电炉炼钢主要过程及特点

2冶炼前的准备工作
2.1补炉 一般情况下，每炼完一炉钢后，在装料前，要进行补 炉其目的是修补炉底和被侵蚀的渣线及被破坏的部位， 以维持正常的炉体形状，从而保证治炼的正常进行和安 全生产，补炉的要点是： 1)出钢后立即检查炉衬，需要填补炉底时，应先将炉 底残渣全部扒出，然后进行填补，补炉的原则是高温、快 补、薄补，维护炉膛原状。 2)补炉料要提前半个小时混合均匀，补炉后放下电极 烘烤30分钟，若补镁砂量较大，应酌情延长烘烤时间。
6 出钢
出钢的技术要求： 1)终脱氧后应及时停止供电，准备出钢。 2)出钢槽必须清洁、干燥、平整、并与出钢 口保持平直，以利于出钢畅通。 3)出钢时，盛钢桶的耐火材料衬层须经充分 干燥清洁，并烘烤成暗红色或红色(700～ 1000℃)，出钢前15分钟加2.0kg终脱氧剂硅 铝钡，稀土硅铁1kg/t加在包内烤红。
熔化期的技术措施： 1)钢水熔池形成后，分批加入石灰造渣，其 加入总量相当于装料重量的1％—3％。 2)炉料大部分熔化时，交炉坡处尚未熔化的 炉料推入钢水中，以加速熔化。 3)为加速炉料的熔化，在炉料熔化60％—70％ 时采取吹氧助熔，加速炉料熔化，吹氧时 采用浅吹提温，插入钢水深度小于100mm， 角度为30 °—45 °，氧气压力0.4—0.5MPa。
装料时应将小料的一半放入底部，小 料的上部、炉子中心区放入全部大料、低 碳废钢和难熔炉料，大料之间放入小料， 中型料装在大料的上面及四周，大料的最 上面放入小料。凡在配料中使用的电极块， 应砸成50mm～100mm左右，装在炉料下 层。 总之，布料应做到：下致密、上疏松， 中间高，四周低，炉门口无大料；使得穿 井快，不搭桥。
(2)穿井阶段。这个阶段电弧完全被炉料包 围起来，热量几乎全部被炉料所吸收，不会烧 坏炉衬，所以使用最大功率，一般穿井时间为 20min左右，约占总熔化时间的1/4。 (3)电极上升阶段。电极“穿井”到底后， 炉底已形成熔池，炉底石灰及部分元素氧化， 使得在钢液面上形成一层熔渣，四周的炉料继 续受辐射热而熔化，钢液增加使液面升高，电 极逐渐上升。这阶段仍采用最大功率输送电能， 所占时间为总熔化时间的1/2左右。
一般冶炼方法对炉料中的主要元素含量要求如下： (1)碳含量。炉料中含碳量应保证氧化期有足够 量的碳进行碳氧反应，达到去气、去夹杂物的目的。 配碳量根据熔化期碳的烧损、氧化期的脱碳量和还 原期增碳量这3个因素来确定，要求炉料熔清时， 钢中碳量高出成品规格下限0.3%～0.4%；但配碳量 也不能过高，否则会延长氧化时间并使钢液过热。 (2)硅含量。含硅量一般不大于炉料的0.8%，过 高会延缓钢液的沸腾。 (3)锰含量。一般钢种配料时对锰可不考虑，通 常熔清后锰含量小于0.3%，否则也会延缓熔池沸 腾。 磷和硫含量原则上是越低越好。通常熔清后， 磷的含量应小于0.05%。
4)出钢时要求钢液流柱要粗，不能散流，而 且要使钢液与炉渣一起出到盛桶中(即大口 出钢，钢渣混出)，钢水全部倾出后，要在 钢水表面覆盖稻草灰保温。 5)出钢后在盛钢桶内取成品样，检查温度及 脱氧情况是否良好，根据包内钢水温度、 结合烤包情况、炉渣量等实际情况决定镇 静时间，以达到铸钢件始浇温度不高于该 钢种浇注温度，出钢后应保证镇静时间不 少于5min。
2 冶炼前的准备工作
2.2配料及装料 配料是电炉炼钢工艺中不可缺少的组成部分，配 料是否合理关系到炼钢工能否按照工艺要求正常地进行 冶炼操作。合理的配料能缩短冶炼时间。配料时应注意： 一是必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量。 二是炉料的大小要按比例搭配，以达到好装、快化的目 的。三是各类炉料应根据钢的质量要求和冶炼方法搭配 使用。四是配料成分必须符合工艺要求。 为使炉内炉料密实，装料时必须把大、中、小料合 理搭配，一般小料占15%～20%，中料占40%～50%，大 料40%。 进料前炉底应先铺占料重1.5%左右的石灰，以 便提前造好熔化渣，有利于早期去磷，减少钢液的吸气 和加速升温。
3)为了达到有效地净化钢液的目的，须保证 适当的脱碳速度，以便在钢液中形成活跃 的，但又不是过于剧烈的沸腾；为确保熔 池沸腾良好，应将氧化脱碳速率控制在每 分钟0.01%～0.03%。 4)氧化期总的来讲是一个升温阶段，升温速 度的快慢根据钢液磷的情况而定。氧化末 期必须使钢液温度升高到大于该钢种出钢 温度的20 ℃-30 ℃，至少不低于出钢温度的 上限
(4)熔化末了阶级。炉料被熔化3/4以上后， 电弧已不能被炉料遮蔽，3个电极下的高温区 已连成一片，此时如长时间采用最大功率供电， 电弧会强烈损坏炉盖和炉墙。 熔化期的主要任务是熔化炉料，但是在熔 化期既是造好炉渣，也是熔化期的重要操作内 容，如果仅为满足覆盖钢液及稳定电弧的要求， 只需1%～1.5%的渣量就已足够了，但从脱磷的 要求考虑，熔化渣必须具有一定的氧化性、碱 度和渣量。
电炉炼钢主要过程及特点
电炉炼钢主要利用电弧热，在电弧作用 区温度高达4000℃。 电弧炉炼钢从整体可分为原材料的准备、 冶炼前的准备工作、熔化期、氧化期、还原 期和出钢六大阶段。
1 原材料的准备
废钢是电弧炉炼钢的主要材料，废钢质量的好 坏直接影响钢的质量、成本和电炉生产率，因此， 对废钢有如下几点要求： (1)废钢表面应清洁少锈，因废钢中沾有的泥沙 等杂物会降低炉料的导电性能，延长熔化时间，还 会影响氧化期去磷效果以及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严 重或沾有油污时会降低钢和合金元素的收得率，增 加钢中的含氢量。 (2)废钢中不得混有铅、锡、砷、锌、铜等有色 金属。铅的密度大，熔点低，不溶于钢液，易沉积 在炉底缝隙中造成漏钢事故。锡、砷和铜，易引起 钢的热脆。
3 熔化期
在电弧炉炼钢工艺中，从通电开始到炉料全 部熔清为止称为熔化期。熔化期约占整个冶炼 时间的一半左右，耗电量占电耗总数的2/3左 右。 熔化期的任务是在保证炉体寿命的前提下， 用最少的电耗快速地将炉料熔化升温，并造好 烧化期的炉渣，以便稳定电弧，防止吸气和提 前去磷。 (1)启弧阶段。通电启弧时炉膛内充满炉料， 电弧与炉顶距离很近，如果输入功率过大，电 压过高炉顶容易被烧坏，所以一般选用中级电 压和输入变压器额定功率的2/3左右。
5 还原期
氧化期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原 期。主要任务是造好还原渣，钢液进行脱氧、 脱硫，调整钢液化学成分，控制好出钢温度。 炼钢还原过程的控制如下： 1)停电扒氧化渣后，首先加入锰铁进行 “预脱氧”，锰铁加入后，立即加入石灰、萤 石和碎硅砖造稀薄渣覆盖钢液，以减少钢液吸 气和降温。石灰、萤石、碎硅砖块的比例为4： 1：1，其总加入量大约为钢液重量的2％～3％， 稀薄渣形成后，随即造还原渣进行还原。
氧化期的过程控制如下： 1)氧化期前一阶段，钢水温度较低主要是造渣脱 磷。为达到良好的去磷效果：炉渣中FeO含量 为12%～20%，R为2～3，流动性良好；适当偏 低的温度，加强钢渣的搅拌。 2)当钢水温度达到1550℃后，氧化期进入第二阶 段，氧化期第二阶段主要是进行氧化脱碳沸腾 精炼，以去除钢液中的气体和夹杂物。氧化第 二阶段矿石加入应多批、小量、勤搅拌，使熔 池沸腾活跃并使炉渣保持良好的流动性，做到 炉渣自动流出；吹氧采用深吹去碳，插入钢水 深度大于100mm，角度40°～60°，氧气压力 0．7～0．8 MPa，吹氧时应移动吹氧管，以利 于整个熔池均匀沸腾。
电炉炼钢特点
以废钢为原料的电炉炼钢，比之高炉转 炉法基建投资少，同时由于直接还原的发展， 为电炉提供金属化球团代替大部分废钢，因 此就大大地推动了电炉炼钢。
优点： 温度高而且容易控制 可以制造还原性气氛，有利于去硫 热效率高，可以达到65%以上 冶炼设备简单，投资少 缺点： 耗电量大（500—700kwh/t） 成品钢中H、N含量高 炭质电极可能是溶液增碳，给低碳钢冶炼造 成困难
4)炉料熔化末期，应根据炉料中含P量的高低， 可分批加入适量的矿石或氧化铁皮，以加 速脱磷，加入的矿石或氧化铁皮的总量约 为炉料重量的1％～2％，为了调整炉渣的 流动性，可加入适量的萤石。 5)炉料全熔后，充分搅拌钢水，取样应在熔 池中心处舀取钢水分析C、P、S，掌握元素 含量，作为后阶段进行氧化、还原反应和 控制元素含量的依据，如钢水含C量不足时， 在开始氧化前必须进行增c。
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5)当温度、化学成分合适，就停止加矿石，调整 好炉渣，让熔池进入自然沸腾(5-10min)，使钢 水中的残余含氧量降低，并使气体及夹杂物充 分上浮，以利于还原期的顺利进行。 6)氧化期炉渣中FeO含量很高，又含有P2O5 ，为 了还原期脱氧及防止回磷必须扒渣，扒渣的条 件是扒渣温度高于出钢20℃～30℃；扒渣前碳、 磷及其他限制性成分应符合要求。 7)如果氧化末期碳含量过低需增碳，可在扒渣后 裸露的钢液面上撒加纯净、干燥的碳粉，进行 增碳。
5)当含氧量和含硫量都已降到合格的程度， 这时可以测量钢水温度，当钢水温度达到 出钢温度要求时，即可加入硅铁和锰铁调 整钢液的含硅量和含锰量，使之符合成品 钢要求，这一调整过程须在良好的白渣条 件下进行。调整钢水的化学成分后，应在710min内出钢。 6)当钢水的化学成分符合成品钢要求，并达 到了出钢温度时，即可插铝及其它脱氧合 金进行终脱氧，最终脱氧的加铝量是钢液 重量的0.1％～0.15％。
2)稀薄渣造好后，立即取样分析C、Mn、Si、S、 P各元素含量，并加还原碳粉，还原碳粉加入 后立即关闭炉门，尽量保证炉膛有较好的密封 性，以保持白渣快速形成。 3)随着还原过程的进行，炉渣逐渐失去脱氧、脱 硫能力，因而需要分批补充造渣材料石灰、萤 石和炭粉，调整炉渣的流动性，大约每隔68min加入一批，以确保反应继续进行，还原末 期加入硅铁和铬铁，做好出钢准备。 4)为了充分地进行脱氧和脱硫，钢水在良好的白 渣下还原的时间一般不小于15min，且有良好 的流动性，还原期总渣量为炉料的2％～3％， 其配比为：石灰：萤石：碳粉=4：1．5：1。
(3)废钢中不得混有密封容器，易燃、 易爆物和有毒物，以保证安全生产。 (4)废钢化学成分应明确，硫、磷含量 不宜过高。 (5)废钢外形尺寸不能过大(截面积不宜 超过150mm×150mm，最大长度不宜超过 350mm)。生铁在电弧炉炼钢中，一般被用 来提高炉料的配碳量，通常配入量不超过 炉料的30%。
4 氧化期
氧化期的主要任务如下： (1)继续氧化钢液中的磷。一般钢种要求氧 化期结束时钢中磷含量不高于0.010%～0.015%， 炼高锰钢时由于锰铁中磷含量较高，应控制得 更低些。 (2)去除气体及夹杂物。氧化期结束时，钢 中氮气量降低到0.004%～0.01%，钢中氢含量 降到0.00035%左右，夹杂总量不高0.001%。 (3)使钢液均匀加热升温，氧化末期达到高 于出钢温度10℃～20℃。