電爐煉鋼的配料計(jì)算裝料方法及操作

1、【本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)】本章學(xué)習(xí)電爐煉鋼的配料計(jì)算，裝料方法及操作，電爐熔化期、氧化期、還原期的任務(wù)及其操作，出鋼操作等。電爐煉鋼，主要是指電弧爐煉鋼，是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)特殊鋼的主要方法。目前，世界上90%以上的電爐鋼是電弧爐生產(chǎn)的，還有少量電爐鋼是由感應(yīng)爐、電渣爐等生產(chǎn)的。通常所說的電弧爐，是指堿性電弧爐。電弧爐主要是利用電極與爐料之間放電產(chǎn)生電弧發(fā)出的熱量來(lái)煉鋼。其優(yōu)點(diǎn)是：(1)熱效率高，廢氣帶走的熱量相對(duì)較少，其熱效率可達(dá)65%以上。(2)溫度高，電弧區(qū)溫度高達(dá)3000以上，可以快速熔化各種爐料。(3)溫度容易調(diào)整和控制，可以滿足冶煉不同鋼種的要求。(4)爐內(nèi)氣氛可以控制，可去磷、硫，還可脫氧。(

2、5)設(shè)備簡(jiǎn)單，占地少，投資省。第一節(jié) 冶煉方法的分類根據(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(shí)間短，生產(chǎn)率高，但需轉(zhuǎn)爐或其他形式的混鐵爐配合;冷裝主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(lái)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。此外，還有返回吹氧法。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。冶煉方法的確定主要取決于爐料的組成以及對(duì)成品鋼的質(zhì)量要求，下面我們扼要介紹幾種冶煉方法：(1)氧化法。氧化法冶煉

3、的特點(diǎn)是有氧化期，在冶煉過程中采用氧化劑用來(lái)氧化鋼液中的Si、Mn、P等超規(guī)格的元素及其他雜質(zhì)。因此，該法雖是采用粗料卻能冶煉出高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，所以應(yīng)用極為廣泛。缺點(diǎn)是冶煉時(shí)間長(zhǎng)，易氧化元素?zé)龘p大。(2)不氧化法。不氧化法冶煉的特點(diǎn)是沒有氧化期，一般全用精料，如本鋼種或類似本鋼種返回廢鋼以及軟鋼等，要求磷及其他雜質(zhì)含量越低越好，配入的合金元素含量應(yīng)進(jìn)入或接近于成品鋼規(guī)格的中限或下限。不氧化法冶煉可回收大量貴重合金元素和縮短冶煉時(shí)間。在缺少本鋼種或類似本鋼種返回廢鋼時(shí)，爐料中可配入鐵合金，這種冶煉方法又叫做裝入法，用“入”字表示，多用于冶煉高合金鋼等鋼種上。不氧化法冶煉如果不采取其他有效措施相配合，

4、則成品鋼中的氫、氮含量容易偏高。為了消除這種缺點(diǎn)，從而出現(xiàn)了返回吹氧法。(3)返回吹氧法。返回吹氧法簡(jiǎn)稱返吹法，用“返”字表示。該法主要使用返回廢鋼并在冶煉過程中用氧氣進(jìn)行稍許的氧化沸騰，既可有利于回收貴重的合金元素，又能降低鋼中氫、氮及其他雜質(zhì)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，即相當(dāng)于一臺(tái)電爐又帶一臺(tái)AOD精煉爐。該法主要用于不銹鋼的冶煉上，特點(diǎn)是鉻的回收率高，成本低，操作靈活簡(jiǎn)便，且鋼的質(zhì)量好。第二節(jié) 配 料配料的首要任務(wù)是保證冶煉的順利進(jìn)行?？茖W(xué)的配料既要準(zhǔn)確，又要合理地使用鋼鐵料，同時(shí)還要確

5、?？s短冶煉時(shí)間、節(jié)約合金材料并降低金屬及其他輔助材料的消耗。一、對(duì)配料的基本要求1.準(zhǔn)確配料一般是根據(jù)冶煉的鋼種、設(shè)備條件、現(xiàn)有的原材料和不同的冶煉方法進(jìn)行配料。配料的準(zhǔn)確性包括爐料重量及配料成分兩個(gè)方面。配料重量不準(zhǔn)，容易導(dǎo)致冶煉過程化學(xué)成分控制不當(dāng)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(xué)成分配得不準(zhǔn)，會(huì)給冶煉操作帶來(lái)極大的困難，嚴(yán)重時(shí)將使冶煉無(wú)法進(jìn)行。以氧化法冶煉為例，如配碳量過高，會(huì)增加礦石用量或延長(zhǎng)用氧時(shí)間;配碳量過低，熔清后勢(shì)必進(jìn)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，需加入其他金屬料撤掉多余的含量或進(jìn)行改鋼處理，既延長(zhǎng)了冶煉時(shí)間，降低了爐襯的使用壽

6、命，增加了各種原材料的消耗，又影響鋼的質(zhì)量，如果配得過高而又無(wú)其他鋼種可更改時(shí)，只有終止冶煉。為了杜絕以上情況的發(fā)生，配料前掌握有關(guān)鋼鐵料及鐵合金的化學(xué)成分是十分必要的。實(shí)際上，影響配料準(zhǔn)確性的因素較多，除與計(jì)劃、計(jì)算及計(jì)量有關(guān)外，還與收得率、爐體情況、鋼鐵料及鐵合金的科學(xué)管理、裝料工和煉鋼工的操作水平等有關(guān)。2.鋼鐵料的使用原則鋼鐵料的使用原則主要應(yīng)考慮冶煉方法、裝料方法、鋼種的化學(xué)成分以及產(chǎn)品對(duì)質(zhì)量的要求等。根據(jù)冶煉方法的不同特點(diǎn)使用鋼鐵料，鋼鐵料的化學(xué)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(yīng)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(qiáng)，但能

7、回收貴重的合金元素，所以應(yīng)盡量使用優(yōu)質(zhì)的返回精料。由于對(duì)軸承鋼、曲軸鋼以及高標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)鋼等的質(zhì)量與使用性能要求較高，無(wú)論采用何種方法冶煉，最好多用一些精料。此外，在配料時(shí)，還應(yīng)預(yù)先掌握鋼鐵料的塊度和單位體積重量。一般爐料中應(yīng)配入大塊料30%40%、中塊料40%50%、小塊料或輕薄鐵15%25%。當(dāng)然，料源不好或采用爐外精煉時(shí)，輕薄雜鐵也可多配。人工裝料時(shí)，鋼鐵料的塊度及重量必須與爐門的尺寸和人力相適應(yīng)，輕薄料也不宜過多，以免延長(zhǎng)裝料時(shí)間。爐頂機(jī)械裝料時(shí)，由于采用機(jī)械設(shè)備且能充分利用熔煉室空間，可使用較大的重料及較多的輕薄料。二、配料計(jì)算公式1.爐料成分的配定原則配料過程中，爐料化學(xué)成分的配定主

8、要考慮鋼種規(guī)格成分、冶煉方法、元素特性及工藝的具體要求等。具體為：(1)碳的配定。爐料中碳的配定主要考慮鋼種規(guī)格成分、熔化期碳的燒損及氧化期的脫碳量，還應(yīng)考慮還原期補(bǔ)加合金和造渣制度對(duì)鋼液的增碳。熔化期碳元素的燒損與助熔方式有關(guān)，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的具體條件，總結(jié)固有規(guī)律，一般波動(dòng)在0.60%左右。氧化期的脫碳量應(yīng)根據(jù)工藝的具體要求而定，對(duì)于新爐時(shí)的第一爐，脫碳量應(yīng)大于0.40%。不氧化法碳的配定應(yīng)保證全熔碳位于鋼種規(guī)格要求的下限附近。(2)硅的配定。在一般情況下，氧化法冶煉鋼鐵料的硅主要是由生鐵和廢鋼帶入，全熔后的硅不應(yīng)大于0.30%，以免延緩熔池的沸騰時(shí)間。返吹法冶煉為了提高合金元素的收得率，

9、根據(jù)工藝要求可配入硅廢鋼或硅鐵，但也不宜超過1.0%以上，對(duì)于特殊情況也可不配。(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(shí)一般不予以考慮;如錳的規(guī)格含量較低，配料時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制，盡量避免煉鋼工進(jìn)行脫錳操作。對(duì)于一些用途重要的鋼種，為了使鋼中的非金屬夾雜物能夠充分上浮，熔清后鋼液中的錳含量不應(yīng)低于0.20%，但也不宜過高，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，因此配錳量不得超過鋼種規(guī)格的中限。高速鋼中錳影響鋼的晶粒度，配入量應(yīng)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(yīng)盡可能的低。冶煉高鉻鋼時(shí)，配鉻量不氧化法按出鋼量的中下限控制，返吹法

10、則低于下限。(5)鎳、鉬元素的配定。鋼中鎳、鉬含量較高時(shí)，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(wú)鎳鋼時(shí)，鋼鐵料中的鎳含量應(yīng)低于該鋼種規(guī)定的殘余成分。高速鋼中的鎳對(duì)硬度有害無(wú)利，因此要求殘余含量越低越好。(6)鎢的配定。鎢是弱還原劑，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，且要求殘余鎢越低越好。不氧化法和返吹法冶煉時(shí)，應(yīng)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代替部分鎢，配料過程中應(yīng)嚴(yán)加注意。(7)刷鍋鋼種爐料成分的配定原則。在電爐煉鋼車間，在冶煉含Cr、Ni、M0、W或Mn 等高合金鋼結(jié)束后，接著需冶

11、煉l2爐含同種元素含量相應(yīng)較低的合金鋼，對(duì)上一爐使用的爐襯和鋼包進(jìn)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(yīng)低于該鋼種規(guī)格下限的0.20%0.50%;如用氧化法冶煉，被刷元素的含量還要低一些。另外，出鋼溫度越高的鋼種，被刷元素的含量應(yīng)配得越低。(8)磷、硫的配定。除磷、硫鋼外，一般鋼中的磷、硫含量均是配得越低越好，但顧及鋼鐵料的實(shí)際情況，在配料過程中，磷、硫含量的配定小于工藝或規(guī)程要求所允許的值即可。(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(wú)論采用何種方法冶煉，一般都不人為配入。(10)銅的配定。在鋼的冶煉過程中，銅無(wú)法去

12、除，且鋼中的銅在氧化氣氛中加熱時(shí)存在著選擇性的氧化，影響鋼的熱加工質(zhì)量，因此一般鋼中的銅含量應(yīng)配得越低越好，而銅鋼中的銅多隨用隨加。2.配料計(jì)算公式出鋼量出鋼量=產(chǎn)量+湯道量+中注管鋼量+注余量產(chǎn)量=標(biāo)準(zhǔn)鋼錠(鋼坯)單重支數(shù)相對(duì)密度系數(shù)湯道量=標(biāo)準(zhǔn)湯道單重根數(shù)相對(duì)密度系數(shù)中注管鋼量=標(biāo)準(zhǔn)中注管單重根數(shù)相對(duì)密度系數(shù)注余量是澆注帽口充填后的剩余鋼水量，一般為出鋼量的0.5%l.5%。對(duì)于容量小、澆注盤數(shù)多、生產(chǎn)小錠時(shí)，取上限值;反之取下限值。配料過程中，不可不考慮鋼的相對(duì)密度系數(shù)。裝入量爐料綜合收得率是根據(jù)爐料中雜質(zhì)和元素?zé)龘p的總量而確定的，燒損越大，配比越高，綜合收得率越低。爐料綜合收得率=各種

13、鋼鐵料配料比各種鋼鐵料收得率+各種鐵合金加入比例各種鐵合金收得率鋼鐵料的收得率一般分為三級(jí)。一級(jí)鋼鐵料的收得率按98%考慮，主要包括返回廢鋼、軟鋼、平鋼、洗爐鋼、鍛頭、生鐵以及中間合余料等，這級(jí)鋼鐵料表面無(wú)銹或少銹。二級(jí)鋼鐵料的收得率按94%考慮，主要包括低質(zhì)鋼、鐵路建筑廢器材、彈簧鋼、車輪等。三級(jí)鋼鐵料的收得率波動(dòng)較大，一般按85%90%考慮，主要包括輕薄雜鐵、鏈板、渣鋼鐵等，這級(jí)鋼鐵料表面銹蝕嚴(yán)重，灰塵雜質(zhì)較多。對(duì)于新爐襯(第一爐)，因鎂質(zhì)耐火材料吸附鐵的能力較強(qiáng)，鋼鐵料的收得率更低，一般還需多配裝入量的l%左右。配料量配料量=裝入量鐵合金總補(bǔ)加量礦石進(jìn)鐵量礦石進(jìn)鐵量=礦石加入量礦石含鐵量

14、鐵的收得率礦石的加入量一般按出鋼量的4%算，如果鐵合金的總補(bǔ)加量較大，需在出鋼量中扣除鐵合金的總補(bǔ)加量，然后再計(jì)算礦石進(jìn)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(wú)此項(xiàng)。各種材料配料量各種材料配料量=配料量各種材料配料比三、配料計(jì)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，其他已知條件如下：爐中殘余錳量為0.10%，殘余鉻量為0.15%，殘余鉬量為0.01%?？刂埔?guī)格成分：C0.38%、Mn0.45%、Crl.55%、M00.20%、Al0.90%。鉻鐵含鉻量

15、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4.00%，C返為0.30%，C雜為0.10%，爐料綜合收得率為96%，38CrMoAl的相對(duì)密度系數(shù)為0.9872，礦石的鐵含量為60%。當(dāng)配碳量為0.80%時(shí)，求配料量和配料組成?解：(1)出鋼量=(32006+206+120+150) 0.9872=19339.25(kg)(2) (kg)(3)配料量：(kg)(kg)(kg)(kg)鐵合金總補(bǔ)加量=115.11+433.89+53.56+236.81=839.37(kg)礦石進(jìn)鐵量=(19339.2

16、5-839.37)4%60%80%=355.20(kg).配料量=20145.O5=839.37355.20=18950.48(kg)(4)配料組成：令雜鐵配比為20%，則：雜鐵配入量=l8950.4820%=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) 裝料方法及操作裝料操作是電爐冶煉過程中重要的一環(huán)，它對(duì)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、裝料方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(jī)械裝料;機(jī)械裝料因采用設(shè)備不同又分為料槽、料斗、

17、料筐裝料等多種。目前，廣泛采用的還是料筐頂裝料。其裝料過程是：將爐料按一定要求裝在用鐵鏈銷住底部的料筐中。裝料時(shí)，先抬起爐蓋，并將其旋轉(zhuǎn)到爐子的后側(cè)或?qū)t體開出;然后再用天車將料筐從爐頂?shù)跞霠t內(nèi)，而后拉開銷子卸料入爐。人工裝料多用于公稱容量小于3t的電爐，缺點(diǎn)是裝料時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)率低，熱量損失大，電能消耗高，勞動(dòng)強(qiáng)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(dòng)強(qiáng)度，能彌補(bǔ)人工裝料的一些缺點(diǎn)，但裝料時(shí)間仍較長(zhǎng)，且易剮碰爐門。料筐頂裝料是目前最理想的裝料方法，爐料入爐速度快，只需35min就可完成，熱量損失小，節(jié)約電能，能提高爐襯的使用壽命，還能充分利用熔煉室的空間。另外

18、，料筐中的料可在原料跨間或貯料場(chǎng)上提前裝好，時(shí)間充裕、布料合理，裝入爐內(nèi)的爐料仍能保持它在料筐中的布料位置，如爐料質(zhì)量好，一次即可完成裝料。二、對(duì)裝料的要求為了縮短時(shí)間，保證合金元素的收得率，降低電耗和提高爐襯的使用壽命，裝料時(shí)要求做到：準(zhǔn)確無(wú)誤、快速入爐、裝得致密、布料合理。操作時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)防止錯(cuò)裝。首先是原料工段裝料時(shí)，要嚴(yán)格按配料單進(jìn)行裝料，嚴(yán)禁裝錯(cuò)爐料;其次是爐前吊筐時(shí)，要認(rèn)真檢查隨料筐單的爐號(hào)、冶煉鋼種及冶煉方法等與爐前的生產(chǎn)計(jì)劃單是否相符，防止吊錯(cuò)料筐。(2)快速裝料。剛出完鋼時(shí)，爐膛溫度高達(dá)1500以上，但此時(shí)散熱很快，幾分鐘內(nèi)便可降到800以下。因此應(yīng)預(yù)先做好裝料前

19、的準(zhǔn)備工作，進(jìn)行必要的補(bǔ)爐之后快速將爐料裝入爐內(nèi)，以便充分利用爐內(nèi)的余熱，這對(duì)于加速爐料熔化、降低電耗等有很大意義。(3)合理布料。合理布料包括以下兩方面的含義：首先，各種爐料的搭配要合理。裝入爐內(nèi)的爐料要足夠密實(shí)，以保證一次裝完;同時(shí)，增加爐料的導(dǎo)電性，以加速熔化。為此，必須大、中、小料合理搭配。一般料塊重量小于lOkg的為小料，l025kg的為中料，大于50kg而小于爐料總重五十分之一的為大料。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，合理的配比是小料占l5%20%，中料占40%50%，大料占40%。其次，各種爐料的分布要合理。根據(jù)電爐內(nèi)溫度分布的特點(diǎn)，各種爐料在爐內(nèi)亦即筐內(nèi)的合理位置是：底部裝一些小料，用量為小料總

20、量的一半，以緩沖裝料時(shí)對(duì)爐底的沖擊，同時(shí)有利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，有利于大料的熔化，同時(shí)還可防止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，以保證爐料密實(shí);中型爐料裝在大料的上面及四周;最上面放上剩余的小料，以便送電后電極能很快“穿井”，埋弧于爐料之中，減輕電弧對(duì)爐蓋的熱輻射。如果爐料中配有生鐵，應(yīng)裝在大料的上面或電極下面，以便利用它的滲碳作用降低大料的熔點(diǎn)，加速其熔化。若爐料中配有合金，熔點(diǎn)高的鎢鐵、鉬鐵等應(yīng)裝在電弧周圍的高溫區(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(yīng)裝在高溫區(qū)以外，即靠近爐坡處，以減

21、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(hù)爐襯。裝料時(shí)，還應(yīng)盡量減輕爐料對(duì)爐襯的損害。為此，裝料前，在爐底上先鋪一層為爐料重量l.5%2.0%的石灰，以緩解爐料的沖擊;同時(shí)，爐底鋪石灰還可以提前造渣，有利于早期去磷、加速升溫和鋼液的吸氣等。卸料時(shí)，料筐的底部與爐底的距離在滿足操作的條件下盡量小些，一般為200300mm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(zhuǎn)爐蓋時(shí)，爐蓋要完全抬起，電極要升到頂點(diǎn)且下端脫離爐膛、以防剮壞爐蓋或電極，同時(shí)又要求電極下端不許超出爐蓋的水冷圈或絕緣圈，避免搖晃擺動(dòng)時(shí)將電極折斷而滾落到它處砸壞設(shè)備或砸傷人。爐膛裸

22、露后，應(yīng)迅速將料筐吊入爐內(nèi)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(dòng)大;過偏將使?fàn)t料在爐中布局偏倚，抬料筐時(shí)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(shí)，裝料時(shí)應(yīng)多墊些雜鐵，并允許料筐抬得略高些。對(duì)于多次裝料，每次均要切電，因爐內(nèi)存有大量的鋼液，料筐應(yīng)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(shí)還要防止爆炸，潮濕的爐料嚴(yán)禁裝入多次裝料的料筐中。爐料入爐后，對(duì)于過高的爐料應(yīng)壓平或吊出，以免影響抽爐或爐蓋的旋轉(zhuǎn)與扣合。二、送電爐料入爐后并在送電前，電爐煉鋼工和設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)對(duì)爐蓋、電極、水冷系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣設(shè)備等進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)

23、故障要及時(shí)處理，以免在冶煉過程中造成停工;還應(yīng)檢查爐料與爐門或水冷系統(tǒng)是否接觸，如有接觸要立即排除，以免送電后被擊穿。如電極不夠長(zhǎng)時(shí)，最好在送電前更換，以利于一次穿井成功。在冶煉低碳高合金鋼時(shí)應(yīng)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(yīng)無(wú)泥土或其他絕緣物質(zhì)，以免影響起弧。當(dāng)完成上述工作并確認(rèn)無(wú)誤后，方可正常送電轉(zhuǎn)入熔化期。第五節(jié) 熔化期及其操作熔化期的主要任務(wù)是在保證爐體壽命的前提下，以最少的電耗將固體爐料迅速熔化為均勻的液體。在這同時(shí)，爐中還伴隨著發(fā)生一些物化反應(yīng)，如去除鋼液中的大部分磷和其他雜質(zhì)以及減少或限制鋼液的吸氣與元素的揮發(fā)等。此外，有目的的

24、升高熔池溫度，為下一階段冶煉的順利進(jìn)行創(chuàng)造條件，也是熔化期的另一重要任務(wù)。傳統(tǒng)的電爐煉鋼熔化期約占全爐冶煉時(shí)間的一半，電能消耗占總電耗的50%60%。因此，快速化料，縮短冶煉時(shí)間，對(duì)改善電爐煉鋼的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有很大的實(shí)際意義，這也是電爐煉鋼工作者長(zhǎng)期研究的又一課題。一、 爐料的熔化過程送電開始后，就是熔化期的開始，爐料的熔化過程大體上分為如圖121所示的四個(gè)階段。圖121 爐料熔化過程示意圖a-起弧階段;b-穿井階段;c-電極回升階段;d-低溫區(qū)爐料熔化階段第一階段：起弧階段。送電后，電極下降，當(dāng)電極端部距爐料有一定的距離時(shí)，由于強(qiáng)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

25、導(dǎo)電的電弧，隨之產(chǎn)生大量的光和熱。起弧階段的時(shí)間較短，約為35min，但常出現(xiàn)瞬時(shí)短路電流，所以電流一般不穩(wěn)定并造成了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而產(chǎn)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，電極逐漸下降并到達(dá)它的最低位置，這就是穿井階段。一般說來(lái)，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(shí)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(dòng)，開始時(shí)爐溫較低，液滴邊流動(dòng)邊凝結(jié)在冷料上，當(dāng)爐溫升高后，熔化的液滴便落在爐

26、底上積存下來(lái)形成熔池并逐漸擴(kuò)大。第三階段：電極回升階段。這個(gè)階段主要是熔化電極周圍的爐料，并逐漸向外擴(kuò)大。隨著熔化繼續(xù)的進(jìn)行，中央部分的爐料跟著熔化，三口小井匯合成一口大井，熔池面不斷擴(kuò)大上升，電極也相應(yīng)向上抬起，這就是電極回升階段。在電極回升過程中，周圍爐料被熔化。當(dāng)爐內(nèi)只剩下爐坡、渣線和其他低溫區(qū)附近的爐料時(shí)，該階段即告結(jié)束。第四階段：熔化低溫區(qū)爐料階段。三相電弧近似于點(diǎn)熱源，各相的熱輻射不均勻，所以爐內(nèi)的溫度分布也不均勻。一般情況，在電極下邊和靠2#電極熱點(diǎn)區(qū)的爐料熔化較快，而爐門、出鋼口兩側(cè)及靠l#爐壁處低溫區(qū)的爐料熔化較慢，第四階段主要是熔化這些部位的爐料。在此過程中，電極雖然也繼續(xù)

27、稍有回升，但不明顯。二、影響爐料熔化的主要因素電爐煉鋼的能源主要是把電能轉(zhuǎn)換成熱能，目前發(fā)展趨勢(shì)之一是加大電爐輸入功率，從而有利于爐料的熔化，因此一些高功率、超高功率電爐相繼投入生產(chǎn);其次是利用外界輔助熱源，如爐料預(yù)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(yù)熱溫度為500時(shí)，可節(jié)省電能l/4，而溫度為600700時(shí)，可節(jié)省電能l/3，如果溫度達(dá)到900，只需冷裝料時(shí)的l/2左右的電能。這就意味著，變壓器輸入功率不變，熔化期將按相應(yīng)的比例縮短。此外，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?gòu)U鋼鐵料的熔化，在爐內(nèi)除及時(shí)合理地吹氧助熔外

28、，就是利用氧燃燒嘴加熱。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，一般多用于爐內(nèi)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(zhǎng)短不僅與熱源有直接關(guān)系，而且還取決于電力使用制度、裝料方法、布料情況、爐料的化學(xué)成分、冶煉工藝、造渣制度及爐體的設(shè)計(jì)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。在熔化初期，由于冷料能夠吸收大量的熱量，因此在穿井和電極回升階段，使用大電流和最高級(jí)電壓是有利的。當(dāng)爐中塌鐵后，弧光不能被爐料包圍，這時(shí)應(yīng)更換2#電壓較為合適(對(duì)備有46個(gè)常用的次級(jí)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

29、了熱輻射造成的熱耗，同時(shí)也有利于熔池內(nèi)的熱傳導(dǎo)，從而縮短了爐料的熔化時(shí)間。快速裝料能減少熱損失，充分利用爐中的余熱來(lái)加熱爐料。如果等料、人工裝料或因設(shè)備壞等原因不能及時(shí)裝料，勢(shì)必延長(zhǎng)熔化時(shí)間。合理的布料也是縮短熔化期的有效措施之一。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(shí)爐內(nèi)容易形成料橋，極易延長(zhǎng)熔化時(shí)間，如再出現(xiàn)塌鐵而把電極打斷，更拖延了熔化時(shí)間。熔化速度也取決于爐料的化學(xué)成分。碳含量為0.20%碳素鋼的電阻是銅的電阻的6倍，而碳含量為0.90%碳素鋼的電阻是銅的l4倍;爐料可看成是電流的二次線路，根據(jù)焦耳定律：Q=I2Rt爐料的電阻越大，電流通過時(shí)所產(chǎn)生的熱量越多。更何況高

30、碳鋼的熔點(diǎn)比低碳鋼的熔點(diǎn)低，所以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)生放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱可看成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利于爐料的熔化。金屬爐料的合理擴(kuò)裝也可縮短爐料熔化時(shí)間。早期造渣有助于爐料的熔化。早期造渣不僅可以防止鋼液的吸氣，同時(shí)也能減少熱量的散失，如果采用泡沫渣埋弧操作，不僅可以減輕弧光對(duì)爐壁的熱輻射，而且更有利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(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)爐料的熔化也有直接的影響。當(dāng)爐膛的直徑與極心圓直徑之比較大時(shí)，爐料熔化得較慢;如爐膛的直徑與極心圓直徑之比較小

31、時(shí)，爐料熔化得就快。對(duì)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(zhǎng)，爐料的熔化速度也是比較快的。三、熔化期的物化反應(yīng)爐料熔化的同時(shí)，熔池中也發(fā)生各種各樣的物化反應(yīng)，主要有元素的揮發(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(shí)，伴隨著元素的部分揮發(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)是因溫度超過元素的沸點(diǎn)而產(chǎn)生的。電弧的溫度高達(dá)40006000，而最難熔元素W的沸點(diǎn)也僅為5900，至于低沸點(diǎn)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(jìn)行的，即先形成氧化物，然后氧化物在高溫下?lián)]發(fā)逸出。一般說來(lái)，多數(shù)金屬氧化物的沸點(diǎn)低于該

32、金屬的沸點(diǎn)，如M0的沸點(diǎn)為4800，而M003。的沸點(diǎn)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，這是因?yàn)殍F在爐料中占的比例最大，液態(tài)鐵的蒸氣壓也較大，所以熔化期逸出的煙塵多為棕紅色。2.元素的氧化爐料熔化時(shí)，除產(chǎn)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(lái)源：一是爐料的表面鐵銹;二是爐氣;三是為了脫磷而加入的礦石或?yàn)榱酥鄱氲难醯?。在爐料熔化過程中，元素氧化損失量與元素的特性、含量、冶煉方法、爐料表面質(zhì)量及吹氧強(qiáng)度(壓力、流量、時(shí)間)等因素有關(guān)。Fe、C、Mn的氧化損失量在氧化

33、法和返吹法中基本相似。在一般情況下，Al、Ti、Si元素在氧化法中幾乎全部氧化掉，P只能大部分氧化，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(shí)，如爐料的配Si量大于1.0%，Si的氧化損失量約為50%70%。鐵的氧化損失通常為2%6%。廢鋼質(zhì)量越差，熔化時(shí)間越長(zhǎng)，吹氧強(qiáng)度越大，鐵的氧化損失也越大。碳的氧化損失量一般為0.60%，但不用氧時(shí)碳的損失不太大。而用氧時(shí)，碳的變化與鋼液中的碳含量、吹氧強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)爐料中的配碳量小于0.30%時(shí),碳的氧化損失不大，并可為電極增碳所彌補(bǔ);配碳大于0.30%時(shí)，碳的氧化損失要多些。吹氧助熔的氧氣壓力越大、流

34、量越多、吹氧時(shí)間越長(zhǎng)，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降低，這是因?yàn)楣柰醯挠H和力在1530以下時(shí)大于碳的緣故。爐料熔化過程中，有時(shí)因塌鐵而引起熔池沸騰，也會(huì)使碳的氧化損失增加，這主要是由于熔池中的金屬液無(wú)熔渣覆蓋，液面富集大量的Fe0與碳反應(yīng)的結(jié)果。3.鋼液的吸氣在一般情況下，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(huì)因溫度的升高直接或通過渣層溶解于鋼液中。在熔化期，鋼液具有較好的吸氣條件，這是因?yàn)槌髿馔?，爐料中還含有一定的水分。而且熔化初期的鋼液液滴向下移動(dòng)時(shí)是裸露的，而初期的熔池有時(shí)又無(wú)熔渣覆蓋，液滴直接與爐氣接觸。為了減少鋼液的吸氣量，應(yīng)盡

35、早造好熔化渣。熔化期合理的吹氧助熔也能降低鋼中的氣體含量。4.熱量的傳遞與散失熱量的傳遞與散失屬于物理過程。熔化期熔池中主要進(jìn)行著熱傳導(dǎo)。爐料除了吸收爐襯的余熱外，絕大部分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(dāng)熔池有熔渣覆蓋后，熱量通過熔渣傳給鋼液，這時(shí)的熱量仍是由上向下傳遞，一般說來(lái)，熔渣的溫度高于鋼液的溫度。當(dāng)然，在爐中還有熱量的輻射與反射，但不是主要的。關(guān)于輔助熱源，由于提供的方式不同，傳遞方向也不同。熔池出現(xiàn)后，初期如無(wú)熔渣覆蓋或熔渣較少，熱量散失嚴(yán)重。為了減少散熱，應(yīng)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(nèi)在夾雜和外在夾雜，隨著熔池的

36、擴(kuò)大，這些夾雜物也就有不同程度的上浮，它們是熔化渣的來(lái)源之一。實(shí)踐證明，合理的吹氧助熔和盡早造好熔化渣能促使夾雜充分上浮。吹氧后，由于氧氣流的作用，造成熔池局部沸騰，進(jìn)而有助于夾雜物的碰撞和上浮;理想的熔化渣不僅對(duì)脫磷有利，而且還能很好地捕捉、吸附非金屬夾雜物。四、熔化期脫磷操作熔化期的正確操作，可以把鋼中的磷去除50%70%，剩余的殘存磷在氧化期借助于渣鋼間的界面反應(yīng)、自動(dòng)流渣、補(bǔ)造新渣或采用噴粉脫磷等辦法繼續(xù)去除。因此，一個(gè)成熟的電爐煉鋼工，應(yīng)在熔化期緊緊地抓住脫磷操作。熔化期提前造好熔化渣，并使之具有適當(dāng)?shù)膲A度和較好的流動(dòng)性，能為前期脫磷創(chuàng)造有利的條件。另外，在條件允許的情況下，除加入助

37、熔礦石外，還可在大半熔時(shí)分批加入料重l%的氧化鐵皮或礦石粉，或在墊爐底灰的同時(shí)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部分熔化渣，對(duì)于高磷爐料或磷規(guī)格要求較嚴(yán)的鋼種，也可全部扒除，然后重造新渣，更是強(qiáng)化脫磷的行之有效的好辦法，此時(shí)去磷效率可達(dá)50%70%，而鋼液中的剩余磷移到氧化初期去繼續(xù)處理。五、 熔化期操作送電后應(yīng)緊閉爐門，堵好出鋼口，扣嚴(yán)爐蓋與爐壁的接合處及加料孔等，以防冷空氣進(jìn)入爐內(nèi)。在起弧階段結(jié)束后，還要調(diào)放電極長(zhǎng)度，使一次穿井成功并能保證全爐冶煉的需要。備有氧燃燒嘴裝置的爐子也應(yīng)適時(shí)點(diǎn)燃，以使?fàn)t料能夠同步熔化。需多次裝料時(shí)，在爐料每次塌鐵后，熔煉室能容

38、納下一料筐中的料時(shí)再裝入。在爐料熔化過程中，還應(yīng)適時(shí)地進(jìn)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要求，一般應(yīng)先進(jìn)行增碳操作。熔化渣的渣量一般為料重的2%3%，電爐功率越高越取上限值。爐料全熔并經(jīng)攪拌后，取全分析樣，然后扒除部分熔化渣，補(bǔ)造新渣。如果認(rèn)為脫磷困難或發(fā)現(xiàn)熔渣中含有大量的Mg0，也可進(jìn)行全扒渣，重新造渣。當(dāng)熔池溫度升到符合工藝要求時(shí)，方可轉(zhuǎn)入下一階段的冶煉。第五節(jié) 氧化期及其操作目前，氧化期主要是以控制冶煉溫度為主，并以供氧和脫碳為手段，促進(jìn)熔池激烈沸騰，迅速完成所指定的各項(xiàng)任務(wù)。在這同時(shí)，也為還原精煉創(chuàng)造有利的條件。不配備爐外精煉的電爐氧化期

39、的主要任務(wù)如下：(1)繼續(xù)并最終完成鋼液的脫磷任務(wù)，使鋼中磷降到規(guī)程規(guī)定的允許含量范圍內(nèi);(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，使之滿足工藝要求，一般是達(dá)到或高于出鋼溫度，為鋼液的精煉創(chuàng)造條件。在上述任務(wù)完成的同時(shí)，鋼液中的C、Si、Mn、Cr等元素及其他雜質(zhì)也發(fā)生不同程度的氧化。配備爐外精煉裝置的冶煉，電爐只是一個(gè)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(jìn)行，而氧化期的任務(wù)也就得以減輕。一、氧化方法1.礦石氧化法礦石氧化法屬于間接方式的供氧，它主要是利用鐵礦石或其他金屬化礦石中的氧通過擴(kuò)散轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)

40、現(xiàn)鋼液中的C、Si、Mn等元素及其他雜質(zhì)的氧化。該法的特點(diǎn)是渣中(FeO)濃度高，脫磷效果好。碳和FeO的反應(yīng)是脫碳過程的主要反應(yīng)，但FeO必須通過(FeO)的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此脫碳速度慢，氧化時(shí)間長(zhǎng)。而鐵礦石的分解是吸熱反應(yīng)，會(huì)降低熔池溫度，所以礦石加入前爐中應(yīng)具有足夠高的冶煉溫度。礦石氧化法的鋼液中容易帶進(jìn)其他夾雜。因渣中(FeO)含量高，所以熔渣的流動(dòng)性較好。2.氧氣氧化法氧氣氧化法又稱純氧氧化法。它主要是利用氧氣和鋼中的C、Si、Mn等元素及其他雜質(zhì)的直接作用來(lái)完成鋼液的氧化。除此之外，吹氧后，熔池中還發(fā)生下述反應(yīng)：O2+2Fe=2FeOFeO=(FeO)氧氣氧化和礦石氧化存在著本質(zhì)

41、的不同。氧氣氧化時(shí)，由于純氧對(duì)鋼液的直接作用，各元素氧化的動(dòng)力學(xué)條件好，在供氧強(qiáng)度較高的情況下，更有利于低碳鋼或超低碳鋼的冶煉。氧氣氧化屬于放熱反應(yīng)，進(jìn)而也有利于提高和均勻熔池溫度而減少電能消耗。此外，氧氣氧化后，鋼液純潔，帶進(jìn)其他雜質(zhì)少，且吹氧后，鋼液中的氧含量也少，所以又有利于后步鋼液的脫氧。但由于(FeO)含量不高，因此脫磷效果差，熔渣的流動(dòng)性也差。3.礦、氧綜合氧化法在電爐鋼生產(chǎn)過程中，礦石氧化和氧氣氧化經(jīng)常交替穿插或同時(shí)并用，這就是所謂的礦、氧綜合氧化。其特點(diǎn)是脫碳、升溫速度快，既不影響鋼液的脫磷，又能顯著縮短冶煉時(shí)間。但該法如不熟練，難以準(zhǔn)確地控制終脫碳。二、脫碳操作1.鋼液的加礦

42、脫碳由于礦石的熔化與分解及Fe0的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移均吸熱，所以脫碳反應(yīng)的總過程是吸熱。鋼液的加礦脫碳開始時(shí)必須要有足夠高的溫度，一般應(yīng)大于1530。為了避免熔池急劇降溫，礦石應(yīng)分批加入，每批的加入量約為鋼液重量的1.0%l.5%，而在前一批礦石反應(yīng)開始減弱時(shí)，再加下一批礦石，間隔時(shí)間為57min。熔池的均勻激烈沸騰主要通過對(duì)礦石的加入速度和保持合適的間隔時(shí)間來(lái)控制，當(dāng)熔池溫度較高時(shí)，礦石的加入速度也不能太快，如在爐門及電極孔冒出猛烈的火焰，則應(yīng)停止加礦，以避免發(fā)生噴濺或跑鋼事故。鋼液的加礦脫碳原則上是在高溫、薄渣下進(jìn)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

43、度及良好的流動(dòng)性。粘稠的熔渣不僅不利于脫磷，也不利于(FeO)的擴(kuò)散及CO氣泡的排除，特別是在鋼液溫度不太高的情況下，熔池容易出現(xiàn)“寂靜”的現(xiàn)象，加礦后熔池不沸騰，這時(shí)應(yīng)立即停止加礦，而要用螢石調(diào)整熔渣的流動(dòng)性并升溫。脫碳初期，流動(dòng)性良好的熔渣在C0氣泡的作用下呈泡沫狀，并經(jīng)爐門能自動(dòng)流出，如不能流出應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，否則以后也難以作到高溫、薄渣脫碳。為了加速礦石的熔化與分解，且又不過多地降低熔池溫度，當(dāng)條件允許時(shí)，礦石應(yīng)預(yù)先在大于800的高溫下烘烤4h后使用。礦石的加入量由脫碳量決定，理論計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)告訴我們，每氧化C 0.01%，每噸鋼液約用礦石lkg。理想的全熔碳應(yīng)滿足工藝的要求，但因裝料貽誤或

44、助熔不當(dāng)，有時(shí)出現(xiàn)脫碳量過大或不足。脫碳量過大不僅增加了各種原材料的消耗，而且也延長(zhǎng)冶煉時(shí)間，脫碳量不足需進(jìn)行增碳，這兩種情況對(duì)操作不利，應(yīng)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情況。吹入鋼液中的氧直接與鋼液中的碳發(fā)生反應(yīng)屬于碳的直接氧化，而吹入鋼液中的氧先與鋼液中的鐵反應(yīng)，然后生成的Fe0再與鋼液中的碳進(jìn)行反應(yīng)，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捉氣泡周圍的碳，并在氣泡表面進(jìn)行反應(yīng)。與此同時(shí)，氧氣泡周圍形成的FeO與鋼液中的碳作用，反應(yīng)產(chǎn)物也進(jìn)入氣泡中。而Fe0的出現(xiàn)與擴(kuò)散，又提高了鋼液中的氧含量，因此碳的氧化不僅可以在

45、直接吹氧的地方進(jìn)行，而且也能在熔池中的其他部位進(jìn)行。吹氧脫碳最大的特點(diǎn)是脫碳速度快，一般約為(0.030.05)%/min，而且鋼液溫度越高、供氧量越大、鋼中的碳含量越高，脫碳速度越快。當(dāng)鋼液中的碳含量降低到0.10%以下時(shí)，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(shí)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(kuò)散轉(zhuǎn)移又是限制環(huán)節(jié)，而吹氧脫碳不受這種限制，因此當(dāng)鋼液中的碳含量降到0.10%以下時(shí)，吹氧脫碳優(yōu)于加礦脫碳，且兩者的速度也有顯著的差別。生產(chǎn)實(shí)踐也證明，在冶煉低碳或超低碳鋼時(shí)，吹氧容易把

46、碳很快降到很低，而且合金元素的氧化損失比礦石氧化要少，這使得利用返吹法冶煉高合金鋼并回收爐料中的貴重合金元素成為可能。在其他條件相同的情況下，吹氧脫碳和加礦脫碳相比，渣中(FeO)的含量少，且鋼液中FeO的最終含量也少，這樣可減輕鋼液精煉的脫氧負(fù)擔(dān)。然而脫磷條件卻惡化了，所以脫磷任務(wù)必須在熔化末期或氧化初期且當(dāng)鋼液的溫度處于不太高的情況下就已完成。吹氧脫碳冶煉時(shí)間短，可提高產(chǎn)量20%以上，電耗降低l5%30%，電極消耗降低l5%30%，總成本約降低6%8%，且鋼的質(zhì)量也大有改善。吹氧降碳時(shí)，最好選用較高的氧壓。因?yàn)檠鯄焊?，氧氣流在鋼液?nèi)可吹入到更深的部位，并能分裂成更多的小氣泡，從而提高氧的利

47、用率。此外，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(shí)間，提高了氧的流速，強(qiáng)化了對(duì)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(kuò)大了礦氧反應(yīng)區(qū)，同時(shí)也減少了鋼中氧向渣中的轉(zhuǎn)移，又由于氧氣流的攪動(dòng)作用，使FeO的擴(kuò)散速度加快，所以這種脫碳方法能使鋼液的脫碳速度成倍的高于單獨(dú)加礦或吹氧的脫碳速度。在操作過程中，礦石的加入是分批進(jìn)行，且先多后少，最后全用氧氣。吹氧停止后，再進(jìn)行清潔沸騰或保持錳等操作。4.碳含量的經(jīng)驗(yàn)判斷鋼液的碳含量主要依靠化學(xué)分析、光譜分析及其他儀器來(lái)確定。但在實(shí)際操作中，為了縮短冶煉時(shí)間，電爐煉鋼工也常用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，

48、方法介紹如下：(1)根據(jù)用氧參數(shù)來(lái)估計(jì)鋼中的碳含量。在冶煉過程中，依據(jù)吹氧時(shí)間、吹氧壓力、氧管插入深度、耗氧量或礦石的加入量、鋼液溫度、全熔碳含量等，先估算lmin或一段時(shí)間內(nèi)的脫碳量，然后再估計(jì)鋼中的碳含量。因這個(gè)辦法使用方便，所以應(yīng)用的時(shí)候較多。(2)根據(jù)吹氧時(shí)爐內(nèi)冒出的黃煙多少來(lái)估計(jì)鋼中的碳含量。爐內(nèi)冒出的黃煙濃、多，說明碳含量高，反之較低。當(dāng)碳含量小于0.30%時(shí)，黃煙相當(dāng)?shù)?。這個(gè)辦法只能大概地估計(jì)鋼中碳含量，難以作到準(zhǔn)確的判斷。(3)根據(jù)吹氧時(shí)爐門口噴出的火星估計(jì)鋼中的碳含量。吹氧時(shí)爐門口噴出的火星粗密且分叉多則碳高，反之則低。(4)根據(jù)吹氧時(shí)電極孔冒出的火焰狀況判斷鋼中的碳含量。

49、常用于返吹法冶煉高合金鋼上。一般是碳含量高則火焰長(zhǎng)，反之則火焰短。當(dāng)棕白色的火焰收縮，且熔渣與渣線接觸部分有一沸騰圈，這時(shí)的碳含量一般小于0.10%。在返吹法冶煉鉻鎳不銹鋼時(shí)，當(dāng)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(shí)的碳含量約為0.06%0.08%;如果熔渣突然變稀，這是過吹的象征，碳含量一般小于0.03%。碳低熔渣變稀，這種現(xiàn)象在冶煉超低碳鋼時(shí)經(jīng)常遇到。(5)根據(jù)表面張力的大小進(jìn)行粗略的判斷。當(dāng)碳含量位于0.30%0.40%和碳含量小于0.10%時(shí)，鋼的表面張力較大，取樣時(shí)，樣勺的背面在鋼液面上打滑。(6)根據(jù)試樣斷口的特征判斷鋼中的碳含量。這種方法是

50、把鋼液不經(jīng)脫氧倒入長(zhǎng)方形樣模內(nèi)，凝固后取出放入水中冷卻，然后再打斷，我們可利用試樣斷口的結(jié)晶大小和氣泡形狀來(lái)估計(jì)鋼中的碳含量。(7)根據(jù)鋼餅表面特征估計(jì)鋼中的碳含量。這種方法主要用于低碳鋼的冶煉上。一般是舀取鋼液不經(jīng)脫氧即輕輕倒在鐵板上，然后根據(jù)形成鋼餅的表面特征來(lái)估計(jì)碳含量。(8)根據(jù)火花的特征鑒別鋼中的碳含量。利用火花的特征鑒別鋼中的碳含量應(yīng)具備砂輪機(jī)一臺(tái)，但該法偏差大，這主要是砂輪打磨出的火花與砂輪機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)及砂輪的砂粒粗細(xì)等有關(guān)，在爐前并不常用。(9)根據(jù)碳花的特征判斷鋼中的碳含量，該法簡(jiǎn)稱碳花觀察法。由于該法簡(jiǎn)便、迅速、準(zhǔn)確，因此獲得普遍的應(yīng)用。未經(jīng)脫氧的鋼液在樣勺內(nèi)冷卻時(shí)，能夠繼續(xù)進(jìn)

51、行碳氧反應(yīng)，當(dāng)氣泡逸出時(shí)，表面附有一薄層鋼液的液衣，宛如空心鋼珠，這就是火星。又因?yàn)闅馀菔沁B續(xù)逸出的，所以迸發(fā)出來(lái)的火星往往形成火線。如果鋼中的游離碳較多，有時(shí)在火星的表面上還附有碳粒。當(dāng)氣泡的壓力較大而珠壁的強(qiáng)度不足時(shí)，迸發(fā)出來(lái)的火星破裂，進(jìn)而形成所謂的碳花。然而，CO 氣泡壓力隨鋼液碳含量的降低而降低，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(qiáng)到弱。有經(jīng)驗(yàn)的煉鋼工可根據(jù)火星(碳花)的數(shù)量、大小與破裂情況及迸發(fā)力量的強(qiáng)弱、火線的斷續(xù)情況或發(fā)出的聲音等進(jìn)行判斷，碳含量越低判斷得越準(zhǔn)確，誤差常常只有0.01%0.02%，而碳含量越高，碳花越大，分叉越多，跳躍越猛烈，也越缺乏規(guī)律性，因此碳

52、含量很高時(shí)難以準(zhǔn)確的判斷。當(dāng)碳含量超過0.80%以上時(shí)，碳花在跳躍破裂過程中還發(fā)出吱吱的響聲。碳花的具體觀察方法有兩種：一種是直接觀察從勺內(nèi)迸發(fā)出來(lái)的火星(碳花)情況;另一種是觀察火星(碳花)落地后的破裂情況。一般碳鋼的碳含量與碳花特征的關(guān)系見表122。表12-2 碳鋼的碳含量與碳花特征的關(guān)系碳含量/% 火星或碳花的顏色 火星與碳花的多少等 迸發(fā)力量或破裂的情況 備注0.O50.10 棕白色 全是火星構(gòu)成的火線無(wú)花 迸發(fā)無(wú)力 火線稀疏時(shí)有時(shí)無(wú)0.10.20 白色 火星構(gòu)成的火線中略有小花 迸發(fā)無(wú)力 火線稀疏時(shí)有時(shí)無(wú)0.30.40 帶紅 火星2/3，小花1/3 迸發(fā)稍有力 火線細(xì)而稍密0.500

53、.60 紅色 火線2/3，小花1/3間帶23朵大花 迸發(fā)有力 火線粗而密0.700.80 紅色 火線l/3，小花2/3大花35朵 迸發(fā)有力，花內(nèi)分叉，呈現(xiàn)二次破裂0.901.O0 紅色 火星少，小花多，大花710朵 迸發(fā)有力、很強(qiáng)，花有圈呈現(xiàn)三次破裂 碳含量大于0.08%以上時(shí)，碳花在跳躍破裂過程中有吱的響聲1.11.20 紅色 大花很多、很亂略有火星 花跳躍頻繁有力，花有圈呈現(xiàn)三次破裂1.301.40 紅色 大花l/3，紫花2/3 花跳躍短而有力，多次破裂1.501.80 紅色 幾乎全是紫花 花跳躍短雨有力，多次破裂利用碳花的特征判斷鋼中的碳含量，還應(yīng)考慮以下一些因素的影響。溫度過低，容易低

54、看，而實(shí)際碳含量不是那么低;溫度過高，容易高看，而實(shí)際碳含量又沒有那么高。合金鋼的碳花與碳鋼基本相似，但形狀因其他元素的影響而有所不同。與碳含量相同的碳鋼比較：當(dāng)Mn、Cr、V等元素含量較高時(shí)，碳花較大、分叉又多，容易估的偏高;當(dāng)W、Ni、Si、Mo等元素含量較高時(shí)，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(shí)，碳花較少或無(wú)碳花，如經(jīng)脫氧或真空處理的鋼液就是如此。三、鐵、硅、錳、鉻等元素的氧化在脫磷、脫碳反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，鋼液中其他元素和雜質(zhì)也發(fā)生氧化。這些元素的氧化及氧化程度取決于：與鐵比較該元素對(duì)氧的親和力大小、該元素在鋼液中的濃度、熔渣組成與該元素氧化物的化學(xué)性質(zhì)

55、(酸性或堿性)及冶煉溫度等。除此之外，在實(shí)際冶煉中，鋼液中各元素的氧化程度還受各元素氧化反應(yīng)速度的影響，而這速度又與熔渣的物理性質(zhì)(粘度、表面張力)及熔池的物理狀態(tài)有關(guān)。鋁對(duì)氧的親和力很強(qiáng)，鈦次之，鋼液經(jīng)熔化和氧化后，它們幾乎全部氧化掉，而Fe、Si、Mn、Cr等元素與鋁和鈦的情況不一樣。下面我們分別進(jìn)行介紹。1.鐵的氧化鐵與氧的親和力比其他元素(Cu、Ni、CO除外)小，只要有別的元素存在，它就很難與氧結(jié)合，但在鐵基鋼液中，由于鐵的濃度最大，所以它還是首先被氧化。當(dāng)鋼中的C、Si、Mn、P等元素進(jìn)行氧化反應(yīng)時(shí)，氧的主要來(lái)源是FeO，因此鐵的氧化能為其他元素的氧化貯存氧，這也說明FeO對(duì)氧的傳

56、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(qiáng)于V、Mn、Cr。因此，鋼液中的Si在熔化期將被氧化掉70%，少量的殘余Si在氧化初期也能降低到最低限度。硅的氧化反應(yīng)式如下：Si+2(FeO)=(SiO2)+2FSi+O2=SiO2(固)硅的氧化是放熱反應(yīng)，并隨著溫度的升高氧化程度減弱，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他鋼種時(shí)，爐料中往往配入一定量的硅，以保證鋼液的快速升溫及減少鉻的燒損。反應(yīng)生成物SiO2不溶于鋼液中，除一部分能上浮到渣中外，還有一部分呈細(xì)小顆粒夾雜懸浮于鋼液中，SiO2可與其他夾雜物結(jié)合生成硅酸鹽，如果去除不當(dāng)而殘留在鋼中能成為夾雜。在熔渣中，(SiO2)與(FeO)發(fā)生下述反應(yīng)：(SiO2)+2(FeO) = (2 FeO?SiO2)在堿性渣中，(FeO)能被更強(qiáng)的堿性氧化物(CaO)從硅酸鐵中置換出來(lái)，即：由于生成的正硅酸鈣(2CaO?SiO2)是穩(wěn)定的化合物，使Si02分解壓力變得更低，渣中a(SiO2)變得更小，所以在堿性渣下，硅的氧化較完全。3.錳的氧化錳與氧的親和力比硅小，到了熔化末期錳大約燒損50%左右。如果熔化