电炉炼钢2018版

目的：防止吸气和降温
渣料：▲石灰:萤石:火砖块＝3:1:0.5 ▲保证熔点低、熔化快和流动性好
渣量：约2.5% (即还原期总渣量50%)
供电：较大功率(220V)，快速成渣 时间：5分钟左右
颜色：深黄色
加预脱氧剂：稀薄渣造好后，加入预脱氧剂
脱氧剂种类：FeMn FeSi MnSi Al 选择：▲优先采用复合脱氧剂
炉衬：碱性炉衬
炉底：▲底部粘土砖 ▲中层镁砖
▲工作层镁砂打结料
炉壁：▲镁砂打结层 ▲镁碳砖(目前)
炉顶：▲高铝砖
▲硅砖(早期) ▲高铝浇注料(目前)
炉衬损坏原因
炉渣侵蚀：高温炉渣碱度低对镁砂侵蚀严重 高温熔蚀：电弧区高温达到3000℃以上 炉料撞击：装料时炉料对炉衬冲击
补炉
目的：提高电炉炉衬寿命 ★每次出钢后必须补炉
穿井阶段
穿井过程
电极四周废钢熔化，钢水流向熔池 电极下降，与炉料保持合适距离，稳定电弧 在炉料中形成三个电极洞
供电：√电流不稳：经常塌料，电极与炉料接触状态改变
√最大功率：电弧被炉料包围
▲热效率高 ▲热辐射危害减少
时间：约20min左右 红色烟尘：Fe蒸发后（沸点2857℃）氧化成Fe2O3
√电压：100~400V √电流：2000~20000A
吹氧助熔
目的：√加快熔化
√降低电耗：▲氧化放热 ▲减少熔化时间
方式：√切割大料：减少块度
(前期)
√熔池吹氧：氧化放热 (末期)
时间：炉料900~1000℃、熔化40~60%开始吹氧
过早：炉料无法氧化 过晚：作用未充分发挥
★普碳钢燃点970℃
脱碳与各项任务的关系
与脱磷关系：搅拌熔池，增加钢渣界面，促使脱磷 与脱气关系：脱碳促进脱气
CO气泡是H和N的真空室 吹氧脱碳同时氧化H
与去除夹杂关系：搅拌促进夹杂去除
搅拌促使夹杂聚积
CO气泡黏附促使上浮 增加钢渣界面，夹杂物容易被炉渣吸收
与升温的关系：脱碳沸腾有利于氧化期升温
按输入功率分类
普通电弧炉： 超高功率电弧炉：
★国内电炉通常用于生产特殊钢
废钢不足：废钢为电炉主要原料
冶炼时间长，生产率低
成本高：▲电耗高
▲生产率低
电弧炉优点
热效率比较高： 65% 炉气带走热量少 温度高：电弧区温度3000℃以上 可以控制炉内气氛：▲氧化气氛 ▲还原气氛 夹杂物含量低：炉内脱氧，夹杂物有充分时间上浮
三.缩短熔化期的措施
目的：√提高生产率：熔化期约占冶炼时间的50%
√降低电耗：降低成本 √减少吸气量：熔化期越长，吸气时间越长
措施
提高变压器功率：熔化速度主要决定于供电量 缩短短网长度，减少损耗 增大电极直径，使用大电流 吹氧助熔 炉料预热或喷吹燃料，加快废钢熔化 提高设备性能，减少跳闸次数 减少热量损失：密封、快速补炉及装炉
▲具有脱气功能
应用：冶炼低碳高铬不锈钢的特有方法
部分氧化法
意义：在氧化法基础上，根据原料和钢种情况，减少脱碳量 0.10～0.20%
优点：▲冶炼时间短 ▲电耗少 缺点：▲要求原料P含量低
▲钢种质量要求低
应用：在原料较好的条件下，冶炼质量要求低的钢种
★氧化法冶炼是最基本的冶炼方法
第二节 配 料
铁矿石和吹O2：造渣及氧化脱磷 扒渣：熔清后适量扒渣，减轻氧化期脱磷负担
取样测温
分析成分：C、Mn、P、Cu、Ni
确定扒渣量：P 为氧化期提高数据：脱碳量、脱磷量 分析残余元素，决定冶炼钢种：模注
测量温度
确定氧化期升温量 确定氧化期矿石加入时间
★温度低于1450℃时加入铁矿石，会造成FeO聚积，形成低温喷溅
材料：√镁砂 √镁质喷补料
工艺：干补 湿补 喷补
干补：以沥青、焦油为结合剂，镁砂为补炉料，人工补炉 湿补：以水玻璃、卤水为结合剂，用水与镁砂混合 喷补：镁质喷补料，利用喷补机
位置:√炉壁渣线：炉渣侵蚀
√热点区域：电极辐射 √出钢口区：钢流及炉渣冲刷冲刷 √炉门两侧：碰撞、急冷急热
补炉原则
▲Al预脱氧不经济，仅在铝镇静钢使用
加入量：按元素100%吸收率加至成分中限值
补加渣料：在加预脱氧剂的同时，应补加石灰
目的：保持炉渣高碱度 Si脱氧形成SiO2
加入量：使炉渣总量保持在4~6%左右 搅拌：用木耙推动炉渣，促使炉渣熔化和脱氧剂溶解
炉渣脱氧：补加石灰熔化后，加入粉状脱氧剂进行炉渣脱氧
快补：3~5分钟 减少热损失
热补：保证稳固烧结
薄补：30mm左右 太厚不容易烧结
炉衬寿命
炉底：600炉 炉壁：120炉（喷补前） 270炉（喷补后）
ຫໍສະໝຸດ Baidu 第四节 装 料
炉料组成
炉料分类
大料：>40Kg 中料： 10~40Kg
▲废钢锭 ▲中包大块 多为轧钢切头切尾 √ 轻薄料：<2Kg ▲铁皮 ▲钢屑
供电：低功率，防止电弧危害炉衬 加速熔化
扒动炉料：未熔化废钢移动到电弧区 吹氧助熔：电弧效率下降
★熔清：炉料完全熔化后的状态
二.熔化操作
合理供电
功率：熔化过程已经讲述
起弧阶段：较低功率 穿井阶段：最大功率 上升阶段：最大功率 末期阶段：低功率
特征：“低电压、高电流”，充分放热
减少废钢对炉底冲击 废钢熔化时尽早成渣脱磷 早成渣减少熔池吸气及热损失
废钢加入顺序
小料和轻薄料：50%放在最下部 大料：全部放在小料上，位于中部的电极正下方
中料：放在大料之上
剩余小料：放在炉壁四周、炉料最上部以及大料之间填充缝隙
合金位置
★如果合金在装料时加入 高熔点合金：高温区，应避开电极正下方
脱气程度：氧化期末气体含量应低于钢种要求
▲熔清后： H 4.5~7 ppm ▲氧化期末：H 2.5~4 ppm N 60~120 ppm N 40~60 ppm
去除钢液中的氧化物夹杂
机理：CO析出，搅拌熔池 夹杂物来源
▲元素氧化产物 ▲炉衬侵蚀物 ▲炉料中的杂质
升高钢液温度
必要性：▲熔化后温度较低
电炉炼钢 2课时
电炉炼钢概述
冶炼准备
老三期
出钢过程
第一节 电炉炼钢概述
电炉分类
按设备分类
感应炉：电磁感应，电流加热 电渣炉： 等离子电弧炉：等离子体加热 电弧炉：通常所说的“电炉”
按炉衬性质
酸性电炉：无法脱S、P 碱性电弧：常用电炉形式
按供电性质分类
交流电弧炉：三相交流电 直流电弧炉：直流电
▲还原期造渣需要热量 ▲出钢时温度应满足浇注要求
升温条件好：▲熔池沸腾动力学条件好
▲泡沫渣埋弧，热效率高 ▲升温不会吸气
升温要求：氧化期末温度≈出钢温度＋10~20℃ ★还原期不宜升温，以维持温度为主
氧化调整钢液中的含碳量
脱碳沸腾搅拌熔池 ★也是配碳的主要目的 脱碳必要性：还原期合金增碳、造还原渣增碳和电极增碳
控制： C中限+ ΔC熔化+ΔC氧化−ΔC还原
C中限→钢种含C中限
ΔC熔化→熔化期脱碳量，0.05~0.10%；吹氧助熔 0.10~0.40%
ΔC氧化→氧化期脱碳量，0.30~0.50% ΔC还原→还原期增碳量 决定于钢种要求 取决于合金料含碳量和造渣制度
★通常配碳量高于钢种含碳量要求
第三节 补 炉
S：电炉还原期具有良好的脱硫能力
控制：废钢S含量通常不做要求
Cu、Ni
影响：Cu、Ni不氧化，逐渐富集影响钢质量
控制：采用Cu及Ni含量低的废钢稀释
配碳
目的
脱碳生成CO，搅拌熔池，改善冶金效果
保证终点C满足出钢要求
配碳量
意义：入炉时炉料中含碳量
原料：▲碳粉(含碳料) ▲电极块 ▲生铁快 ▲铁水
设备：√水冷氧枪
√吹氧管：自耗式钢管(10~20mm)，外涂耐火泥
尽快造渣
目的
√稳定电弧 √减少热损失 √防止吸气
√脱S、P √吸收夹杂 √减少元素蒸发
控制
炉渣成分：脱磷、减少炉衬侵蚀 炉渣成分 渣量：根据炉料P含量，4~5%，脱P率50~70%
石灰加入量：装炉时炉底加1~1.5%，过程补加1%左右
第六节 氧化期 意义：从炉料全部熔化开始，到扒出所有氧化渣
结束的冶炼过程
任务
脱除钢液中的P到规定限度
必须脱磷：还原期不能脱磷 脱磷程度：氧化期末熔池内P应低于钢种要求
▲还原期炉渣回磷 ▲还原期合金料增P
去除钢液中的气体（H和N）
氧化期是唯一脱气环节：CO析出 还原期内吸气：电弧裸露，气体电离
目的：造还原渣 ▲脱硫 ▲界面脱氧 ▲减少合金料消耗 脱氧剂：▲碳粉 1.5~3Kg/t ▲硅铁粉 4~6Kg/t
电极上升阶段
电极上升
熔池上升：废钢逐渐熔化 电极上升：防止短路
★电极位置自动调整
供电：√最大功率：电弧被炉料覆盖
√电流稳定：炉渣形成，电弧稳定
噪音沉闷：炉渣形成，电弧稳定 烟尘变弱：炉渣过滤FeO 时间：40~60min
熔化末阶段
特征
废钢基本已经熔化：仅剩炉壁区域 电弧开始裸露
低熔点合金：远离高温区，在炉壁附近，防止蒸发
增碳剂：破碎成小块，防止还原期熔化增碳
装料要求
下致密、上疏松 中间高、四周低 炉口无大料
第五节 熔化期
意义：在电炉炼钢中，从通电开始到炉料全部熔清过程 任务
使炉料完全熔化成液态
造渣以防止熔池吸气和脱除部分S、P
一.炉料熔化过程
起弧阶段：点弧后至下降深度为D电极
脱氧与合金化
炉内脱氧及合金化：操作时间可延长，工艺操作方便 先脱氧而后合金化：可以提高合金元素的收得率
成分稳定性好：▲脱氧后收得率稳定
▲可以化验并补加合金料
还原期操作
※操作方法：白渣法和电石渣法
▲白渣法应用广泛
※白渣法：采用碳粉和硅铁粉还原炉渣，良好的还原渣
在冷却后成白色
造稀薄渣：在扒除全部氧化渣后，在炉内快速造稀薄渣
配料：冶炼前确定废钢加入量、种类和成分 加入量
意义：一炉钢加入的废钢量
取值：√电炉公称容量
√模注：考虑钢锭总重量、浇余、汤道及中注管用量 √连铸：避免过分超装
★多数电炉通常有一定的超装
废钢内有害元素
P：电炉氧化期具有脱磷能力
影响：▲冶炼时间延长 ▲石灰和矿石消耗增加 ▲电耗增加 控制：< 0.08% P
冶炼方法
氧化法：最基本的冶炼方法
特点： ▲功能齐全：熔化期 氧化期 还原期
▲废钢原料要求低：原料适应性强 ▲冶炼钢种多：可以冶炼所有钢种
“老三期”
▲应用广泛：90%以上的钢种采用此方法
缺点： ▲冶炼时间长
▲电耗高 ▲劳动强度高 ▲炉体寿命较低
不氧化法
意义：原料条件好，钢中C、P符合要求，不采用氧化操作 优点：▲冶炼时间短 应用：较少
合金元素收得率高：还原气氛下合金化
钢成分和温度容易控制：▲炉内合金化 ▲电加热 设备比较简单，投资省 节省能源：高炉长流程约1/3
电弧炉缺点
电能消耗大：▲我国电力缺乏 ▲美国电力充足 废钢用量大：▲国内废钢少 气体含量高：空气及水电离 钢中残余元素多：Cu、Ni、Cr元素富积 温度均匀性差：电弧“点”热源
小料：2~10Kg
炉料配比：按电炉公称容量合理配比，堆密度 3~4.5 t/m3
装料方法
料篮装料：电炉开出或移动炉顶，用天车吊起料篮从炉顶装料 料槽装料：废钢装入料槽，用天车装料 手装料：人工从炉门装料。小电炉常用 ★炉顶加料应用最多，需要3~5分钟
装料顺序
炉底加石灰：炉底首先装入石灰，料重1~2%
▲电耗少
缺点：▲原料条件要求高 ▲无法脱气
返回法
意义：全部采用同类钢种的废钢，无氧化操作，合金补加少
优点：▲合金消耗低 ▲冶炼时间短 ▲电耗少 缺点：▲原料条件要求高:必须同钢种连续生产时采用
▲无法脱气：要求废钢干燥
应用：合金钢 不锈钢
返回吹氧法
意义：在返回法基础上，吹氧脱碳，冶炼低碳高铬不锈钢 特点：▲高温下“去碳保铬”
熔池沸腾，改善传热动力学条件 CO使炉渣泡沫化，形成埋弧冶炼，提高了热效率
泡沫渣使炉衬受热减少，有利于提高供电功率
还原期各任务之间关系
脱氧与脱硫
脱硫必须脱氧：脱氧与脱硫同时发生
电炉脱硫能力高：脱硫率>70%，钢水可达0.006~0.010%S
熔池内脱硫不平衡：还原期内熔池搅拌弱，反应不平衡 ★采用钢渣混出工艺，增加钢渣界面，促使脱硫进行
电弧形成：√电极通电与炉料接触起弧
√电弧温度高：4000~6000℃
电弧维持：√空气及Fe电离形成等离子体
√以废钢为零线，形成导电通路
噪音大： √电弧不稳及断弧 供电： √额定功率2/3
√电路冲击较大
√炉料震动
★功率过高电弧损坏炉顶
时间：5~10min
★起弧后，电极与炉料不接触，电极位置自动调节