電爐煉鋼冶煉工藝

1、11.3 電爐煉鋼(lin n)冶煉工藝共四十一頁 11.3.1 電爐冶煉操作方法 11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼冶煉工藝 11.3.3 現(xiàn)代電爐煉鋼冶煉工藝 11.3.4 鋼液的合金化共四十一頁11.3.1 電爐(dinl)冶煉操作方法 電爐冶煉操作方法一般是按造渣工藝特點(diǎn)(tdin)來劃分的，目前普遍采用雙渣還原法與雙邊氧化法。11.3.1.1 雙渣還原法 雙渣還原法(返回吹氧法)的特點(diǎn)是冶煉過程中有較短的氧化期，造氧化渣，又造還原渣，能吹氧去碳、去氣、去夾雜。但由于該種方法去磷較難，故要求爐料應(yīng)由含低磷返回廢鋼組成。 雙渣還原法由于采取了小脫碳量、短氧化期，不但能去除有害元素，還可以回收大量

2、的合金元素。此法適合冶煉不銹鋼、高速鋼等含Cr、W高的鋼種。11.3.1.2 雙渣氧化法 雙渣氧化法(氧化法)的特點(diǎn)是冶煉過程有氧化期，能去碳、去磷、去氣、去夾雜等雜質(zhì)。對爐料無特殊要求，冶煉過程既有氧化期，又有還原期，有利于鋼質(zhì)量的提高。目前，幾乎所有的鋼種都可以用氧化法冶煉。以下主要介紹氧化法冶煉工藝。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)(chuntng)電爐煉鋼冶煉工藝 傳統(tǒng)(chuntng)的氧化法冶煉工藝操作過程由補(bǔ)爐、裝料、熔化、氧化、還原與出鋼六個(gè)階段組成，主要分為三期，俗稱老三期。傳統(tǒng)(chuntng)電爐老三期工藝，因其設(shè)備利用率低、生產(chǎn)率低、能耗高等缺點(diǎn)，滿足不了現(xiàn)代冶金工業(yè)的發(fā)展

3、，必須進(jìn)行改革，但它是電爐煉鋼的基礎(chǔ)。11.3.2.1 補(bǔ)爐爐襯壽命的高低是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的關(guān)鍵。A 影響爐襯壽命的主要因素影響爐襯壽命的主要因素：爐襯的種類、性質(zhì)和質(zhì)量(包括制作、打結(jié)、砌筑質(zhì)量)：高溫電弧輻射和熔渣的化學(xué)侵蝕：吹氧與鋼液、爐渣等的機(jī)械沖刷以及裝料的沖擊。為了提高爐襯壽命，除選擇高質(zhì)量的耐火材料與先進(jìn)的筑爐工藝外，還要加強(qiáng)維護(hù)，即在每爐鋼出完后要進(jìn)行補(bǔ)爐。如遇特殊情況，還須采用特殊的方式進(jìn)行修砌墊補(bǔ)。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐(dinl)煉鋼冶煉工藝B 補(bǔ)爐部位(bwi) 爐襯各部位的工作條件不同，損壞情況也不一樣。爐襯損壞的主要部位是爐壁渣線渣線受到高溫電弧的輻射、

4、渣鋼的化學(xué)侵蝕與機(jī)械沖刷以及冶煉操作等損壞嚴(yán)重，尤其渣線的2號(hào)熱點(diǎn)區(qū)還受到電弧功率大、偏弧等影響侵蝕嚴(yán)重，渣線2號(hào)熱點(diǎn)區(qū)的損壞程度常常成為換爐的依據(jù)；出鋼口附近因受渣、鋼的沖刷也極易減薄，爐門兩側(cè)常受熱震的作用，流渣的沖刷及操作與工具的碰撞等，損壞也比較嚴(yán)重。因此，一般電爐在出鋼后要對渣線、出鋼口及爐門附近等部位進(jìn)行修補(bǔ)，無論進(jìn)行噴補(bǔ)或投補(bǔ)，均應(yīng)重點(diǎn)補(bǔ)好這些部位。C 補(bǔ)爐原則 補(bǔ)爐的原則是：高溫、快補(bǔ)、薄補(bǔ)。補(bǔ)爐是將補(bǔ)爐材料噴投到爐襯損壞處，并借助爐內(nèi)的余熱在高溫下使新補(bǔ)的耐火材料和原有的爐襯燒結(jié)成為一個(gè)整體，而這種燒結(jié)需要很高的溫度才能完成。一般認(rèn)為，較純鎂砂的燒結(jié)溫度約為1600，白云石的

5、燒結(jié)溫度約為1540 。電爐出鋼后，爐襯表面溫度下降很快，因此應(yīng)該抓緊時(shí)間趁熱快補(bǔ)。薄補(bǔ)的目的足為了保證耐火材科良好的燒結(jié)。經(jīng)驗(yàn)表明新補(bǔ)的厚度一次不應(yīng)大于30mm，需要補(bǔ)得更厚時(shí)，應(yīng)分層多次進(jìn)行。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐(dinl)煉鋼冶煉工藝D 補(bǔ)爐方法(fngf) 補(bǔ)爐方法可分為人工投補(bǔ)和機(jī)械噴補(bǔ)，根據(jù)選用材料的混合方式不同又分為干補(bǔ)和濕補(bǔ)兩種。人工投補(bǔ)，補(bǔ)爐質(zhì)量差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)時(shí)間長、耐火材料消耗也大，故僅適合小爐子。目前，在大型電爐上多采用機(jī)械噴補(bǔ)。機(jī)械噴補(bǔ)設(shè)備種類較多。有爐門噴補(bǔ)機(jī)，如撫鋼50t爐；有爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)補(bǔ)爐機(jī)，如上海五鋼。機(jī)械噴補(bǔ)補(bǔ)爐速度快、效果好。E 補(bǔ)爐材料 堿

6、性電爐人工投補(bǔ)的補(bǔ)爐材科是鎂砂、白云石或部分回收的鎂砂。所用黏結(jié)劑濕補(bǔ)時(shí)選用鹵水或水玻璃，于補(bǔ)時(shí)一般均摻人瀝青粉。機(jī)械噴補(bǔ)材科主要用鎂砂、白云石或兩者的混合物，還可摻人磷酸鹽或硅酸鹽等效結(jié)劑。11.3.2.2 裝料目前電爐廣泛采用爐頂料筐裝料，每爐鋼的爐料分13次加入。裝料的好壞影響著爐襯壽命、冶煉時(shí)間、電耗、電極消耗以及臺(tái)金元素的燒損等。因此要求裝料合理，而裝料合理主要取決于爐科在料筐中的布料合理與否。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼冶煉(ylin)工藝 合理布料的順序如下；先將部分小塊料裝在料筐底部，借以保護(hù)科筐的鏈板或合頁板，減緩重料對爐底的沖擊，以保護(hù)爐底、及早形成熔池；在小塊料的

7、上面，料筐的中心部位裝大塊料或難熔料，并填充小塊料，做到平整、致密、無大空隙，使之既有利于導(dǎo)電，又可消除料橋及防止塌料時(shí)折斷電極，即保護(hù)電圾；其余的中、小塊料裝在大料或難熔料的上邊及四周；最后在料筐的上部裝入小塊輕薄料，以利于起弧、穩(wěn)定電流和減輕弧光對爐蓋的輻射損傷，即保護(hù)爐頂。 另外，渣鋼、湯道鋼等不易導(dǎo)電的爐料應(yīng)裝在遠(yuǎn)離電極的地方，以免影響導(dǎo)電；生鐵不要裝在爐門附近或爐坡上而要裝在大料或難熔料的周圍，以利用它的滲碳作用，降低大料或難熔料的熔點(diǎn)從而加速熔化。凡隨爐料裝入的鐵合金，為了保證元素的收得率，應(yīng)根據(jù)它們不同(b tn)的理化性能裝在不同(b tn)的位置。如鎢鐵、鉑鐵熔點(diǎn)高、不易氧化

8、，可裝在高溫區(qū)但不要裝在電極下邊；鉻鐵、鎳板、錳鐵等應(yīng)裝在遠(yuǎn)離高溫區(qū)的位置，以減少它們的揮發(fā)損失。 現(xiàn)場布料(裝料)經(jīng)驗(yàn)： 下致密、 上疏松、中間高、四周低、穿井快、不搭橋爐門口無大料，提前助熔效果好。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼冶煉(ylin)工藝11.3.2.3 熔化期 傳統(tǒng)工藝熔化期占整個(gè)(zhngg)冶煉時(shí)間的50一70，電耗占60一80。因此熔化期的長短影響生產(chǎn)率和電耗的高低，熔化期的操作影響氧化期、還原期的順利與否。A 熔化期的主要任務(wù)1)將塊狀的固體爐料快速熔化、并加熱到氧化溫度2)提前造渣早期去磷；3)減小鋼液吸氣與揮發(fā)。B 熔化期的操作主要是合理供電及時(shí)吹氧，提前造渣

9、。其中合理供電制度是使熔化期順利進(jìn)行的重要保證。a 爐料熔化過程及供電裝料完畢即可通電熔化。但在供電前，應(yīng)調(diào)整好電極，保證整個(gè)冶煉過程中不切換電極，并對爐子冷卻系統(tǒng)及絕緣情況進(jìn)行必要的檢查。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼(lin n)冶煉工藝爐料(llio)的熔化過程見圖11-10，基本可分為四個(gè)階段(期)，由于各階段熔化的情況不同，所以供電情況也不同見表11-6。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼冶煉(ylin)工藝第一階段起弧期：通電開始，在電弧的作用下一少部分元素?fù)]發(fā)，并被爐氣氧化、生成紅棕色的煙霧從爐中逸出。從送電起弧至電極端部下降1.5d電極深度為起弧期(約23min)。此期

10、電流不穩(wěn)定，電弧在爐頂附近燃撓輻射。二次電壓越高，電弧越長對爐頂輻射越厲害，并且熱量損失也越多。為了保護(hù)爐頂，在爐上部布一些輕薄小料以便讓電極快速插入料中，以減少電弧對爐頂?shù)妮椛?；供電上采用較低電壓、電流。第二階段穿井期：起弧完了至電極端部下降到爐底為穿井期。此期雖然電弧被爐料所遮蔽，但因不斷出現(xiàn)塌料現(xiàn)象，電弧燃燒不穩(wěn)定，供電上采取較大的二次電壓、大電流或采用高電壓帶電抗操作，以增加穿井的直徑與穿井的速度。但應(yīng)注意保護(hù)爐底，辦法是；加料前采取石灰墊底，爐中部布大、重廢鋼鋼以及采用合理的爐型。第三階段主熔化(rnghu)期：電極下降至爐底后開始回升時(shí)主熔化(rnghu)期開始。隨著爐料不斷地熔化

11、(rnghu)，電極漸漸上升，至爐料基本熔化(rnghu)(80)，僅爐坡、渣線附近存在少量滬料電弧開始暴露給爐壁時(shí)，主熔化期結(jié)束。在主熔化期，由于電弧埋入爐料中，電弧穩(wěn)定、熱效率高、傳熱條件好，故應(yīng)以最大功率供電，即采用最高電壓、最大電流供電、主溶化朔時(shí)間占整個(gè)熔化期的約70%。第四階段熔末升溫期：電弧開始暴露給爐壁至妒料全部熔化為熔末升溫期。此階段因爐壁暴露，尤其是爐壁熱點(diǎn)區(qū)的暴露受到電孤的強(qiáng)烈輻射，故應(yīng)注意保護(hù)。此時(shí)供電上可采取低電壓、大電流，否則應(yīng)采取泡沫渣埋弧工藝。典型的熔化期供電曲線見圖1111。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼冶煉(ylin)工藝b 及時(shí)(jsh)吹氧及元素氧

12、化 吹氧是利用元素氧化熱加熱、熔化爐料的。當(dāng)固體料發(fā)紅（-900）開始吹氧最為合適吹氧過早浪費(fèi)氧氣，過遲增加熔化時(shí)間。熔化期吹氧助熔，初期以切割為主，當(dāng)爐料基本熔化形成熔池時(shí)。則以向鋼液中吹氧為主。 一般情況下熔化期鋼中的Si、Al、Ti、V等幾乎全部氧化，Mn氧化40-60P氧化40-50，這與渣的堿度和氧化性等有關(guān)；而在吹氧時(shí)，C氧化10-30。Fe氧化2-3。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼冶煉(ylin)工藝c 提前(tqin)造渣 為提前造渣，用2一3石灰墊爐底(留鋼操作、導(dǎo)電爐底等除外)，這樣在熔池形成的同時(shí)就有爐渣覆蓋，使電弧穩(wěn)定，有利于爐料的熔化與升溫，并可減少熱損失，防止

13、吸氣和金屬的揮發(fā)。由于初期渣具有一定的氧化性和較高的堿度，可脫除一部分磷；當(dāng)磷高時(shí)，可采取自動(dòng)流渣、換新渣操作，脫磷效果更好，為氧化期創(chuàng)造條件。 脫磷任務(wù)主要在熔化期完成。通過在加料前，在爐底加2-3左右，提前造高堿度、高氧化性爐渣，并采用流渣造新渣的操作等在熔化期基本完成脫磷任務(wù)。C 縮短熔化期的措施1）減少熱停工時(shí)間；2）提高變壓器輸入功率；3）強(qiáng)化用氧，如吹氧助熔、氧-燒助熔；4）余鋼、渣回爐；5）廢鋼預(yù)熱等。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼冶煉(ylin)工藝11.3.2.4 氧化(ynghu)期 要去除鋼中的磷、氣體和夾雜物，必須采用氧化法冶煉。氧化期是氧化法冶煉的主要過程。傳統(tǒng)

14、冶煉工藝當(dāng)廢鋼爐料完全熔化，并達(dá)到氧化溫度，磷脫除70以上進(jìn)入氧化期。為保證冶金反應(yīng)的進(jìn)行，氧化開始溫度應(yīng)高于鋼液熔點(diǎn)50-80。（1）氧化期的主要任務(wù)1)當(dāng)脫磷任務(wù)重時(shí)，繼續(xù)脫磷到要求（0.02%）2)脫碳至規(guī)格下限；3)去氣、去夾雜(利用C-O反應(yīng))；4)提高鋼液溫度。（2）造渣與脫磷?？梢钥闯?，氧化期要造好高氧化性、高堿度和流動(dòng)性良好的爐渣。并及時(shí)流渣、換新渣，抓緊氧化前期（低溫）快速脫磷。（3）氧化與脫碳。按照熔池中氧的來源不同，氧化期操作分為礦石氧化、吹氧氧化及礦氧綜合氧化法三種。近些年強(qiáng)化用氧的實(shí)踐表明；除鋼中磷含量特別高而采用礦氧綜合氧化外，均用吹氧氧化，尤其當(dāng)脫磷任務(wù)不重時(shí)，通

15、過強(qiáng)化吹氧氧化鋼液降低鋼中碳含量共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼(lin n)冶煉工藝 （4）氣體與夾雜物的去除。電爐煉鋼鋼液去氣、去夾雜是在氧化期進(jìn)行的。它是借助碳-氧反應(yīng)、 一氧化碳?xì)馀莸纳细∈谷鄢禺a(chǎn)生激烈沸騰促進(jìn)氣體和夾雜的去除，均勻成分與溫度。為此，一定要控制好脫碳反應(yīng)速度保證熔池有一定的激烈沸騰時(shí)間。 （5）氧化期的溫度控制。氧化期的溫度控制要兼顧脫P(yáng)與脫C二者的需要，并優(yōu)先去P。在氧化前期應(yīng)適當(dāng)控制升溫速度。待P達(dá)到要求后再放手提溫。一般要求氧化末期的溫度略高于出鋼溫度20-30。這主要考慮兩點(diǎn)：1）扒渣、造新渣以及加合金將使鋼液降溫；2）不允許鋼液在還原期升溫，否則將使電弧下

16、的鋼液過熱，大電流弧光反射會(huì)損壞爐襯，以及鋼液吸氣。 當(dāng)鋼液的溫度、磷碳含量等符合要求時(shí)，扒除氧化渣、造稀薄(xb)渣，進(jìn)入還原期。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼冶煉(ylin)工藝11.3.2.5 還原(hun yun)期傳統(tǒng)電爐煉鋼工藝中，還原期的存在顯示了電爐煉鋼的特點(diǎn)。A 還原期的主要任務(wù) 1）脫氧至要求值； 2）脫硫至一定值； 3）調(diào)整鋼液成分進(jìn)行合金化； 4）調(diào)整鋼液溫度。 其中：脫氧是核心，溫度是條件，造渣是保證。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼冶煉(ylin)工藝B 脫氧(tu yng)操作電爐常用綜合脫氧法其還原操作以脫氧為核心，簡述如下：1）當(dāng)鋼液的溫度、P、C符

17、合理求。扒渣大于95；2）加Fe-Mn、Fe-Si塊等預(yù)脫氧(沉淀脫氧)；3）加石灰、螢石、火磚塊，造稀薄渣；4）稀薄渣形成后還原，加C粉、 Fe-Si粉等脫氧（擴(kuò)散脫氧），分3-5批， 7-10min/批（老三期煉鋼還原期時(shí)間長的原因）；5）攪拌，取樣、測溫；6）調(diào)整成分合金化(合金化計(jì)算后面單獨(dú)介紹)7）加A1或C少勘塊等終脫氧(沉淀脫氧)，8）出鋼。C 溫度的控制考慮到出鋼到澆鑄過程中的溫度損失，出鋼溫度應(yīng)比鋼的熔點(diǎn)高出100一140由于氧化期未控制鋼液溫度大于出鋼溫度20一30以上所以扒渣后還原期的溫度控制，實(shí)際上是保溫過程。如果還原期大幅度升溫，一是鋼液吸氣嚴(yán)重；二是高溫電弧加重對爐

18、襯的侵蝕，三是局部鋼水過熱。為此，應(yīng)避免還原期后升溫操作。共四十一頁11.3.2 傳統(tǒng)電爐煉鋼冶煉(ylin)工藝11.3.2.6 出鋼 傳統(tǒng)電爐煉鋼冶煉工藝鋼液經(jīng)氧化、還原后，當(dāng)化學(xué)成分合格，溫度合乎要求鋼液脫氧良好，爐渣堿度與流動(dòng)性合適時(shí)即可出鋼。因出鋼過程的鋼-渣接觸可進(jìn)一步脫氧與脫硫，故要求采取“大口、深沖、鋼渣混合”的出鋼方式。 傳統(tǒng)電爐老三期冶煉工藝操作集熔化、精煉(jnglin)和合金化于一爐包括熔化期、氧化期和還原期在爐內(nèi)既要完成廢鋼的熔化，鋼液的脫磷、脫碳、去氣、去除夾雜物以及升溫又要進(jìn)行鋼液的脫氧、脫硫、合金化以及溫度、成分的調(diào)整出而冶煉周期很長。這既難以保證對鋼材越來越嚴(yán)

19、格的質(zhì)量要求，又限制了電爐生產(chǎn)率的提高。共四十一頁11.3.3 現(xiàn)代(xindi)電爐煉鋼冶煉工藝 現(xiàn)代電爐冶煉已從過去包括熔化、氧化、還原精煉、溫度、成分控調(diào)和質(zhì)量控制的煉鋼設(shè)備變成僅保留熔化、升溫和必要精煉功能(脫磷、脫碳)的化鋼設(shè)備，而把那些只需要較低功率的工藝操作轉(zhuǎn)移到鋼包精煉爐內(nèi)進(jìn)行。鋼包精煉爐完全可以為初煉鋼液提供各種最佳(zu ji)精煉條件，可對鋼液進(jìn)行成分、溫度、夾雜物、氣體含量等的嚴(yán)格控制，以滿足用戶對鋼材質(zhì)量越來越嚴(yán)格的要求。盡可能把脫磷甚至部分脫碳提前到熔化期進(jìn)行，而在熔化后的氧化精練和升溫期只進(jìn)行碳的控制和不適宜在加料期加入的較易氧化而加入量又較大的鐵合金的熔化對縮短

20、冶煉周期、降低消耗、提高生產(chǎn)率特別有利。 電爐采用留鋼留渣操作，熔化一開始就有現(xiàn)成的熔池，輔之以強(qiáng)化吹氧和底吹攪拌，為提前進(jìn)行冶金反應(yīng)提供良好的條件。從提高生產(chǎn)率和降低消耗方面考慮，要求電爐具有最短的熔化時(shí)間和最快的升溫速度以及最少的輔助時(shí)間（如補(bǔ)爐、加料、更換電極、出鋼等），以期達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益。共四十一頁11.3.3 現(xiàn)代電爐煉鋼冶煉(ylin)工藝11.3.3.1 快速融化(rnghu)與升溫操作快速熔化和升溫是當(dāng)今電弧爐最重要的功能，將第一籃廢鋼加入爐內(nèi)后，這一過程即開始進(jìn)行。為了在盡可能短的時(shí)間內(nèi)把廢鋼熔化并使鋼液溫度達(dá)到出鋼溫度在電爐中一般采用以下操作手段來完成：以最大可能的功率供

21、電氧-燃燒嘴助熔，吹氧助熔和攪拌，底映攪拌，泡沫渣，以及其他強(qiáng)化冶煉和升溫等技術(shù)。這些都是為了實(shí)現(xiàn)最終冶金目標(biāo)，即為爐外精煉提供成分、溫度都符合要求的初煉鋼液為前提，因此還應(yīng)有良好的冶金操作相配合。11.3.3.2 脫磷操作脫磷操作的三要素，即磷在渣-鋼間分配的關(guān)鍵因素有：爐渣的氧化性、石灰含量和溫度。隨著渣中FeO、CaO的升高和溫度的降低，渣鋼間磷的分配系數(shù)明顯提高。因此，在電弧爐中脫磷主要就是通過控制上面三個(gè)因素來進(jìn)行的，所采取的主要工藝有：共四十一頁11.3.3 現(xiàn)代電爐煉鋼(lin n)冶煉工藝 （1）強(qiáng)化吹氧和氧-燃助熔，提高(t go)初渣的氧化性； （2）提前造成氧化性強(qiáng)、堿度

22、較高的泡沫渣，并充分利用熔化期溫度較低的有利 條件提高爐渣脫磷的能力； （3）及時(shí)放掉磷含量高的初渣并補(bǔ)充新渣，防止溫度升高后和出鋼時(shí)下渣回磷； （4）采用噴吹操作強(qiáng)化脫磷，即用氧氣將石灰與螢石粉直接吹入熔池，脫磷率一般可達(dá)80，并能同時(shí)進(jìn)行脫硫，脫硫率接近50； （5）采用無渣出鋼技術(shù)，嚴(yán)格控制下渣量，把出鋼后磷降至最低。一般下渣量可 控制在2kgt，對于P2O5含量為1的爐渣，其回磷量不大于0.001。 出鋼磷含量控制應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格、合金化等情況來綜合考慮，一般應(yīng)小于0.02共四十一頁11.3.3 現(xiàn)代(xindi)電爐煉鋼冶煉工藝11.3.3.3 脫碳操作(cozu) 電爐配料采取高配碳

23、，其目的主要是： (1)熔化期吹氧助熔時(shí)，碳先于鐵氧化，從而減少了鐵的燒損； (2)滲碳作用可使廢鋼熔點(diǎn)降低，加速熔化； (3)碳-氧反應(yīng)造成熔池?cái)噭?dòng)，促進(jìn)了渣-鋼反應(yīng)，有利于早期脫磷； (4)在精煉升溫期，活躍的碳-氧反應(yīng)擴(kuò)大了渣-鋼界面有利于進(jìn)一步脫磷， 有利于鋼液成分和溫度的均勻化和氣體、夾雜物的上??； (5)活躍的碳-氧反應(yīng)有助于泡沫渣的形成，提高傳熱效率，加速升溫過程。 配碳量和碳的加入形式、吹氧方式、供氧強(qiáng)度及爐子配備的功率關(guān)系很大，需根據(jù)實(shí)際情況確定。11.3.3.4 合金化 現(xiàn)代電爐合金化一般是在出鋼過程中在鋼包內(nèi)完成，那些不易氧化、熔點(diǎn)又較高的合金，如Ni、W、Mo等鐵合金可

24、在熔化后加入爐內(nèi)但采用留鋼操作時(shí)應(yīng)充分考慮前爐留鋼對下一爐鋼液所造成的成分影響。出鋼時(shí)要根據(jù)所加合金量的多少來適當(dāng)調(diào)整出鋼溫度，再加上良好的鋼包烘烤和鋼包中熱補(bǔ)償，可以做到既提高了臺(tái)金收得率，又不造成低溫。 出鋼時(shí)鋼包中合金化為預(yù)合金化精確的合金成分調(diào)整最終是在精煉爐內(nèi)完成的。為使精煉過程中成分調(diào)整順利進(jìn)行，要求預(yù)合金化時(shí)被調(diào)成分不超過規(guī)格中限。共四十一頁11.3.3 現(xiàn)代電爐煉鋼冶煉(ylin)工藝11.3.3.5 溫度控制 良好的溫度控制是順利完成冶金過程的保證，如脫磷不但需要高氧化性和高堿度的爐渣，也需要有良好的溫度相配合。這就是強(qiáng)調(diào)應(yīng)在早期脫磷的原因。因?yàn)槟菚r(shí)溫度較低有利于脫磷；而在氧

25、化精煉期，為造成活躍的碳氧沸騰，要求有較高的溫度(1550)；為使?fàn)t后處理和澆鑄正常進(jìn)行(jnxng)，根據(jù)所采用的不同工藝，要求電爐初煉鋼液有一定的過熱度，以補(bǔ)償出鋼過程、護(hù)外精煉以及鋼液的輸送等過程中的溫度損失。 出鋼溫度應(yīng)根據(jù)鋼種并充分考慮以上各因素來確定。出鋼溫度過低，鋼液流動(dòng)性差，澆鑄后易造成短尺或包中凝鋼；出鋼溫度過高，使鋼清潔度變壞，鑄坯(或錠)缺陷增加，消耗量增大。總之，出鋼溫度應(yīng)在能順利完成澆鑄的前提下盡量控制得低些。 偏心底出鋼電爐的出鋼溫度低(出鋼溫降小)節(jié)約能源、減少回磷。共四十一頁11.3.3 現(xiàn)代電爐煉鋼(lin n)冶煉工藝11.3.3.6 泡沫(pom)渣的操作

26、A 泡沫渣操作的優(yōu)點(diǎn) 采用水冷爐壁、爐蓋技術(shù)，能提高爐體壽命，可它對400mm的耐火材料渣線來說，作用是有限的。由于電爐泡沫渣技術(shù)的出現(xiàn)，其爐渣發(fā)泡厚度可達(dá)300一500mm，是電弧長度的2倍以上，從而可以使電爐實(shí)現(xiàn)埋弧操作。埋弧操作可解決兩方面的問題：一方面真正發(fā)揮了水冷爐壁的作用提高爐體壽命；另一重要方面使長弧供電成為可能，即大電壓、低電流。它的優(yōu)越性在于彌補(bǔ)了早期“超高功率供電”的不足帶來了以下優(yōu)點(diǎn)：1)提高爐襯壽命降低耐火材料消耗；2)電損失功率降低，電耗減少；3)電極消耗減少；4)三相電弧功率平衡改善；5)功率因數(shù)提高。 現(xiàn)代電爐熔池形成得早，因此可采取適當(dāng)高配碳、提前吹氧使?fàn)t渣發(fā)泡

27、。電爐泡沫渣操作主要在熔末電弧暴露一氧化末期間進(jìn)行。它是利用向渣中噴碳粉和吹入的氧氣產(chǎn)生的一氧化碳?xì)馀?，通過渣層而使?fàn)t渣泡沫化。良好的泡沫渣要求長時(shí)間將電弧埋住，這既要求渣中要有氣泡生成，還要求氣泡要有一定壽命。共四十一頁11.3.3 現(xiàn)代電爐煉鋼(lin n)冶煉工藝B 影響(yngxing)泡沫渣的因素1)吹氧量。泡沫渣主要是碳氧反應(yīng)生成大量的CO所致，因此提高供氧強(qiáng)度既增加了氧氣含量，又提高了攪拌強(qiáng)度，促進(jìn)碳氧反應(yīng)激烈進(jìn)行，使單位時(shí)間內(nèi)的CO氣泡發(fā)生量增加，在通過渣層排出時(shí)，使渣面上漲、渣層加厚。2)熔池含碳量。含碳量是產(chǎn)生CO氣泡的必要條件，如果碳含量不足將使碳氧反應(yīng)乏力影響泡沫渣生成

28、，這時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)碳，以促進(jìn)CO氣泡的生成。3)爐渣的物理性質(zhì)。增加爐渣的黏度、降低表面張力和增加爐渣中懸浮質(zhì)點(diǎn)數(shù)量爐渣的發(fā)泡性能和泡沫渣的穩(wěn)定性。4)爐渣化學(xué)成分。在堿性煉鋼爐渣中，F(xiàn)eO含量和堿度對泡沫渣高度的影響很大。一般來說，隨FeO含量升高，爐渣的發(fā)泡性能變差，這可能是FeO使?fàn)t渣中懸浮質(zhì)點(diǎn)溶解，爐渣堿度降低所致。堿度在指數(shù)2附近有一峰值，此時(shí)泡沫渣高度達(dá)最大。5)溫度。在煉鋼溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高，爐渣黏度下降熔池溫度越高，生成泡沫渣的條件越差。共四十一頁11.3.3 現(xiàn)代(xindi)電爐煉鋼冶煉工藝C 泡沫(pom)渣的控制 良好的泡沫渣是通過控制CO氣體發(fā)生量、渣中FeO含量和爐

29、渣堿度來實(shí)現(xiàn)的。足夠的CO氣體量是形成一定高度的泡沫渣的首要條件。形成泡誅渣的氣體不僅可以在金屬熔池中產(chǎn)生，也可以在爐渣中產(chǎn)生。熔池中產(chǎn)生的氣泡主要來自溶解碳和氣體氧、溶解氧的反應(yīng)，其前提是熔池中有足夠的碳含量。渣中CO主要是由碳和氣體氧、氧化鐵等一系列反應(yīng)產(chǎn)生的，其中碳可以以顆粒形式加入，也可以粉狀形式直接噴入。事實(shí)證明，噴入細(xì)粉可以更快、更有效地形成泡沫渣，產(chǎn)生泡沫渣的氣體80來自渣中，20來自熔池。熔池產(chǎn)生的細(xì)小分散氣泡既有利于熔池金屬流動(dòng)，促進(jìn)冶金反應(yīng)，又有利于泡沫渣形成；而渣中產(chǎn)生的氣體則不會(huì)造成熔池金屬流動(dòng)。研究表明：增加爐渣的黏度、降低表面張力，使?fàn)t渣的堿度R2.0-2.5，w(

30、FeO)15-20等，均有利爐渣的泡沫化。 美國、德國等開發(fā)的水冷碳-氧槍，專門用于由電爐爐門操作造泡沫渣，效果特別好。我國現(xiàn)已大量采用。最近，德國、意大利開發(fā)的碳-氧-燃復(fù)合式爐壁噴槍，可據(jù)爐內(nèi)不同階段，進(jìn)行氧-燃助熔、碳-氧造渣、吹氧去碳及二次燃燒等強(qiáng)化用氧操作。這種復(fù)合式爐壁噴槍實(shí)現(xiàn)了關(guān)爐門操作其效果是：消除冷點(diǎn)、造渣埋弧、加速反應(yīng)及回收能量。共四十一頁11.3.4 鋼液的合金化 煉鋼過程中調(diào)整鋼液合金成分的操作稱為合金化，它包括電爐過程鋼液的合金化及精煉過程后期鋼液的合金成分微調(diào)。傳統(tǒng)電爐煉鋼的合金化一般是在氧化末期、還原初期進(jìn)行預(yù)合金化在還原末期、出鋼前或出鋼過程進(jìn)行合金成分微調(diào)。而

31、現(xiàn)代(xindi)電爐煉鋼合金化一般是在出鋼過程中在鋼包內(nèi)完成出鋼時(shí)鋼包中合金化為預(yù)合金化、精確的合金成分調(diào)整最終是在精煉爐內(nèi)完成的。合金化操作主要指合金加入時(shí)間與加入的數(shù)量。共四十一頁11.3.4 鋼液的合金化11.3.4.1 合金(hjn)加入時(shí)間 加入鐵合金總的原則是：熔點(diǎn)高、不易氧化的元素可早加，如鎳可隨爐料一同加入、收得率仍在95%以上；熔點(diǎn)低，易氧化的晚加入，如硼鐵要在出鋼過程(guchng)中加入鋼包中?；厥章手挥?0左右。 合金加入的具體原則是： (1)不易氧化的元素(比鐵和氧結(jié)合能力差的)可在裝料時(shí)、氧化期或還原期加入如Cu、Ni、Co、Mo、W。較易氧化的元素。一般在還原初

32、期加入，如P、Cr、Mn。易氧化的元素，一般在還原末期加入即在鋼液和爐渣脫氧良好的情況下加入，如V、Nb、Si、Ti、Al、B、稀土元素(La、Ce等)。為提高收得率，許多工廠在出鋼過程中加入稀土元素、鈦鐵等，有時(shí)還在澆注的過程中加入稀土元素。 (2)熔點(diǎn)高、比重大的鐵合金加入后應(yīng)加強(qiáng)攪拌。例如鎢鐵的密度大、熔點(diǎn)高，沉于爐底，其塊度應(yīng)小些。 (3)加入量大、易氧化的元素，應(yīng)烘烤加熱，以便快速熔化。 (4)在許可的條件下，優(yōu)先使用便宜的高碳鐵合金(如高碳錳鐵、高碳鉻鐵等），然后再考慮使用中碳鐵合金或低碳鐵合金。 (5)貴重的鐵合金應(yīng)盡量控制在中下限，以降低鋼的成本。如冶煉W18Cr4V時(shí)(含W1

33、7.5一19)，每節(jié)省1的W可節(jié)約15kg/t鎢鐵(鎢鐵含W70，收得率為95)。 共四十一頁11.3.4 鋼液的合金化 另外，脫氧操作和合金化操作也不能截然分開。一般說來，作為脫氧的元素先加，合金化元素后加；脫氧能力比較強(qiáng)，而且比較貴重的合金元素，應(yīng)在鋼液脫氧良好的情況下加入。比如(br)，Al、Ti、B易氧化元素的加入順序與目的應(yīng)為；出鋼前2-3min插鋁脫氧，加鈦固定氮，出鋼過程再加硼，提高硼的回收率。此種情況，三者的收得率分別為65、50、50。11.3.4.2 加入(jir)數(shù)量 化學(xué)成分對鋼質(zhì)量和性能影響很大，現(xiàn)場根據(jù)冶煉鋼種、爐內(nèi)鋼液量、爐內(nèi)成分、合金成分及合金收得率等快速準(zhǔn)確地

34、計(jì)算合金加入量。 (1)合金加入量計(jì)算模型的確定。根據(jù)元素平衡建立n元高合金鋼的元素平衡方程，推導(dǎo)出計(jì)算n元高合金鋼鋼中某種合金加入量的計(jì)算公式(推導(dǎo)過程省略)共四十一頁11.3.4 鋼液的合金化上述通過建立n元高合金鋼的元素平衡方程，推導(dǎo)出的計(jì)算n元高合金鋼鋼中某種合金加人量的計(jì)算公式，簡稱“n元合金計(jì)算公式”。此計(jì)算公式在推導(dǎo)過程(guchng)中考慮到合金的收得率及爐中鋼水量的變化，因此比傳統(tǒng)多元高合金成分的計(jì)算方法一比份系數(shù)法(或叫補(bǔ)加系數(shù)法)科學(xué)、準(zhǔn)確。它適合所有的鋼種及整個(gè)煉鋼過程(包括電弧爐內(nèi)、電弧爐出鋼過程及LF成分微調(diào)等)所加合金的計(jì)算。當(dāng)將“n元合金計(jì)算公式”編成程序用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，有利于實(shí)現(xiàn)快速推確地計(jì)算，對鋼液實(shí)現(xiàn)窄成分控制以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量、自動(dòng)加入，為電爐煉鋼過程計(jì)算機(jī)控制打下基礎(chǔ)。共四十一頁11.3.4 鋼液的合金化 應(yīng)用上式計(jì)算合金的加入量時(shí)，在選擇追加合金的種類與牌號(hào)時(shí)應(yīng)注意以下優(yōu)先原則： 1)優(yōu)先選擇現(xiàn)場(xinchng)有的、價(jià)格便宜的合金，但加入后，要保證鋼液中磷或和碳不超標(biāo)，否則應(yīng)選擇低磷、碳含旦的合金； 2)