佳能夠做到自動流渣，這樣現(xiàn)有助于脫磷，又有助于后期的薄渣降碳。為了掌握脫碳、脫磷狀況及精確地懂得不氧化元素的成分，在氧化半途還應分析有關的含量。當加完礦或停吹后，熔池進入清潔沸騰有的還要保持錳在這同時根據(jù)需要還要調節(jié)某些不氧化元素的成分如Ni、MO等，使之達到規(guī)格的中下限，然后再取樣分析C、Mn、P等及其它有關元素的成分。當熔池含有扒渣條件時，即可進行全扒渣操作，而后轉入復原期。

在氧化過程中，應對的控制熔渣的成分、流動性和渣量，無論是脫磷還是脫碳，都規(guī)定熔渣含有較高的氧化能力和良好的流動性抱負的脫磷堿度應保持為25～30而脫碳的堿度為2.0左右。在冶煉過程中，有的因爐壁坍毀或爐底大塊鎂砂上浮，使氧化渣的流動性變壞，這時應及時地扒出。

良好的氧化渣應是泡沫渣，可包圍住弧光，從而有助于鋼液的升溫和保護爐襯，冷卻后外表呈油黑色，斷口致密而松脫，這闡明(FeO)含量較高、堿度適宜。氧化末期有時氧化渣發(fā)稠這重要是爐襯粉化的鎂砂和大量的非金屬夾雜物上浮造成的冶煉高碳鋼時如熔渣發(fā)干，外表粗糙且呈淺棕色，闡明(FeO)含量低，氧化性能差，這種現(xiàn)象在返吹法冶煉或純氧氧化時出現(xiàn)較多。冶煉低碳鋼時，如氧化渣外表呈黑亮色，渣又很薄，闡明(FeO)含量高，堿度低，這時應補加石灰。

〔3〕氧化期常見的幾個典型操作

氧化期是在確知熔清成分和溫度適宜的條件下開始的但有時熔清成分不是那么抱負常見的有碳高、磷高；碳高、磷低；碳低、磷高；碳低、磷低等幾個典型狀況，現(xiàn)分述以下：

a．碳高、磷高。此時應在氧化早期，運用熔池溫度偏低的時機集中力量脫磷，并在脫磷過程中逐步升溫為后期脫碳發(fā)明條件具體操作是全熔扒渣后制造較大的渣量可吹氧化渣并升溫然后參加礦石粉或氧化鐵皮及適量的礦石以利于脫磷在這同時要確保熔渣流動性良好，當溫度適宜后，再分批參加礦石制造脫碳沸騰，并自動流渣，補充新渣或進行換渣操作，這樣很快就能使磷滿足扒渣的許可條件。如果全熔換渣后改用噴粉脫磷效果更加好在碳高磷高的狀況下氧化前期的操作以脫磷為主后期以脫碳為主固然，高水平的操作也可兩者兼顧，直至全方面滿足工藝規(guī)定為止。

b．碳高、磷低。如果沒有滿足扒渣的許可條件，這時的操作除采用噴粉脫磷外，還可運用脫碳沸騰，并在脫碳過程中去磷。具體操作是：全熔扒渣后制造較大的渣量，用氧氣化渣升溫當溫度適宜后開始降碳并適時地參加礦石或氧化鐵皮等使其自動流渣并補選新渣，這樣很快就能將磷降到扒渣許可的條件，最后采用高溫、薄渣脫碳直至滿足工藝規(guī)定為止。

如果已滿足扒渣的許可條件這時的操作重要是制造熔池沸騰和降碳與此同時升溫具體操作是：全熔扒渣后制造適宜的渣量，用氧氣快速化渣與升溫，當溫度適宜后，可采用礦氧并用或純氧脫碳，直至滿足工藝規(guī)定為止。

c．碳低磷高這時應集中力量去磷然后增碳當溫度上來后再制造脫碳沸騰直至滿足工藝規(guī)定為止。

d．碳低磷低這時的操作重要是增碳然后再脫碳激烈沸騰與此同時快速升溫如果爐料質量較好即雜質較少而激烈沸騰時間不夠時也可借助于直接吹入氬氣或吹CO氣體來彌補熔池的沸騰，以滿足工藝規(guī)定。

第七節(jié)復原期精煉操作

復原精煉的具體任務是：

(1)盡量脫除鋼液中的氧；

(2)脫除鋼液中的硫；

(3)最后調節(jié)鋼液的化學成分，使之滿足規(guī)格規(guī)定；

(4)調節(jié)鋼液溫度，并為鋼的正常澆注發(fā)明條件。

上述任務的完畢是互相聯(lián)系、同時進行的。鋼液脫氧好，有助于脫硫，且化學成分穩(wěn)定，合金元素的收得率也高，因此脫氧是復原精煉操作的核心環(huán)節(jié)。

一、脫氧

1．脫氧產物的形成與排除

〔1〕脫氧產物的形成

電爐煉鋼慣用的脫氧劑有C、Mn、Si、Al及鈣系合金等，其中除碳與氧反響生成CO氣體逸出外，其它多個元素在鋼液中的脫氧產物重要是以硅酸鹽或鋁酸鹽形式存在，因此這里所體現(xiàn)的脫氧產物重要是指鋼中的氧化系夾雜。

脫氧產物形成是由成核和長大兩個環(huán)節(jié)構成，這也是脫氧過程的首要環(huán)節(jié)。對于脫氧能力很強的Al、Zr、Ti元素，由于在微觀體積內含有較大的過飽和度和能量起伏，因此均相成核的機率性較大。而對于脫氧能力較弱的Si、Mn元素，有可能依附在熔體內的現(xiàn)成基體上成核，這樣的基體在鋼液中總是存在的，如夾雜或其它原子集團或濃度差及其它不同的界面等，因此脫氧產物在熔池中的成核普通是比擬容易的。

成核一旦發(fā)生，周邊的脫氧劑和氧的濃度就立刻減少，為保持濃度的平衡，這些元素將不停地從遠處擴散過來從而引發(fā)核的長大有人曾計算溶解氧從006％降到001％的硅脫氧，最后半徑為2.5um的脫氧產物，長大到最后半徑的90％只需0.2s，最后半徑為20um的脫氧產物長大到90％也只需12.8s，可見脫氧產物的長大也是很快的。形成的脫氧產物因比鋼輕及在界面張力或攪拌等因素的作用下必然引發(fā)上浮，從而有可能排除。

〔2〕脫氧產物的排除及其影響因素

脫氧產物從鋼中的去除程度重要取決于它們在鋼液中的上浮速度，而上浮速度又與脫氧產物的構成形狀大小熔點密度以及界面張力鋼液的粘度與攪拌等諸因素有關并大致服從斯托克斯公式：式中v——脫氧產物顆粒夾雜上浮速度，cm／s；

r——顆粒夾雜半徑，cm；

g——重力加速度，cm／s2；

ρ/——鋼液密度，g／cm3；

ρ——脫氧產物密度，g／cm3；

η——鋼液粘度，Pa·S；

K——常數(shù)，脫氧產物在鋼液中上浮時可選用K=1。由式中可看出，減少鋼液粘度有助于顆粒夾雜的上浮。但鋼液的粘度與成分、溫度有關，依靠調節(jié)成分來減少鋼液的粘度是有限的，而鋼液的粘度隨著溫度的變化不大，例如30鋼當溫度由153升至l61時粘度僅減少000055Pa·s通過計算可知對于化學成分一定的鋼種，提高溫度改善鋼液的流動性，在最抱負的條件下，上浮速度只能增加3倍左右。從式中還可看出，密度差越大，越有助于顆粒夾雜的上浮，但鋼液內不同氧化物的密度變化范疇較小，依靠變化顆粒密度至多能將上浮速度提高2～3倍。因此，要去除鋼中氧化系夾雜，重要是依靠增加它的半徑。此時，斯托克斯公式可簡寫成下式：

v=Kr2

上式闡明v與的平方成正比因此脫氧產物的顆粒半徑越大上浮速度越快例如在同一條件下的鋼液中，當夾雜物顆粒半徑r由20um增加到40um時，上浮速度提高4倍上述討論由于沒有考慮脫氧產物的物化性質界面張力以及鋼液溫度的不均勻性也沒有考慮熔體所處的多個動力學條件等，因此計算成果與實際觀察約小2～4個數(shù)量級。因此，斯托克斯公式只能定性的預計脫