1、第六章 電爐煉鋼,電爐煉鋼概述 冶煉準(zhǔn)備 老三期 出鋼過程,第一節(jié) 電爐煉鋼概述,電爐分類 按設(shè)備分類 感應(yīng)爐：電磁感應(yīng)，電流加熱 電渣爐： 等離子電弧爐：等離子體加熱 電弧爐：通常所說的“電爐” 按爐襯性質(zhì) 酸性電爐：無法脫S、P 堿性電?。撼Ｓ秒姞t形式,按供電性質(zhì)分類 交流電弧爐：三相交流電 直流電弧爐：直流電 按輸入功率分類 普通電弧爐： 超高功率電弧爐： 國內(nèi)電爐通常用于生產(chǎn)特殊鋼 廢鋼不足：廢鋼為電爐主要原料 冶煉時(shí)間長，生產(chǎn)率低 成本高：電耗高 生產(chǎn)率低,電弧爐優(yōu)點(diǎn) 熱效率比較高： 65% 爐氣帶走熱量少 溫度高：電弧區(qū)溫度3000以上 可以控制爐內(nèi)氣氛：氧化氣氛 還原氣氛 夾雜物

2、含量低：爐內(nèi)脫氧，夾雜物有充分時(shí)間上浮 合金元素收得率高：還原氣氛下合金化 鋼成分和溫度容易控制：爐內(nèi)合金化 電加熱 設(shè)備比較簡單，投資省 節(jié)省能源：高爐長流程約1/3,電弧爐缺點(diǎn) 電能消耗大：我國電力缺乏 美國電力充足 廢鋼用量大：國內(nèi)廢鋼少 氣體含量高：空氣及水電離 鋼中殘余元素多：Cu、Ni、Cr元素富積 溫度均勻性差：電弧“點(diǎn)”熱源,冶煉方法 氧化法：最基本的冶煉方法 特點(diǎn)： 功能齊全：熔化期 氧化期 還原期 “老三期” 廢鋼原料要求低：原料適應(yīng)性強(qiáng) 冶煉鋼種多：可以冶煉所有鋼種 應(yīng)用廣泛：90%以上的鋼種采用此方法 缺點(diǎn)： 冶煉時(shí)間長 電耗高 勞動(dòng)強(qiáng)度高 爐體壽命較低,不氧化法 意義

3、：原料條件好，鋼中C、P符合要求，不采用氧化操作 優(yōu)點(diǎn)：冶煉時(shí)間短 電耗少 缺點(diǎn)：原料條件要求高 無法脫氣 應(yīng)用：較少 返回法 意義：全部采用同類鋼種的廢鋼，無氧化操作，合金補(bǔ)加少 優(yōu)點(diǎn)：合金消耗低 冶煉時(shí)間短 電耗少 缺點(diǎn)：原料條件要求高:必須同鋼種連續(xù)生產(chǎn)時(shí)采用 無法脫氣：要求廢鋼干燥 應(yīng)用：合金鋼 不銹鋼,返回吹氧法 意義：在返回法基礎(chǔ)上，吹氧脫碳，冶煉低碳高鉻不銹鋼 特點(diǎn)：高溫下“去碳保鉻” 具有脫氣功能 應(yīng)用：冶煉低碳高鉻不銹鋼的特有方法 部分氧化法 意義：在氧化法基礎(chǔ)上，根據(jù)原料和鋼種情況，減少脫碳量 0.100.20% 優(yōu)點(diǎn)：冶煉時(shí)間短 電耗少 缺點(diǎn)：要求原料P含量低 鋼種質(zhì)量要

4、求低 應(yīng)用：在原料較好的條件下，冶煉質(zhì)量要求低的鋼種 氧化法冶煉是最基本的冶煉方法,第二節(jié) 配 料,配料：冶煉前確定廢鋼加入量、種類和成分 加入量 意義：一爐鋼加入的廢鋼量 取值：電爐公稱容量 模注：考慮鋼錠總重量、澆余、湯道及中注管用量 連鑄：避免過分超裝 多數(shù)電爐通常有一定的超裝,廢鋼內(nèi)有害元素 P：電爐氧化期具有脫磷能力 影響：冶煉時(shí)間延長 石灰和礦石消耗增加 電耗增加 控制： 0.08% P S：電爐還原期具有良好的脫硫能力 控制：廢鋼S含量通常不做要求 Cu、Ni 影響：Cu、Ni不氧化，逐漸富集影響鋼質(zhì)量 控制：采用Cu及Ni含量低的廢鋼稀釋,配碳 目的 脫碳生成CO，攪拌熔池，改

5、善冶金效果 保證終點(diǎn)C滿足出鋼要求 配碳量 意義：入爐時(shí)爐料中含碳量 原料：碳粉(含碳料) 電極塊 生鐵快 鐵水 控制： C中限+ C熔化+C氧化C還原 C中限鋼種含C中限 C熔化熔化期脫碳量，0.050.10%；吹氧助熔 0.100.40% C氧化氧化期脫碳量，0.300.50% 決定于鋼種要求 C還原還原期增碳量 取決于合金料含碳量和造渣制度 通常配碳量高于鋼種含碳量要求,第三節(jié) 補(bǔ) 爐,爐襯：堿性爐襯 爐底：底部粘土磚 中層鎂磚 工作層鎂砂打結(jié)料 爐壁：鎂砂打結(jié)層 鎂碳磚(目前) 爐頂：高鋁磚 硅磚(早期) 高鋁澆注料(目前) 爐襯損壞原因 爐渣侵蝕：高溫爐渣堿度低對(duì)鎂砂侵蝕嚴(yán)重 高溫熔

6、蝕：電弧區(qū)高溫達(dá)到3000以上 爐料撞擊：裝料時(shí)爐料對(duì)爐襯沖擊,補(bǔ)爐 目的：提高電爐爐襯壽命 每次出鋼后必須補(bǔ)爐 材料：鎂砂 鎂質(zhì)噴補(bǔ)料 工藝：干補(bǔ) 濕補(bǔ) 噴補(bǔ) 干補(bǔ)：以瀝青、焦油為結(jié)合劑，鎂砂為補(bǔ)爐料，人工補(bǔ)爐 濕補(bǔ)：以水玻璃、鹵水為結(jié)合劑，用水與鎂砂混合 噴補(bǔ)：鎂質(zhì)噴補(bǔ)料，利用噴補(bǔ)機(jī) 位置:爐壁渣線：爐渣侵蝕 熱點(diǎn)區(qū)域：電極輻射 出鋼口區(qū)：鋼流及爐渣沖刷沖刷 爐門兩側(cè)：碰撞、急冷急熱,補(bǔ)爐原則 快補(bǔ)：35分鐘 減少熱損失 熱補(bǔ)：保證穩(wěn)固燒結(jié) 薄補(bǔ)：30mm左右 太厚不容易燒結(jié) 爐襯壽命 爐底：600爐 爐壁：120爐（噴補(bǔ)前） 270爐（噴補(bǔ)后）,第四節(jié) 裝 料,爐料組成 爐料分類 大料：

7、40Kg 廢鋼錠 中包大塊 中料： 1040Kg 多為軋鋼切頭切尾 小料：210Kg 輕薄料：2Kg 鐵皮 鋼屑 爐料配比：按電爐公稱容量合理配比，堆密度 34.5 t/m3,裝料方法 料籃裝料：電爐開出或移動(dòng)爐頂，用天車吊起料籃從爐頂裝料 料槽裝料：廢鋼裝入料槽，用天車裝料 手裝料：人工從爐門裝料。小電爐常用 爐頂加料應(yīng)用最多，需要35分鐘 裝料順序 爐底加石灰：爐底首先裝入石灰，料重12% 減少廢鋼對(duì)爐底沖擊 廢鋼熔化時(shí)盡早成渣脫磷 早成渣減少熔池吸氣及熱損失,廢鋼加入順序 小料和輕薄料：50%放在最下部 大料：全部放在小料上，位于中部的電極正下方 中料：放在大料之上 剩余小料：放在爐壁四

8、周、爐料最上部以及大料之間填充縫隙,合金位置 如果合金在裝料時(shí)加入 高熔點(diǎn)合金：高溫區(qū)，應(yīng)避開電極正下方 低熔點(diǎn)合金：遠(yuǎn)離高溫區(qū)，在爐壁附近，防止蒸發(fā) 增碳劑：破碎成小塊，防止還原期熔化增碳 裝料要求 下致密、上疏松 中間高、四周低 爐口無大料,第五節(jié) 熔化期,意義：在電爐煉鋼中，從通電開始到爐料全部熔清過程 任務(wù) 使?fàn)t料完全熔化成液態(tài) 造渣以防止熔池吸氣和脫除部分S、P,一.爐料熔化過程 起弧階段：點(diǎn)弧后至下降深度為D電極 電弧形成：電極通電與爐料接觸起弧 電弧溫度高：40006000 電弧維持：空氣及Fe電離形成等離子體 以廢鋼為零線，形成導(dǎo)電通路 噪音大： 電弧不穩(wěn)及斷弧 爐料震動(dòng) 供電

9、： 額定功率2/3 功率過高電弧損壞爐頂 電路沖擊較大 時(shí)間：510min 起弧后，電極與爐料不接觸，電極位置自動(dòng)調(diào)節(jié),穿井階段 穿井過程 電極四周廢鋼熔化，鋼水流向熔池 電極下降，與爐料保持合適距離，穩(wěn)定電弧 在爐料中形成三個(gè)電極洞 供電：電流不穩(wěn)：經(jīng)常塌料，電極與爐料接觸狀態(tài)改變 最大功率：電弧被爐料包圍 熱效率高 熱輻射危害減少 時(shí)間：約20min左右 紅色煙塵：Fe蒸發(fā)后（沸點(diǎn)2857）氧化成Fe2O3,電極上升階段 電極上升 熔池上升：廢鋼逐漸熔化 電極上升：防止短路 電極位置自動(dòng)調(diào)整 供電：最大功率：電弧被爐料覆蓋 電流穩(wěn)定：爐渣形成，電弧穩(wěn)定 噪音沉悶：爐渣形成，電弧穩(wěn)定 煙塵變

10、弱：爐渣過濾FeO 時(shí)間：4060min,熔化末階段 特征 廢鋼基本已經(jīng)熔化：僅剩爐壁區(qū)域 電弧開始裸露 供電：低功率，防止電弧危害爐襯 加速熔化 扒動(dòng)爐料：未熔化廢鋼移動(dòng)到電弧區(qū) 吹氧助熔：電弧效率下降 熔清：爐料完全熔化后的狀態(tài),二.熔化操作 合理供電 功率：熔化過程已經(jīng)講述 起弧階段：較低功率 穿井階段：最大功率 上升階段：最大功率 末期階段：低功率 特征：“低電壓、高電流”，充分放熱 電壓：100400V 電流：200020000A,吹氧助熔 目的：加快熔化 降低電耗：氧化放熱 減少熔化時(shí)間 方式：切割大料：減少塊度 (前期) 熔池吹氧：氧化放熱 (末期) 時(shí)間：爐料9001000、熔

11、化4060%開始吹氧 過早：爐料無法氧化 普碳鋼燃點(diǎn)970 過晚：作用未充分發(fā)揮 設(shè)備：水冷氧槍 吹氧管：自耗式鋼管(1020mm)，外涂耐火泥,盡快造渣 目的 穩(wěn)定電弧 減少熱損失 防止吸氣 脫S、P 吸收夾雜 減少元素蒸發(fā) 控制 爐渣成分：脫磷、減少爐襯侵蝕 爐渣成分 渣量：根據(jù)爐料P含量，45%，脫P(yáng)率5070% 石灰加入量：裝爐時(shí)爐底加11.5%，過程補(bǔ)加1%左右 鐵礦石和吹O2：造渣及氧化脫磷 扒渣：熔清后適量扒渣，減輕氧化期脫磷負(fù)擔(dān),取樣測(cè)溫 分析成分：C、Mn、P、Cu、Ni 確定扒渣量：P 為氧化期提高數(shù)據(jù)：脫碳量、脫磷量 分析殘余元素，決定冶煉鋼種：模注 測(cè)量溫度 確定氧化期

12、升溫量 確定氧化期礦石加入時(shí)間 溫度低于1450時(shí)加入鐵礦石，會(huì)造成FeO聚積，形成低溫噴濺,三.縮短熔化期的措施 目的：提高生產(chǎn)率：熔化期約占冶煉時(shí)間的50% 降低電耗：降低成本 減少吸氣量：熔化期越長，吸氣時(shí)間越長 措施 提高變壓器功率：熔化速度主要決定于供電量 縮短短網(wǎng)長度，減少損耗 增大電極直徑，使用大電流 吹氧助熔 爐料預(yù)熱或噴吹燃料，加快廢鋼熔化 提高設(shè)備性能，減少跳閘次數(shù) 減少熱量損失：密封、快速補(bǔ)爐及裝爐,第六節(jié) 氧化期,意義：從爐料全部熔化開始，到扒出所有氧化渣結(jié)束的冶煉過程 任務(wù) 脫除鋼液中的P到規(guī)定限度 必須脫磷：還原期不能脫磷 脫磷程度：氧化期末熔池內(nèi)P應(yīng)低于鋼種要求

13、還原期爐渣回磷 還原期合金料增P,去除鋼液中的氣體（H和N） 氧化期是唯一脫氣環(huán)節(jié)：CO析出 還原期內(nèi)吸氣：電弧裸露，氣體電離 脫氣程度：氧化期末氣體含量應(yīng)低于鋼種要求 熔清后： H 4.57 ppm N 60120 ppm 氧化期末：H 2.54 ppm N 4060 ppm 去除鋼液中的氧化物夾雜 機(jī)理：CO析出，攪拌熔池 夾雜物來源 元素氧化產(chǎn)物 爐襯侵蝕物 爐料中的雜質(zhì),升高鋼液溫度 必要性：熔化后溫度較低 還原期造渣需要熱量 出鋼時(shí)溫度應(yīng)滿足澆注要求 升溫條件好：熔池沸騰動(dòng)力學(xué)條件好 泡沫渣埋弧，熱效率高 升溫不會(huì)吸氣 升溫要求：氧化期末溫度出鋼溫度1020 還原期不宜升溫，以維持溫

14、度為主 氧化調(diào)整鋼液中的含碳量 脫碳沸騰攪拌熔池 也是配碳的主要目的 脫碳必要性：還原期合金增碳、造還原渣增碳和電極增碳,脫碳與各項(xiàng)任務(wù)的關(guān)系 與脫磷關(guān)系：攪拌熔池，增加鋼渣界面，促使脫磷 與脫氣關(guān)系：脫碳促進(jìn)脫氣 CO氣泡是H和N的真空室 吹氧脫碳同時(shí)氧化H 與去除夾雜關(guān)系：攪拌促進(jìn)夾雜去除 攪拌促使夾雜聚積 CO氣泡黏附促使上浮 增加鋼渣界面，夾雜物容易被爐渣吸收 與升溫的關(guān)系：脫碳沸騰有利于氧化期升溫 熔池沸騰，改善傳熱動(dòng)力學(xué)條件 CO使?fàn)t渣泡沫化，形成埋弧冶煉，提高了熱效率 泡沫渣使?fàn)t襯受熱減少，有利于提高供電功率,還原期各任務(wù)之間關(guān)系 脫氧與脫硫 脫硫必須脫氧：脫氧與脫硫同時(shí)發(fā)生 電

15、爐脫硫能力高：脫硫率70%，鋼水可達(dá)0.0060.010%S 熔池內(nèi)脫硫不平衡：還原期內(nèi)熔池?cái)嚢枞?，反?yīng)不平衡 采用鋼渣混出工藝，增加鋼渣界面，促使脫硫進(jìn)行 脫氧與合金化 爐內(nèi)脫氧及合金化：操作時(shí)間可延長，工藝操作方便 先脫氧而后合金化：可以提高合金元素的收得率 成分穩(wěn)定性好：脫氧后收得率穩(wěn)定 可以化驗(yàn)并補(bǔ)加合金料,還原期操作 操作方法：白渣法和電石渣法 白渣法應(yīng)用廣泛 白渣法：采用碳粉和硅鐵粉還原爐渣，良好的還原渣 在冷卻后成白色 造稀薄渣：在扒除全部氧化渣后，在爐內(nèi)快速造稀薄渣 目的：防止吸氣和降溫 渣料：石灰:螢石:火磚塊3:1:0.5 保證熔點(diǎn)低、熔化快和流動(dòng)性好 渣量：約2.5% (

16、即還原期總渣量50%) 供電：較大功率(220V)，快速成渣 時(shí)間：5分鐘左右 顏色：深黃色,加預(yù)脫氧劑：稀薄渣造好后，加入預(yù)脫氧劑 脫氧劑種類：FeMn FeSi MnSi Al 選擇：優(yōu)先采用復(fù)合脫氧劑 Al預(yù)脫氧不經(jīng)濟(jì)，僅在鋁鎮(zhèn)靜鋼使用 加入量：按元素100%吸收率加至成分中限值 補(bǔ)加渣料：在加預(yù)脫氧劑的同時(shí)，應(yīng)補(bǔ)加石灰 目的：保持爐渣高堿度 Si脫氧形成SiO2 加入量：使?fàn)t渣總量保持在46%左右 攪拌：用木耙推動(dòng)爐渣，促使?fàn)t渣熔化和脫氧劑溶解,爐渣脫氧：補(bǔ)加石灰熔化后，加入粉狀脫氧劑進(jìn)行爐渣脫氧 目的：造還原渣 脫硫 界面脫氧 減少合金料消耗 脫氧劑：碳粉 1.53Kg/t 硅鐵粉

17、46Kg/t 加入工藝：把碳粉均勻加在渣面上，生成火焰 火焰減弱后，分三批加入硅鐵粉 補(bǔ)加石灰和碳粉，保持高堿度和還原氣氛 1Kg硅鐵粉補(bǔ)加石灰3Kg左右。 關(guān)閉爐門，在爐內(nèi)形成還原氣氛 攪拌：促使脫氧反應(yīng)進(jìn)行 白渣：脫氧良好的還原渣，冷卻后白色泡沫狀，并最終出現(xiàn)粉化 675時(shí)晶型轉(zhuǎn)變，伴隨體積膨脹 白渣成分：R=2.83.5 FeO+MnO1.0% CaF2=35% 白渣保持：白渣保持20min左右,調(diào)整鋼水成分 取樣：攪拌均勻后取樣分析成分 加合金料：根據(jù)鋼種補(bǔ)加合金料 調(diào)整鋼水溫度：達(dá)到出鋼溫度 還原期避免大幅度提溫 終脫氧 目的：鋼液深脫氧 為鋼渣混出做準(zhǔn)備 條件：成分合格 溫度合適 渣流動(dòng)性好 操作：出鋼前5分鐘插Al 鋁量： Kg/t P234 低碳鋼 0.70.8 中碳鋼 0.50.6 合金結(jié)構(gòu)鋼 高碳鋼 0.30.4 合金工具鋼 0.5,出鋼前要求 成分：C、P、Mn、Si、Al等元素必須符合要求 S可以高于鋼種要求 鋼渣混出時(shí)脫硫率約40% V、B、Ti等易氧化元素，可以在