电炉炼钢工艺

【本章学习要点】本章学习电炉炼钢的配料计算，装料方法及操作，电炉熔化期、氧化期、还原期的任务及其操作，出钢操作等。

电炉炼钢，主要是指电弧炉炼钢，是目前国内外生产特殊钢的主要方法。目前，世界上90%以上的电炉钢是电弧炉生产的，还有少量电炉钢是由感应炉、电渣炉等生产的。通常所说的电弧炉，是指碱性电弧炉。

电弧炉主要是利用电极与炉料之间放电产生电弧发出的热量来炼钢。其优点是：（1）热效率高，废气带走的热量相对较少，其热效率可达65%以上。

（2）温度高，电弧区温度高达3000℃以上，可以快速熔化各种炉料。

（3）温度容易调整和控制，可以满足冶炼不同钢种的要求。

（4）炉内气氛可以控制，可去磷、硫，还可脱氧。

（5）设备简单，占地少，投资省。

第一节冶炼方法的分类

根据炉料的入炉状态分，有热装和冷装两种。热装没有熔化期，冶炼时间短，生产率高，但需转炉或其他形式的混铁炉配合；冷装主要使用固体钢铁料或海绵铁等。根据冶炼过程中的造渣次数分，有单渣法和双渣法。根据冶炼过程中用氧与不用氧来分，有氧化法和不氧化法。氧化法多采用双渣冶炼，但也有采用单渣冶炼的，如电炉钢的快速冶炼，而不氧化法均采用单渣冶炼。此外，还有返回吹氧法。根据氧化期供氧方式的不同，有矿石氧化法、氧气氧化法和矿、氧综合氧化法及氩氧混吹法。

冶炼方法的确定主要取决于炉料的组成以及对成品钢的质量要求，下面我们扼要介绍几种冶炼方法：

(1)氧化法。氧化法冶炼的特点是有氧化期，在冶炼过程中采用氧化剂用来氧化钢液中的Si、Mn、P等超规格的元素及其他杂质。因此，该法虽是采用粗料却能冶炼出高级优质钢，所以应用极为广泛。缺点是冶炼时间长，易氧化元素烧损大。

(2)不氧化法。不氧化法冶炼的特点是没有氧化期，一般全用精料，如本钢种或类似本钢种返回废钢以及软钢等，要求磷及其他杂质含量越低越好，配入的合金元素含量应进入或接近于成品钢规格的中限或下限。不氧化法冶炼可回收大量贵重合金元素和缩短冶炼时间。在缺少本钢种或类似本钢种返回废钢时，炉料中可配入铁合金，这种冶炼方法又叫做装入法，用“入”字表示，多用于冶炼高合金钢等钢种上。

不氧化法冶炼如果不采取其他有效措施相配合，则成品钢中的氢、氮含量容易偏高。为了消除这种缺点，从而出现了返回吹氧法。

(3)返回吹氧法。返回吹氧法简称返吹法，用“返”字表示。该法主要使用返回废钢并在冶炼过程中用氧气进行稍许的氧化沸腾，既可有利于回收贵重的合金元素，又能降低钢中氢、氮及其他杂质的含量。因此，该法多用于冶炼铬镍钨或铬镍不锈钢等钢种。

(4)氩氧混吹法。炉料全熔后，按比例将混合好的氩、氧气体从炉门或从炉底吹入，即相当于一台电炉又带一台AOD精炼炉。该法主要用于不锈钢的冶炼上，特点是铬的回收率高，成本低，操作灵活简便，且钢的质量好。

第二节配料

配料的首要任务是保证冶炼的顺利进行。科学的配料既要准确，又要合理地使用钢铁料，同时还要确保缩短冶炼时间、节约合金材料并降低金属及其他辅助材料的消耗。

一、对配料的基本要求

1．准确配料

一般是根据冶炼的钢种、设备条件、现有的原材料和不同的冶炼方法进行配料。配料的准确性包括炉料重量及配料成分两个方面。配料重量不准，容易导致冶炼过程化学成分控制不当或造成钢锭缺支短尺废品，也可能出现过量的注余增加消耗。炉料化学成分配得不准，会给冶炼操作带来极大的困难，严重时将使冶炼无法进行。以氧化法冶炼为例，如配碳量过高，会增加矿石用量或延长用氧时间；配碳量过低，熔清后势必进行增碳；配入不氧化元素的含量如果高于冶炼钢种的规格，需加入其他金属料撤掉多余的含量或进行改钢处理，既延长了冶炼时间，降低了炉衬的使用寿命，增加了各种原材料的消耗，又影响钢的质量，如果配得过高而又无其他钢种可更改时，只有终止冶炼。为了杜绝以上情况的发生，配料前掌握有关钢铁料及铁合金的化学成分是十分必要的。

实际上，影响配料准确性的因素较多，除与计划、计算及计量有关外，还与收得率、炉体情况、钢铁料及铁合金的科学管理、装料工和炼钢工的操作水平等有关。2．钢铁料的使用原则

钢铁料的使用原则主要应考虑冶炼方法、装料方法、钢种的化学成分以及产品对质量的要求等。根据冶炼方法的不同特点使用钢铁料，钢铁料的化学成分必须符合冶炼钢种的需要。氧化法有较好的脱磷、去气、除夹杂的能力，应多使用普通的粗料；返吹法和不氧化法因脱磷、去气、除夹杂能力不强，但能回收贵重的合金元素，所以应尽量使用优质的返回精料。由于对轴承钢、曲轴钢以及高标准的结构钢等的质量与使用性能要求较高，无论采用何种方法冶炼，最好多用一些精料。

此外，在配料时，还应预先掌握钢铁料的块度和单位体积重量。一般炉料中应配入大块料30％～40％、中块料40％～50％、小块料或轻薄铁15％～25％。当然，料源不好或采用炉外精炼时，轻薄杂铁也可多配。人工装料时，钢铁料的块度及重量必须与炉门的尺寸和人力相适应，轻薄料也不宜过多，以免延长装料时间。炉顶机械装料时，由于采用机械设备且能充分利用熔炼室空间，可使用较大的重料及较多的轻薄料。

表l2-1常见钢种的密度系数

二、配料计算公式

1．炉料成分的配定原则

配料过程中，炉料化学成分的配定主要考虑钢种规格成分、冶炼方法、元素特性及工艺的具体要求等。具体为：

(1)碳的配定。炉料中碳的配定主要考虑钢种规格成分、熔化期碳的烧损及氧化期的脱碳量，还应考虑还原期补加合金和造渣制度对钢液的增碳。熔化期碳元素的烧损与助熔方式有关，可根据实际生产的具体条件，总结固有规律，一般波动

在0．60％左右。氧化期的脱碳量应根据工艺的具体要求而定，对于新炉时的第一炉，脱碳量应大于0．40％。不氧化法碳的配定应保证全熔碳位于钢种规格要求的下限附近。

(2)硅的配定。在一般情况下，氧化法冶炼钢铁料的硅主要是由生铁和废钢带入，全熔后的硅不应大于0．30％，以免延缓熔池的沸腾时间。返吹法冶炼为了提高合金元素的收得率，根据工艺要求可配入硅废钢或硅铁，但也不宜超过1．0％以上，对于特殊情况也可不配。

(3)锰的配定。用氧化法冶炼的钢种，如锰的规格含量较高，配料时一般不予以考虑；如锰的规格含量较低，配料时应严格控制，尽量避免炼钢工进行脱锰操作。对于一些用途重要的钢种，为了使钢中的非金属夹杂物能够充分上浮，熔清后钢液中的锰含量不应低于0．20％，但也不宜过高，以免影响熔池的沸腾及脱磷。由于不氧化法或返吹法冶炼脱锰操作困难，因此配锰量不得超过钢种规格的中限。高速钢中锰影响钢的晶粒度，配入量应越低越好。

(4)铬的配定。用氧化法冶炼的钢种，钢中的铬含量应尽可能的低。冶炼高铬钢时，配铬量不氧化法按出钢量的中下限控制，返吹法则低于下限。

(5)镍、钼元素的配定。钢中镍、钼含量较高时，镍、钼含量按钢种规格的中下限配入，并同炉料一起装炉。冶炼无镍钢时，钢铁料中的镍含量应低于该钢种规定的残余成分。高速钢中的镍对硬度有害无利，因此要求残余含量越低越好。

(6)钨的配定。钨是弱还原剂，在钢的冶炼过程中，因用氧方式的不同而有不同的损失。矿石法冶炼，任何钢种均不人为配钨，且要求残余钨越低越好。不氧化法和返吹法冶炼时，应按钢种规格含量的中下限配入，并同炉料一起装炉。许多钨钢中的钼在成分上可代替部分钨，配料过程中应严加注意。

(7)刷锅钢种炉料成分的配定原则。在电炉炼钢车间，在冶炼含Cr、Ni、M0、W或Mn 等高合金钢结束后，接着需冶炼l～2炉含同种元素含量相应较低的合金钢，对上一炉使用的炉衬和钢包进行清洗，这样的钢种被称为刷锅钢种。刷锅钢种如采用返吹法冶炼，被刷元素的含量应低于该钢种规格下限的0．20％～0．50％；如用氧化法冶炼，被刷元素的含量还要低一些。另外，出钢温度越高的钢种，被刷元素的含量应配得越低。

(8)磷、硫的配定。除磷、硫钢外，一般钢中的磷、硫含量均是配得越低越好，但顾及钢铁料的实际情况，在配料过程中，磷、硫含量的配定小于工艺或规程要求所允许的值即可。

(9)铝、钛的配定。在电炉钢冶炼中，除镍基合金外，铝、钛元素的烧损均较大，因此无论采用何种方法冶炼，一般都不人为配入。

(10)铜的配定。在钢的冶炼过程中，铜无法去除，且钢中的铜在氧化气氛中加热时存在着选择性的氧化，影响钢的热加工质量，因此一般钢中的铜含量应配得越低越好，而铜钢中的铜多随用随加。

2．配料计算公式

出钢量

出钢量=产量+汤道量+中注管钢量+注余量

产量=标准钢锭(钢坯)单重×支数×相对密度系数

汤道量=标准汤道单重×根数×相对密度系数

中注管钢量=标准中注管单重×根数×相对密度系数

注余量是浇注帽口充填后的剩余钢水量，一般为出钢量的0．5％～l．5％。

对于容量小、浇注盘数多、生产小锭时，取上限值；反之取下限值。

配料过程中，不可不考虑钢的相对密度系数。

装入量

炉料综合收得率是根据炉料中杂质和元素烧损的总量而确定的，烧损越大，配比越高，综合收得率越低。

炉料综合收得率=∑各种钢铁料配料比×各种钢铁料收得率+∑各种铁合金加入比例×各种铁合金收得率

钢铁料的收得率一般分为三级。

一级钢铁料的收得率按98％考虑，主要包括返回废钢、软钢、平钢、洗炉钢、锻头、生铁以及中间合余料等，这级钢铁料表面无锈或少锈。

二级钢铁料的收得率按94％考虑，主要包括低质钢、铁路建筑废器材、弹簧钢、车轮等。

三级钢铁料的收得率波动较大，一般按85％～90％考虑，主要包括轻薄杂铁、链板、渣钢铁等，这级钢铁料表面锈蚀严重，灰尘杂质较多。

对于新炉衬(第一炉)，因镁质耐火材料吸附铁的能力较强，钢铁料的收得率更低，一般还需多配装入量的l％左右。

配料量

配料量=装入量—铁合金总补加量—矿石进铁量

矿石进铁量=矿石加入量×矿石含铁量×铁的收得率

矿石的加入量一般按出钢量的4%算，如果铁合金的总补加量较大，需在出钢量中扣除铁合金的总补加量，然后再计算矿石进铁量。矿石中的铁含量约为50％～60％，铁的收得率按80％考虑，非氧化法冶炼因不用矿石，故无此项。

各种材料配料量

各种材料配料量=配料量×各种材料配料比

三、配料计算举例

例1 用矿石氧化法冶炼38CrMoAl钢，浇注一盘3.2t钢锭6支，每根汤道重20kg，中注管钢重l20kg，注余重l50kg，其他已知条件如下：炉中残余锰量为0．10％，残余铬量为0．15％，残余钼量为0．01％。

控制规格成分：C0．38％、Mn0．45％、Crl．55％、M00．20％、Al0．90％。

铬铁含铬量为65％，收得率为96％；锰铁含锰量为60％，收得率为98％；钼铁含钼量为70％，收得率为98％；铝锭含铝量为98％，收得率为75％。

C生为4．00％，C返为0．30％，C杂为0．10％，炉料综合收得率为96％，38CrMoAl的相对密度系数为0．9872，矿石的铁含量为60％。当配碳量为0．80％时，求配料量和配料组成?

解：(1)出钢量=(3200×6+20×6+120+150) ×0.9872

=19339.25(kg)

(2) (kg)

(3)配料量：

(kg)

(kg)

(kg)

(kg)

铁合金总补加量=115．11+433．89+53．56+236．81

=839.37(kg)

矿石进铁量=(19339.25-839.37)×4％×60％×80％

=355．20(kg)．

配料量=20145．O5=839.37—355.20

=18950.48(kg)

(4)配料组成：

令杂铁配比为20％，则：

杂铁配入量=l8950.48×20％=3790.10(kg)

=2765.5(kg)

返回废钢配入量=l8950.48-3790.10-2765.75

=12394.63(kg)

第三节装料方法及操作

装料操作是电炉冶炼过程中重要的一环，它对炉料的熔化、合金元素的烧损以及炉衬的使用寿命等都有很大的影响。

一、装料方法

电炉炼钢最常见的是冷装料，而冷装按钢铁料的入炉方式不同可分为人工装料和机械装料；机械装料因采用设备不同又分为料槽、料斗、料筐装料等多种。目前，广泛采用的还是料筐顶装料。其装料过程是：将炉料按一定要求装在用铁链销住底部的料筐中。装料时，先抬起炉盖，并将其旋转到炉子的后侧或将炉体开出；然后再用天车将料筐从炉顶吊入炉内，而后拉开销子卸料入炉。

人工装料多用于公称容量小于3t的电炉，缺点是装料时间长，生产率低，热量损失大，电能消耗高，劳动强度大且炉料的块度和单重受炉门尺寸及人的体力限制。

料槽或料斗装料虽能减轻劳动强度，能弥补人工装料的一些缺点，但装料时间仍较长，且易剐碰炉门。

料筐顶装料是目前最理想的装料方法，炉料入炉速度快，只需3～5min就可完成，热量损失小，节约电能，能提高炉衬的使用寿命，还能充分利用熔炼室的空间。另外，料筐中的料可在原料跨间或贮料场上提前装好，时间充裕、布料合理，装入炉内的炉料仍能保持它在料筐中的布料位置，如炉料质量好，一次即可完成装料。

二、对装料的要求

为了缩短时间，保证合金元素的收得率，降低电耗和提高炉衬的使用寿命，装料时要求做到：准确无误、快速入炉、装得致密、布料合理。操作时应注意以下几点：

(1)防止错装。首先是原料工段装料时，要严格按配料单进行装料，严禁装错炉料；其次是炉前吊筐时，要认真检查随料筐单的炉号、冶炼钢种及冶炼方法等与炉前的生产计划单是否相符，防止吊错料筐。

(2)快速装料。刚出完钢时，炉膛温度高达1500℃以上，但此时散热很快，

几分钟内便可降到800℃以下。因此应预先做好装料前的准备工作，进行必要的补炉之后快速将炉料装入炉内，以便充分利用炉内的余热，这对于加速炉料熔化、降低电耗等有很大意义。

(3)合理布料。合理布料包括以下两方面的含义：

首先，各种炉料的搭配要合理。装入炉内的炉料要足够密实，以保证一次装完；同时，增加炉料的导电性，以加速熔化。为此，必须大、中、小料合理搭配。一般料块重量小于lOkg的为小料，l0～25kg的为中料，大于50kg而小于炉料总重五十分之一的为大料。根据生产经验，合理的配比是小料占l5％～20％，中料占40％～50％，大料占40％。

其次，各种炉料的分布要合理。根据电炉内温度分布的特点，各种炉料在炉内亦即筐内的合理位置是：底部装一些小料，用量为小料总量的一半，以缓冲装料时对炉底的冲击，同时有利于尽早在炉底形成熔池；然后在料筐的下部中心装全部大料，此处温度高，有利于大料的熔化，同时还可防止电极在炉底尚未积存足够深的钢液前降至炉底而烧坏炉衬；在大料之间填充小料，以保证炉料密实；中型炉料装在大料的上面及四周；最上面放上剩余的小料，以便送电后电极能很快“穿井”，埋弧于炉料之中，减轻电弧对炉盖的热辐射。如果炉料中配有生铁，应装在大料的上面或电极下面，以便利用它的渗碳作用降低大料的熔点，加速其熔化。若炉料中配有合金，熔点高的钨铁、钼铁等应装在电弧周围的高温区，但不能在电弧的正下方；高温下易挥发的铁合金如锰铁、镍板等应装在高温区以外，即靠近炉坡处，以减少其挥发损失；容易增碳的铬铁合金也不要直接放在电极下面。

(4)保护炉衬。装料时，还应尽量减轻炉料对炉衬的损害。为此，装料前，在炉底上先铺一层为炉料重量l.5％～2.0％的石灰，以缓解炉料的冲击；同时，炉底铺石灰还可以提前造渣，有利于早期去磷、加速升温和钢液的吸气等。卸料时，料筐的底部与炉底的距离在满足操作的条件下尽量小些，一般为200～300mm 左右。

第四节炉料入炉与送电

一、炉料入炉

料筐顶装料要有专人指挥，抽炉或旋转炉盖时，炉盖要完全抬起，电极要升到顶点且下端脱离炉膛、以防剐坏炉盖或电极，同时又要求电极下端不许超出炉盖的水冷圈或绝缘圈，避免摇晃摆动时将电极折断而滚落到它处砸坏设备或砸伤人。炉膛裸露后，应迅速将料筐吊入炉内的中心位置，不得过高、过偏与过低。过高容易砸坏炉底，且吊车震动大；过偏将使炉料在炉中布局偏倚，抬料筐时也容易带剐炉壁；过低易粘坏料筐的链板。

采用留钢留渣操作时，装料时应多垫些杂铁，并允许料筐抬得略高些。对于多次装料，每次均要切电，因炉内存有大量的钢液，料筐应抬得再高些，这样既可避免粘坏料筐，又可减少火焰与钢液的任意喷射与飞溅，同时还要防止爆炸，潮湿的炉料严禁装入多次装料的料筐中。

炉料入炉后，对于过高的炉料应压平或吊出，以免影响抽炉或炉盖的旋转与扣合。

二、送电

炉料入炉后并在送电前，电炉炼钢工和设备维护人员应对炉盖、电极、水冷

系统、机械传动系统、电气设备等进行检查，如发现故障要及时处理，以免在冶炼过程中造成停工；还应检查炉料与炉门或水冷系统是否接触，如有接触要立即排除，以免送电后被击穿。

如电极不够长时，最好在送电前更换，以利于一次穿井成功。在冶炼低碳高合金钢时应注意电极的接尾或接头，如发现不牢固或有毛刺要打掉，避免冶炼过程中增碳。新换电极下端应无泥土或其他绝缘物质，以免影响起弧。当完成上述工作并确认无误后，方可正常送电转入熔化期。

第五节熔化期及其操作

熔化期的主要任务是在保证炉体寿命的前提下，以最少的电耗将固体炉料迅速熔化为均匀的液体。在这同时，炉中还伴随着发生一些物化反应，如去除钢液中的大部分磷和其他杂质以及减少或限制钢液的吸气与元素的挥发等。此外，有目的的升高熔池温度，为下一阶段冶炼的顺利进行创造条件，也是熔化期的另一重要任务。

传统的电炉炼钢熔化期约占全炉冶炼时间的一半，电能消耗占总电耗的50％～60％。因此，快速化料，缩短冶炼时间，对改善电炉炼钢的技术经济指标具有很大的实际意义，这也是电炉炼钢工作者长期研究的又一课题。

一、炉料的熔化过程

送电开始后，就是熔化期的开始，炉料的熔化过程大体上分为如图12—1所示的四个阶段。

图12─1炉料熔化过程示意图

a-起弧阶段；b-穿井阶段；c-电极回升阶段；d-低温区炉料熔化阶段第一阶段：起弧阶段。送电后，电极下降，当电极端部距炉料有一定的距离时，由于强大电流的作用，中间的空气被电离成离子，并放出大量的电子而形成导电的电弧，随之产生大量的光和热。起弧阶段的时间较短，约为3～5min，但常出现瞬时短路电流，所以电流一般不稳定并造成了对电网的冲击，从而产生了灯光闪烁或电视图像干扰等现象。

第二阶段：穿井阶段。起弧后，在电弧的作用下，电极下的炉料首先熔化，随着炉料的熔化，电极逐渐下降并到达它的最低位置，这就是穿井阶段。一般说来，极心圆较大的电炉往往在炉料中央部位，电极把炉料穿成比电极直径大30％～40％的三口小井，而极心圆较小的电炉三相电极间的炉料几乎同时熔化，一开始便容易形成一口大井。在穿井阶段，电极下熔化的金属液滴顺着料块间隙向下流动，开始时炉温较低，液滴边流动边凝结在冷料上，当炉温升高后，熔化的液滴便落在炉底上积存下来形成熔池并逐渐扩大。

第三阶段：电极回升阶段。这个阶段主要是熔化电极周围的炉料，并逐渐向外扩大。随着熔化继续的进行，中央部分的炉料跟着熔化，三口小井汇合成一口大井，熔池面不断扩大上升，电极也相应向上抬起，这就是电极回升阶段。在电极回升过程中，周围炉料被熔化。当炉内只剩下炉坡、渣线和其他低温区附近的炉料时，该阶段即告结束。

第四阶段：熔化低温区炉料阶段。三相电弧近似于点热源，各相的热辐射不均匀，所以炉内的温度分布也不均匀。一般情况，在电极下边和靠2#电极热点区的炉料熔化较快，而炉门、出钢口两侧及靠l#炉壁处低温区的炉料熔化较慢，第四阶段主要是熔化这些部位的炉料。在此过程中，电极虽然也继续稍有回升，但不明显。

二、影响炉料熔化的主要因素

电炉炼钢的能源主要是把电能转换成热能，目前发展趋势之一是加大电炉输入功率，从而有利于炉料的熔化，因此一些高功率、超高功率电炉相继投入生产；其次是利用外界辅助热源，如炉料预热、氧气及氧—燃烧嘴等助熔。据资料介绍，废钢铁料入炉前的预热温度为500℃时，可节省电能l／4，而温度为600～700℃时，可节省电能l／3，如果温度达到900℃，只需冷装料时的l／2左右的电能。这就意味着，变压器输入功率不变，熔化期将按相应的比例缩短。此外，热的炉料入炉还可增加电弧的稳定性和提前吹氧助熔，也促使熔化期的缩短。为了减少电能消耗和加速废钢铁料的熔化，在炉内除及时合理地吹氧助熔外，就是利用氧—燃烧嘴加热。氧—燃烧嘴是用氧气助燃，燃烧天然气或轻油，也有的使用煤粉，一般多用于炉内低温区的死角部位或炉温不高的熔化开始阶段。

熔化期的长短不仅与热源有直接关系，而且还取决于电力使用制度、装料方法、布料情况、炉料的化学成分、冶炼工艺、造渣制度及炉体的设计参数等。变压器的有用功率越大，炉子的热损失越小，熔化期就越短。在熔化初期，由于冷料能够吸收大量的热量，因此在穿井和电极回升阶段，使用大电流和最高级电压是有利的。当炉中塌铁后，弧光不能被炉料包围，这时应更换2#电压较为合适(对备有4～6个常用的次级电压的普通功率变压器而言)，因2#电压的弧光较l#电压的短，短的弧光容易被熔渣包围，这样就减少了热辐射造成的热耗，同时也有利于熔池内的热传导，从而缩短了炉料的熔化时间。快速装料能减少热损失，充分利用炉中的余热来加热炉料。如果等料、人工装料或因设备坏等原因不能及时装料，势必延长熔化时间。合理的布料也是缩短熔化期的有效措施之一。如炉料装得疏松或在上部装入大块难熔的低碳废钢等，在熔化时炉内容易形成料桥，极易延长熔化时间，如再出现塌铁而把电极打断，更拖延了熔化时间。熔化速度也取决于炉料的化学成分。碳含量为0.20％碳素钢的电阻是铜的电阻的6倍，而碳含量为0.90％碳素钢的电阻是铜的l4倍；炉料可看成是电流的二次线路，根据焦耳定律：

Q=I2Rt

炉料的电阻越大，电流通过时所产生的热量越多。更何况高碳钢的熔点比低碳钢的熔点低，所以高碳料比低碳料熔化得快。另外，炉料中含Si、Al、P等易氧化元素能与氧发生放热反应，反应热可看成是炉料熔化的辅助热源，因此炉料中含有易氧化元素的含量越高越有利于炉料的熔化。金属炉料的合理扩装也可缩短炉料熔化时间。早期造渣有助于炉料的熔化。早期造渣不仅可以防止钢液的吸气，同时也能减少热量的散失，如果采用泡沫渣埋弧操作，不仅可以减轻弧光对炉壁的热辐射，而且更有利于熔池的加热与升温。采用留钢留渣操作，在装料后就可吹氧助熔，也可使熔化期明显缩短。炉体的设计参数对炉料的熔化也有直接的影响。当炉膛的直径与极心圆直径之比较大时，炉料熔化得较慢；如炉膛的直径与极心圆直径之比较小时，炉料熔化得就快。对于熔池较深，炉膛直径略小的炉体，因散热面小，电极所走的行程长，炉料的熔化速度也是比较快的。

三、熔化期的物化反应

炉料熔化的同时，熔池中也发生各种各样的物化反应，主要有元素的挥发和氧化、钢液的吸气、热量的传递与散失以及夹杂物的上浮等。

1．元素的挥发

炉料熔化的同时，伴随着元素的部分挥发。挥发有直接挥发和间接挥发两种形式。直接挥发是因温度超过元素的沸点而产生的。电弧的温度高达4000～6000℃，而最难熔元素W的沸点也仅为5900℃，至于低沸点的Zn、Pb等就更容易挥发了。间接挥发是通过元素的氧化物进行的，即先形成氧化物，然后氧化物在高温下挥发逸出。一般说来，多数金属氧化物的沸点低于该金属的沸点，如M0的沸点为4800℃，而M003。的沸点仅为ll00℃，因此许多金属氧化物的挥发往往先于该元素的直接挥发。熔化期从炉门或电极孔逸出的烟尘中含有许多金属氧化物，其中最多的还是Fe203，这是因为铁在炉料中占的比例最大，液态铁的蒸气压也较大，所以熔化期逸出的烟尘多为棕红色。

2．元素的氧化

炉料熔化时，除产生元素的挥发外，还存在着元素的氧化。这是因炉中存在着氧的来源：一是炉料的表面铁锈；二是炉气；三是为了脱磷而加入的矿石或为了助熔而引入的氧等。在炉料熔化过程中，元素氧化损失量与元素的特性、含量、冶炼方法、炉料表面质量及吹氧强度(压力、流量、时间)等因素有关。Fe、C、Mn 的氧化损失量在氧化法和返吹法中基本相似。在一般情况下，Al、Ti、Si元素在氧化法中几乎全部氧化掉，P只能大部分氧化，但这些元素在返吹法中，因不使用矿石助熔，氧化损失略少些，而在不氧化法中为最少。在冶炼高合金钢时，如炉料的配Si量大于1.0％，Si的氧化损失量约为50％～70％。铁的氧化损失通常为2％～6％。废钢质量越差，熔化时间越长，吹氧强度越大，铁的氧化损失也越大。碳的氧化损失量一般为0.60％，但不用氧时碳的损失不太大。而用氧时，碳的变化与钢液中的碳含量、吹氧强度有关。当炉料中的配碳量小于

0.30％时,碳的氧化损失不大，并可为电极增碳所弥补；配碳大于0.30％时，碳的氧化损失要多些。吹氧助熔的氧气压力越大、流量越多、吹氧时间越长，碳的损失也越多。碳的氧化损失还随炉料中硅含量的增高而降低，这是因为硅同氧的亲和力在1530℃以下时大于碳的缘故。炉料熔化过程中，有时因塌铁而引起熔池沸腾，也会使碳的氧化损失增加，这主要是由于熔池中的金属液无熔渣覆盖，液面富集大量的Fe0与碳反应的结果。

3．钢液的吸气

在一般情况下，气体在钢液中的溶解度随温度的升高而增加，被高温电弧分解出的氢和氮会因温度的升高直接或通过渣层溶解于钢液中。在熔化期，钢液具有较好的吸气条件，这是因为除大气外，炉料中还含有一定的水分。而且熔化初期的钢液液滴向下移动时是裸露的，而初期的熔池有时又无熔渣覆盖，液滴直接与炉气接触。为了减少钢液的吸气量，应尽早造好熔化渣。熔化期合理的吹氧助熔也能降低钢中的气体含量。

4．热量的传递与散失

热量的传递与散失属于物理过程。熔化期熔池中主要进行着热传导。炉料除了吸收炉衬的余热外，绝大部分热量是从电弧获取的，在起弧和穿井阶段热量由上向下传递；当熔池有熔渣覆盖后，热量通过熔渣传给钢液，这时的热量仍是由上向下传递，一般说来，熔渣的温度高于钢液的温度。当然，在炉中还有热量的辐射与反射，但不是主要的。关于辅助热源，由于提供的方式不同，传递方向也不同。熔池出现后，初期如无熔渣覆盖或熔渣较少，热量散失严重。为了减少散

热，应尽早造好熔化渣。

5．熔化期非金属夹杂物的上浮

熔池出现后，钢液中就存在着内在夹杂和外在夹杂，随着熔池的扩大，这些夹杂物也就有不同程度的上浮，它们是熔化渣的来源之一。实践证明，合理的吹氧助熔和尽早造好熔化渣能促使夹杂充分上浮。吹氧后，由于氧气流的作用，造成熔池局部沸腾，进而有助于夹杂物的碰撞和上浮；理想的熔化渣不仅对脱磷有利，而且还能很好地捕捉、吸附非金属夹杂物。

四、熔化期脱磷操作

熔化期的正确操作，可以把钢中的磷去除50％～70％，剩余的残存磷在氧化期借助于渣钢间的界面反应、自动流渣、补造新渣或采用喷粉脱磷等办法继续去除。因此，一个成熟的电炉炼钢工，应在熔化期紧紧地抓住脱磷操作。

熔化期提前造好熔化渣，并使之具有适当的碱度和较好的流动性，能为前期脱磷创造有利的条件。另外，在条件允许的情况下，除加入助熔矿石外，还可在大半熔时分批加入料重l％的氧化铁皮或矿石粉，或在垫炉底灰的同时装入少量的铁矿石等，从中提高熔化渣的氧化能力；在炉料大半熔或全熔后扒除部分熔化渣，对于高磷炉料或磷规格要求较严的钢种，也可全部扒除，然后重造新渣，更是强化脱磷的行之有效的好办法，此时去磷效率可达50％～70％，而钢液中的剩余磷移到氧化初期去继续处理。

五、熔化期操作

送电后应紧闭炉门，堵好出钢口，扣严炉盖与炉壁的接合处及加料孔等，以防冷空气进入炉内。在起弧阶段结束后，还要调放电极长度，使一次穿井成功并能保证全炉冶炼的需要。备有氧—燃烧嘴装置的炉子也应适时点燃，以使炉料能够同步熔化。需多次装料时，在炉料每次塌铁后，熔炼室能容纳下一料筐中的料时再装入。在炉料熔化过程中，还应适时地进行吹氧、推铁或加矿助熔及早期造渣与脱磷等操作。熔化末期如果发现全熔碳不能满足工艺要求，一般应先进行增碳操作。

熔化渣的渣量一般为料重的2％～3％，电炉功率越高越取上限值。炉料全熔并经搅拌后，取全分析样，然后扒除部分熔化渣，补造新渣。如果认为脱磷困难或发现熔渣中含有大量的Mg0，也可进行全扒渣，重新造渣。当熔池温度升到符合工艺要求时，方可转入下一阶段的冶炼。

第五节氧化期及其操作

目前，氧化期主要是以控制冶炼温度为主，并以供氧和脱碳为手段，促进熔池激烈沸腾，迅速完成所指定的各项任务。在这同时，也为还原精炼创造有利的条件。

不配备炉外精炼的电炉氧化期的主要任务如下：

(1)继续并最终完成钢液的脱磷任务，使钢中磷降到规程规定的允许含量范围内；

(2)去除钢液中的气体；

(3)去除钢液中的非金属夹杂物；

(4)加热并均匀钢液温度，使之满足工艺要求，一般是达到或高于出钢温度，为钢液的精炼创造条件。

在上述任务完成的同时，钢液中的C、Si、Mn、Cr等元素及其他杂质也发生不同程度的氧化。配备炉外精炼装置的冶炼，电炉只是一个高效率的熔化、脱磷与升温的工具。在这种条件下，钢液中的气体及非金属夹杂物的去除等，均移至炉外进行，而氧化期的任务也就得以减轻。

一、氧化方法

1．矿石氧化法

矿石氧化法属于间接方式的供氧，它主要是利用铁矿石或其他金属化矿石中的氧通过扩散转移来实现钢液中的C、Si、Mn等元素及其他杂质的氧化。

该法的特点是渣中(FeO)浓度高，脱磷效果好。碳和[FeO]的反应是脱碳过程的主要反应，但[FeO]必须通过(FeO)的扩散转移来实现，因此脱碳速度慢，氧化时间长。而铁矿石的分解是吸热反应，会降低熔池温度，所以矿石加入前炉中应具有足够高的冶炼温度。矿石氧化法的钢液中容易带进其他夹杂。因渣中(FeO)含量高，所以熔渣的流动性较好。

2．氧气氧化法

氧气氧化法又称纯氧氧化法。它主要是利用氧气和钢中的C、Si、Mn等元素及其他杂质的直接作用来完成钢液的氧化。除此之外，吹氧后，熔池中还发生下述反应：

O2+2[Fe]=2[FeO]

[FeO]=(FeO)

氧气氧化和矿石氧化存在着本质的不同。氧气氧化时，由于纯氧对钢液的直接作用，各元素氧化的动力学条件好，在供氧强度较高的情况下，更有利于低碳钢或超低碳钢的冶炼。

氧气氧化属于放热反应，进而也有利于提高和均匀熔池温度而减少电能消耗。此外，氧气氧化后，钢液纯洁，带进其他杂质少，且吹氧后，钢液中的氧含量也少，所以又有利于后步钢液的脱氧。但由于(FeO)含量不高，因此脱磷效果差，熔渣的流动性也差。

3．矿、氧综合氧化法

在电炉钢生产过程中，矿石氧化和氧气氧化经常交替穿插或同时并用，这就是所谓的矿、氧综合氧化。其特点是脱碳、升温速度快，既不影响钢液的脱磷，又能显著缩短冶炼时间。但该法如不熟练，难以准确地控制终脱碳。

二、脱碳操作

1．钢液的加矿脱碳

由于矿石的熔化与分解及Fe0的扩散转移均吸热，所以脱碳反应的总过程是吸热。钢液的加矿脱碳开始时必须要有足够高的温度，一般应大于1530℃。为了避免熔池急剧降温，矿石应分批加入，每批的加入量约为钢液重量的1.0％～l.5％，而在前一批矿石反应开始减弱时，再加下一批矿石，间隔时间为5～7min。熔池的均匀激烈沸腾主要通过对矿石的加入速度和保持合适的间隔时间来控制，当熔池温度较高时，矿石的加入速度也不能太快，如在炉门及电极孔冒出猛烈的火焰，则应停止加矿，以避免发生喷溅或跑钢事故。

钢液的加矿脱碳原则上是在高温、薄渣下进行。但考虑到钢液的继续脱磷与升温，温度控制是先慢后快，渣量是先大后薄，且还要有足够的碱度及良好的流动性。粘稠的熔渣不仅不利于脱磷，也不利于(FeO)的扩散及CO气泡的排除，特别是在钢液温度不太高的情况下，熔池容易出现“寂静”的现象，加矿后熔池不沸腾，这时应立即停止加矿，而要用萤石调整熔渣的流动性并升温。

脱碳初期，流动性良好的熔渣在C0气泡的作用下呈泡沫状，并经炉门能自动流出，如不能流出应进行调整，否则以后也难以作到高温、薄渣脱碳。为了加速矿石的熔化与分解，且又不过多地降低熔池温度，当条件允许时，矿石应预先在大于800℃的高温下烘烤4h后使用。矿石的加入量由脱碳量决定，理论计算及经验告诉我们，每氧化C 0.01％，每吨钢液约用矿石lkg。理想的全熔碳应满足工艺的要求，但因装料贻误或助熔不当，有时出现脱碳量过大或不足。脱碳量过大不仅增加了各种原材料的消耗，而且也延长冶炼时间，脱碳量不足需进行增碳，这两种情况对操作不利，应尽量避免。

2．钢液的吹氧脱碳

钢液的吹氧脱碳有碳的直接氧化和碳的间接氧化两种情况。吹入钢液中的氧直接与钢液中的碳发生反应属于碳的直接氧化，而吹入钢液中的氧先与钢液中的铁反应，然后生成的[Fe0]再与钢液中的碳进行反应，属于碳的间接氧化。

吹入钢液中的高压氧气流以大量弥散的气泡形式在钢液中捕捉气泡周围的碳，并在气泡表面进行反应。与此同时，氧气泡周围形成的[FeO]与钢液中的碳作用，反应产物也进入气泡中。而[Fe0]的出现与扩散，又提高了钢液中的氧含量，因此碳的氧化不仅可以在直接吹氧的地方进行，而且也能在熔池中的其他部位进行。吹氧脱碳最大的特点是脱碳速度快，一般约为(0.03～0.05)％／min，而且钢液温度越高、供氧量越大、钢中的碳含量越高，脱碳速度越快。

当钢液中的碳含量降低到0.10％以下时，钢液中所需与碳平衡的氧量将急剧上升，而与钢液中碳平衡所需渣中的氧量也是上升的，这时要保持脱碳速度，就必须增加供氧量，加矿脱碳受到炉温下降的影响，一次不能加得太多，且渣中(FeO)向钢中的扩散转移又是限制环节，而吹氧脱碳不受这种限制，因此当钢液中的碳含量降到0.10％以下时，吹氧脱碳优于加矿脱碳，且两者的速度也有显著的差别。生产实践也证明，在冶炼低碳或超低碳钢时，吹氧容易把碳很快降到很低，而且合金元素的氧化损失比矿石氧化要少，这使得利用返吹法冶炼高合金钢并回收炉料中的贵重合金元素成为可能。在其他条件相同的情况下，吹氧脱碳和加矿脱碳相比，渣中(FeO)的含量少，且钢液中[FeO]的最终含量也少，这样可减轻钢液精炼的脱氧负担。然而脱磷条件却恶化了，所以脱磷任务必须在熔化末期或氧化初期且当钢液的温度处于不太高的情况下就已完成。吹氧脱碳冶炼时间短，可提高产量20％以上，电耗降低l5％～30％，电极消耗降低l5％～30％，总成本约降低6％～8％，且钢的质量也大有改善。吹氧降碳时，最好选用较高的氧压。因为氧压高，氧气流在钢液内可吹入到更深的部位，并能分裂成更多的小气泡，从而提高氧的利用率。此外，氧压高还可减少氧管的消耗，这是由于提高了脱碳速度，缩短了吹氧时间，提高了氧的流速，强化了对管壁端的冷却作用。3．钢液的矿、氧综合脱碳

矿、氧综合脱碳加大了向熔池供氧的速度，扩大了矿氧反应区，同时也减少了钢中氧向渣中的转移，又由于氧气流的搅动作用，使FeO的扩散速度加快，所以这种脱碳方法能使钢液的脱碳速度成倍的高于单独加矿或吹氧的脱碳速度。在操作过程中，矿石的加入是分批进行，且先多后少，最后全用氧气。吹氧停止后，再进行清洁沸腾或保持锰等操作。

4．碳含量的经验判断

钢液的碳含量主要依靠化学分析、光谱分析及其他仪器来确定。但在实际操作中，为了缩短冶炼时间，电炉炼钢工也常用经验进行准确的判断，方法介绍如下：

（1）根据用氧参数来估计钢中的碳含量。在冶炼过程中，依据吹氧时间、吹氧压力、氧管插入深度、耗氧量或矿石的加入量、钢液温度、全熔碳含量等，先估算lmin或一段时间内的脱碳量，然后再估计钢中的碳含量。因这个办法使用方便，所以应用的时候较多。

（2）根据吹氧时炉内冒出的黄烟多少来估计钢中的碳含量。炉内冒出的黄烟浓、多，说明碳含量高，反之较低。当碳含量小于0.30％时，黄烟相当淡了。这个办法只能大概地估计钢中碳含量，难以作到准确的判断。

（3）根据吹氧时炉门口喷出的火星估计钢中的碳含量。吹氧时炉门口喷出的火星粗密且分叉多则碳高，反之则低。

（4）根据吹氧时电极孔冒出的火焰状况判断钢中的碳含量。常用于返吹法冶炼高合金钢上。一般是碳含量高则火焰长，反之则火焰短。当棕白色的火焰收缩，且熔渣与渣线接触部分有一沸腾圈，这时的碳含量一般小于0.10％。在返吹法冶炼铬镍不锈钢时，当棕白色的火焰收缩并带有紫红色火焰冒出且炉膛中烟气不大，可见到渣面沸腾微弱，这时的碳含量约为0.06％～0.08％；如果熔渣突然变稀，这是过吹的象征，碳含量一般小于0.03％。碳低熔渣变稀，这种现象在冶炼超低碳钢时经常遇到。

（5）根据表面张力的大小进行粗略的判断。当碳含量位于0.30％～0.40％和碳含量小于0.10％时，钢的表面张力较大，取样时，样勺的背面在钢液面上打滑。

（6）根据试样断口的特征判断钢中的碳含量。这种方法是把钢液不经脱氧倒入长方形样模内，凝固后取出放入水中冷却，然后再打断，我们可利用试样断口的结晶大小和气泡形状来估计钢中的碳含量。

（7）根据钢饼表面特征估计钢中的碳含量。这种方法主要用于低碳钢的冶炼上。一般是舀取钢液不经脱氧即轻轻倒在铁板上，然后根据形成钢饼的表面特征来估计碳含量。

（8）根据火花的特征鉴别钢中的碳含量。利用火花的特征鉴别钢中的碳含量应具备砂轮机一台，但该法偏差大，这主要是砂轮打磨出的火花与砂轮机的转数及砂轮的砂粒粗细等有关，在炉前并不常用。

（9）根据碳花的特征判断钢中的碳含量，该法简称碳花观察法。由于该法简便、迅速、准确，因此获得普遍的应用。

未经脱氧的钢液在样勺内冷却时，能够继续进行碳氧反应，当气泡逸出时，表面附有一薄层钢液的液衣，宛如空心钢珠，这就是火星。又因为气泡是连续逸出的，所以迸发出来的火星往往形成火线。如果钢中的游离碳较多，有时在火星的表面上还附有碳粒。当气泡的压力较大而珠壁的强度不足时，迸发出来的火星破裂，进而形成所谓的碳花。然而，CO 气泡压力随钢液碳含量的降低而降低，碳花的数目和大小也依次递减，火星的迸发力量也是由强到弱。有经验的炼钢工可根据火星(碳花)的数量、大小与破裂情况及迸发力量的强弱、火线的断续情况或发出的声音等进行判断，碳含量越低判断得越准确，误差常常只有±0.01％～0.02％，而碳含量越高，碳花越大，分叉越多，跳跃越猛烈，也越缺乏规律性，因此碳含量很高时难以准确的判断。当碳含量超过0.80％以上时，碳花在跳跃破裂过程中还发出吱吱的响声。碳花的具体观察方法有两种：一种是直接观察从勺内迸发出来的火星(碳花)情况；另一种是观察火星(碳花)落地后的破裂情况。一般碳钢的碳含量与碳花特征的关系见表12—2。

表12-2 碳钢的碳含量与碳花特征的关系

碳含量／％火星或碳花的颜色火星与碳花的多少

等迸发力量或破裂的情况备注

0.O5～0.10 棕白色全是火星构成的火线无花迸发无力火线稀疏时有时无

0.1～0.20 白色火星构成的火线中略有小花迸发无力火线稀疏时有时无

0.3～0.40 带红火星2／3，小花1／3 迸发稍有力火线细而稍密

0.50～0.60 红色火线2／3，小花1／3间带2～3朵大

花迸发有力火线粗而密

0.70～0.80 红色火线l／3，小花2／3大花3～5

朵迸发有力，花内分叉，呈

现二次破裂

0.90～1．O0 红色火星少，小花多，大花7～10朵迸发有力、很强，花有圈

呈现三次破裂碳含量大于0.08%以上时，碳花在跳跃破裂过程中有吱的响声

1.1～1.20 红色大花很多、很乱略有火星花跳跃频繁有力，花有圈呈现三次破裂

1.30～1.40 红色大花l／3，紫花2／3 花跳跃短而有力，多次

破裂

1.50～1.80 红色几乎全是紫花花跳跃短雨有力，多次破裂

利用碳花的特征判断钢中的碳含量，还应考虑以下一些因素的影响。温度过低，容易低看，而实际碳含量不是那么低；温度过高，容易高看，而实际碳含量又没有那么高。合金钢的碳花与碳钢基本相似，但形状因其他元素的影响而有所不同。与碳含量相同的碳钢比较：当Mn、Cr、V等元素含量较高时，碳花较大、分叉又多，容易估的偏高；当W、Ni、Si、Mo等元素含量较高时，碳花分叉较少，容易估的偏低。除此之外，如钢中的氧含量低于碳氧的平衡值时，碳花较少或无碳花，如经脱氧或真空处理的钢液就是如此。

三、铁、硅、锰、铬等元素的氧化

在脱磷、脱碳反应进行的同时，钢液中其他元素和杂质也发生氧化。这些元素的氧化及氧化程度取决于：与铁比较该元素对氧的亲和力大小、该元素在钢液中的浓度、熔渣组成与该元素氧化物的化学性质(酸性或碱性)及冶炼温度等。除此之外，在实际冶炼中，钢液中各元素的氧化程度还受各元素氧化反应速度的影响，而这速度又与熔渣的物理性质(粘度、表面张力)及熔池的物理状态有关。

铝对氧的亲和力很强，钛次之，钢液经熔化和氧化后，它们几乎全部氧化掉，而Fe、Si、Mn、Cr等元素与铝和钛的情况不一样。下面我们分别进行介绍。

1．铁的氧化

铁与氧的亲和力比其他元素(Cu、Ni、CO除外)小，只要有别的元素存在，

它就很难与氧结合，但在铁基钢液中，由于铁的浓度最大，所以它还是首先被氧化。当钢中的C、Si、Mn、P等元素进行氧化反应时，氧的主要来源是FeO，因此铁的氧化能为其他元素的氧化贮存氧，这也说明FeO对氧的传递起着重要作用。

2．硅的氧化

Si与O的亲和力较大，但次于Al和Ti，而强于V、Mn、Cr。因此，钢液中的Si在熔化期将被氧化掉70％，少量的残余Si在氧化初期也能降低到最低限度。硅的氧化反应式如下：

[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe]

[Si]+O2=SiO2(固)

硅的氧化是放热反应，并随着温度的升高氧化程度减弱，且在碱性渣下比在酸性渣下氧化完全。在冶炼高铬不锈钢或返吹其他钢种时，炉料中往往配入一定量的硅，以保证钢液的快速升温及减少铬的烧损。反应生成物SiO2不溶于钢液中，除一部分能上浮到渣中外，还有一部分呈细小颗粒夹杂悬浮于钢液中，SiO2可与其他夹杂物结合生成硅酸盐，如果去除不当而残留在钢中能成为夹杂。

在熔渣中，(SiO2)与(FeO)发生下述反应：

(SiO2)+2(FeO) = (2 FeO?SiO2)

在碱性渣中，(FeO)能被更强的碱性氧化物(CaO)从硅酸铁中置换出来，即：

由于生成的正硅酸钙(2CaO?SiO2)是稳定的化合物，使Si02分解压力变得更低，渣中a(SiO2)变得更小，所以在碱性渣下，硅的氧化较完全。

3．锰的氧化

锰与氧的亲和力比硅小，到了熔化末期锰大约烧损50％左右。如果熔化期渣中(FeO)含量和碱度较低时，烧损可能还要少些。

在氧化期，钢液中的锰继续氧化，锰的氧化反应如下：

锰的氧化也是放热反应，且随着温度的升高氧化程度减弱。当钢液的温度升高到一定程度时，锰的氧化反应趋于平衡。因此，全熔后钢液中的锰含量较高时，可在氧化初期在较低的温度下进行氧化，并采取自动流渣或换渣的方式去除。

通常在电炉钢的实际冶炼过程中，锰含量的变化被看成是钢液温度高低的标志。这是因为熔池温度升高后，由于碳的氧化反应使渣中的(FeO)含量不断降低，溶于熔渣中呈游离状态的(MnO)就要参与碳的氧化反应，这时已趋于平衡的锰的氧化反应被破坏，而转变为锰的还原，反应式如下：

如果氧化末期钢液中的锰含量比前期高或氧化过程中锰元素没有损失，说明氧化沸腾是在高温下进行的。如果氧化末期钢液中的锰含量损失较多，说明氧化沸腾有可能是在较低的温度下进行的。

锰的氧化反应生成物(MnO)在钢液中的溶解度很小，将上浮进入渣中，其中一部分在上浮途中与悬浮在钢液中的细小不易上浮的Si02、Al2O3结合成硅酸锰和铝酸锰即：

这些硅酸锰和铝酸锰属于颗粒大、熔点低并易于上浮的化合物。为了更好地

去除钢中夹杂，在冶炼用途重要或碳含量较低的钢种时，在氧化末期建立了保持锰的工艺制度。当熔渣具有足够的碱度时，(CaO)能将(MnO)从硅酸锰或铝酸锰中置换出来而形成比较稳定不易分解的复合化合物，即：

4．铬的氧化

Cr比Fe易氧化，但不如Al、Ti、Si等，铬的氧化反应式如下：

在碱性渣下的氧化，第二个反应是主要的。该反应式也表明了渣中(FeO)能使铬的收得率降低，且当炉料中的铬含量很高时，转入熔渣中的铬损失也多。高铬的熔渣很粘，能影响其他元素氧化反应(如脱磷)的正常进行。因此，为了减少铬的损失及保证冶炼的正常进行，矿石法氧化不宜使用含高铬的炉料。

铬的氧化也能放出大量的热，而铬的氧化损失又与温度有关。除此之外，在高温时还将发生下述反应：

高温下脱碳能抑制铬的氧化损失，这一点对于采用返吹法冶炼低碳高铬钢具有极其特殊的意义。换言之，高温不利于铬的氧化，所以为了降低钢中的铬含量，一般均采用偏低的温度并选用矿石氧化的方式进行。

5．钒的氧化

钒对氧的亲和力较大，当熔池中(FeO)的含量很高时，它几乎全部氧化。钒的氧化也是放热反应，因此偏低的氧化温度可使钒的氧化损失增加。反应式如下：

温度升高后，由于碳的激烈氧化夺取了大量的(FeO)，从而也能抑制钒的氧化。钒既易氧化，产物(V2O3)、(V2O5)也极易还原。如果炉中剩留的含钒氧化渣较多，或炉壁和炉盖处悬挂的含钒氧化渣较多，在电炉炼钢的还原气氛下，将有一部分的钒被还原回钢中。这种情况在利用含钒炉料冶炼钒钢时尤要注意，以避免钒的成分超出规格。

6．钨的氧化

钨是一种弱还原剂，它比铁容易氧化。在电炉钢的氧化过程中，当(FeO)的含量很高时，钨的氧化烧损也很严重。反应式如下：

其中，WO3为酸性氧化物，除有一部分能被还原外，当渣中碱度达到足够高时，又能发生下述反应：

因此，相对比较而言，酸性熔炼钨几乎不受损失，而碱性熔炼损失较大。此外(WO3)的沸点约为1850℃，所以还有一部分的(WO3)可能在电弧的光柱下升华而使钨挥发。不难得出，矿石法氧化能使钢液中的钨蒙受损失，且碱性熔炼损失更大。因钨铁的生产比较困难，价格较高，所以矿石法冶炼不应使用含钨的炉料。然而钨的熔点高，密度大，易沉积炉底，如果[FeO]的含量不高时，钨的氧化损失也是有限的，这样就为我们利用装入法或返吹法冶炼高钨钢提供了可能。

7．钼、镍、钴、铜等元素的氧化

钼对氧的亲和力几乎与铁一样，在电炉钢的冶炼过程中，如含量不高，它的氧化损失很微小，一般可忽略不计。但在冶炼高钼钢(Mo>4％以上)时，氧化损失必须予以考虑，这是因为钼的氧化与氧化程度是随钢中钼含量的增加而增加，即钼的氧化损失与钼在钢液中的浓度有关。Ni、CO、Cu对氧的亲和力比铁小很多，在

炼钢条件下不会被氧化，但Ni有时也有损失，那是在电弧高温区挥发的结果。通过氧化方式，As、Sb、Sn元素在氧化期一般是很难去除的。

四、冶炼温度制度的制订和钢液的升温

电炉炼钢十分讲究冶炼温度，因为它规定和影响着反应的方向与限度，直接关系到钢的质量、产量及各项技术经济指标。因此，正确掌握冶炼温度历来都是电炉炼钢工操作的一项主要任务。

1．冶炼温度制度的制订

由于温度对电炉炼钢的影响很大，因此它是冶炼工艺中的一个重要的参数。为了确保冶炼的顺利进行，针对具体情况制订合适的冶炼温度制度是十分必要的。温度制度的制订主要应考虑以下诸因素：

(1)掌握钢的熔点与钢液的粘度。大量的科学试验和生产实践证明，只有冶炼温度超过熔点的一定范围时，渣钢间的各种物化反应才能得以充分进行，因此钢的熔点是制订冶炼温度制度的基础。而冶炼过程中钢液的成分是不断变化的，所以在制订冶炼温度制度时，必须依据不同时期的钢液成分，并运用有关的经验式对熔点进行近似计算。不同的钢种在相同的温度下粘度相差较大，如l8CrMnTi 和12CrNi3A的熔点均为1510℃，但当温度升高100℃时，l2CrNi3A的粘度变化不大，而18CrMnTi的粘度却降低33％。由于在相同的温度下，钢液的粘度不同，元素的扩散与传质及各种物化反应速度等也不同，因此为了保证冶金过程的顺利进行，在制订冶炼温度制度时就必须考虑钢液粘度的影响。

(2)熟知各种物化反应的温度范围。冶炼温度制度的制订除了要掌握钢的熔点和钢液的粘度外，就是要熟知各种物化反应的温度范围。例如，氧化期的脱磷和脱碳：前期主要是脱磷，温度应中等偏低；后期主要是脱碳，温度应逐渐升高。另外，钢的熔点因碳的氧化而逐渐上升，氧化期的脱碳量一般大于0．30％，对于碳含量小于1.0%的钢液，熔点相应提高20℃以上，因此氧化后期的温度应更高些。电炉炼钢的还原期主要进行脱氧、脱硫反应，其中脱氧是关键，考虑脱氧工艺特点及钢中原始硫含量，冶炼应在较高的温度下进行。但是，钢液还原后，由于大量脱氧剂和合金元素的不断引入，钢的熔点是降低的，因而还原期的冶炼温度又理应是由高逐渐降低的。如ZGMn13的熔点低，流动性较好，但当冶炼温度在1600℃以上时，钢中的锰将与耐火材料中的SiO2发生反应，易使炉衬损坏严重或造成漏炉事故，所以在制订ZGMn13钢冶炼温度制度时，不可不考虑这一特殊反应的温度范围。

(3)了解钢种的特性和易产生的冶金缺陷。不同的钢种有不同的特性，易产生不同的冶金缺陷，对冶炼温度的要求也不一样。一般对于碳含量低、熔点高、粘度大的钢种，确定的冶炼温度要略高一些，而对于含碳或含硅或含锰高、流动性好的钢种应稍低些。对于白点、偏析、层状断口敏感的钢种，确定的冶炼温度要适当低一些，而对于要求检查发纹的钢种要适当高一些。

(4)考虑冶炼过程中的各种生成热和温度降。冶炼温度制度的制订应考虑冶炼过程中的各种生成热。如熔化期的吹氧助熔或C、Si、Mn等元素的氧化，均使熔池的温度升高；还原期许多脱氧元素与氧发生的反应也是放热反应，当用量较多时，如果不考虑，容易出现高温钢并浪费大量的热量。此外，在制订冶炼温度制度时，还应考虑冶炼过程中的各种温度降，如氧化末期的全扒渣降温、造渣材料和各种铁合金从常温加热到熔点，再由固态转变为液态的吸热降温、中间出钢法的降温、出钢过程及包中精炼或采用固体合成渣的降温，镇静与浇注过程的降

温等，如果忽视，易使冶炼出现低温钢或后升温。

2．钢液的升温

由于脱磷，熔化末期至氧化前期，钢液的温度多是中等偏低的。但为了保证熔池的激烈沸腾，脱碳反应在高温下进行，矿石的熔化也需要消耗一定是热量，随着碳含量的降低而钢的熔点提高，要求氧化期的钢液必须不断地进行升温。此外，氧化期钢液的升温也为还原期造渣、脱氧、脱硫及合金化等创造了有利条件。

从熔体的加热条件上分析，氧化期钢液的升温比还原期有利，这是因为激烈的碳氧反应引起的沸腾火舌加速了热量的传递，可在短时间内迅速提高钢液温度以及使钢液温度变得更加均匀。而还原期的熔池比较平静，钢液中因合金元素与脱氧剂的引入，粘度增加，不利于分子的热振动或自由电子的穿过。另外，还原性钢液和氧化性钢液及还原渣和氧化渣的热导率不一样。在还原性钢液中，合金元素和杂质的总含量比氧化性钢液中的高，在其他条件相同的情况下，还原性钢液的热导率不如氧化性钢液的高。同理，还原渣的导热能力也不如氧化渣的好。一般说来，静止熔渣的热导率要比沸腾熔渣的热导率低20～40倍。电炉炼钢的弧光热是通过熔渣传给钢液的，尽管还原期引入了大量的合金元素与脱氧剂，钢的熔点虽然下降了，但总的情况仍然是不利于钢液的升温与加热。

钢液在还原后期的升温俗称后升温。由于熔体的导热性能不好，后升温的速度极为缓慢且熔池中温度分布也不均匀，既延长了还原时间，又往往造成脱氧效果差，进而使钢中气体和夹杂物含量增加，也降低炉衬的使用寿命。既不利于操作，又影响钢的质量。因此，在冶炼过程中要求氧化末期钢液的温度要高于或至少应等于出钢温度。

然而，钢液的升温又不能无止境的过高，因过高的冶炼温度不仅浪费大量的原材料与电能，而且侵蚀炉衬严重，对于容量大的电炉炉台，由于热焓高，降温困难，易出现高温钢或影响还原操作及钢的浇注。

五、全扒渣与增碳

1．全扒渣

全扒渣就是将熔融炉渣全部扒除。氧化结束后，熔池即将转入还原期，但为了迅速克服炉内的氧化状态以及防止熔渣中有害杂质的还原，需将氧化渣全部扒除。全扒渣是氧化与还原的分界线。熔化末期为了脱磷或去铬，出钢前为了脱硫或降温或使某些易氧化元素收得率高且又稳定，有时也需要进行全扒渣，我们这里指的是氧化末期的全扒渣。

A．氧化末期的全扒渣条件

氧化期各项任务完成后，钢液需要继续留在炉内进行精炼，这时只有具备下述条件方可进行全扒渣操作：

(1)足够高的扒渣温度。氧化末期钢液温度一般均高于出钢温度20～30℃，至少也应等于出钢温度(稀薄渣下加入大量铁合金的例外)，这主要是考虑到扒渣时和扒渣后加入大量的造渣材料与铁合金以及抬电报扒渣等都会降低钢液温度。此外，为了尽快形成稀薄渣和防止还原期后升温及保证脱氧、脱硫等冶金反应的顺利进行，也要求钢液要有足够高的扒渣温度。

(2)合适的化学成分。钢中的碳含量应达到所需要的范围：一般碳素钢应达到规格下限附近；碳素工具钢应达到规格的中下限，合金钢全扒渣的碳含量应加上铁合金带入的碳含量、再加上造渣材料和脱氧工艺的增碳量达到规格下限附近。磷含量在还原期只能增加，不能降低，这是由于全扒渣不彻底或飞扬悬挂在炉壁、

炉盖处的渣中磷发生还原所致。另外，加入铁合金中的磷也被带入钢中。因此，氧化末期全扒渣前钢液中的磷含量应越低越好。一般扒渣前对各种规格的磷含量应符合表表l2—3中的规定。对于锰含量，在冶炼含锰低的钢种(如Tl0等钢)时，全扒渣前的锰含量应按表12—4的要求控制。对于用途重要的高级结构钢或碳含量低于0.20％的钢液，在氧化末期应保持锰，并将锰的含量调到0．20％以上。对于含Ni、Mo、W的钢种应将成分调到规格下限或中下限附近，其他残余元素的含量也应符合规格要求。

表l2—3氧化末期全扒渣前钢中磷含量的规定

表12—4氧化末期全扒渣前的锰含量控制

(3)调整好熔渣的流动性。扒渣前要调整好熔渣的流动性。因过稀的熔渣会从耙头两侧溜开，也容易带出钢水；过稠的熔渣操作费力，也不易扒出。两者都延长扒渣时间，且又不易扒净。因此，扒渣前调整好熔渣的流动性也是十分必要的。

B．氧化末期对全扒渣的要求及操作

因为氧化渣中(FeO)和磷含量很高，如果不扒净，还原期脱氧困难，脱氧剂用量增加，脱氧时间延长，同时钢中也回磷，所以氧化末期的全扒渣要求干净彻底，又因为扒渣过程中，钢水裸露，钢液急剧降温且吸气严重，所以又要求扒渣迅速。为此，扒渣前要撬掉炉门残渣并垫好炉门(中小型炉台的除渣一般都通过炉门)，提前准备好耙子和渣罐等。

扒渣多用木制或水冷的耙子。扒时应首先带电扒去大部分，然后方可略抬电极进行，以免钢液降温太多。也可根据需要向炉门一侧倾动炉体，以利于熔渣的快速扒除。此外，在装有电磁搅拌的大型炉台上，可利用搅拌作用，把熔渣聚集到炉门中处，使扒渣操作易于进行。

2．增碳

增碳多是脱碳量不足或终脱碳过低所致，它是一种不正常的操作。因为增碳过程易使钢中气体和夹杂含量增加，既浪费原材料，又延长冶炼时间，所以应尽量避免。

常见的增碳方法有四种：

(1)补加生铁增碳。由于该法降低钢液温度且又要求装入量在熔池允许的条件下进行，因此增碳量受到了限制，一般不大于0.05％。

(2)停电下电极增碳，但增加电极消耗，一般不提倡。

(3)扒渣增碳。该法虽然收得率不够准确，但经济方便，因而比较多见。

(4)喷粉增碳。该法操作迅速、简便，且准确而又不降低熔池温度，所以是目前最理想的增碳方法。

增碳应考虑加入铁含量带入的碳量以及还原工艺的增碳量(如电石渣)。常用的增碳剂除生铁外，还有电极粉或焦炭粉等，它们的收得率不仅与增碳剂的质量和增碳数量及增碳方法有关，而且与所炼钢种、冶炼方法、钢液温度和炉龄情况有关.一般电极粉比焦炭粉收得率高；增碳量越多收得率越低；中碳钢比高碳钢和低碳钢的收得率要高；氧化法比不氧化法收得率要高；炉龄中期比炉龄初期和末期要低一些；钢液温度越高收得率越高；喷粉增碳的收得率比扒渣增碳高。

对于扒渣增碳，为了稳定增碳剂的收得率，必须将熔渣扒净，增碳剂加入后要用耙子在钢液面上进行充分地推擀，促进钢液对炭粉的吸收，然后加入造渣材料。扒渣增碳过程中，为了减少吸气和避免增碳剂的回收不准，最好不通电。

六、氧化期操作

1．判断氧化期进行程度的主要标志

对于不配备炉外精炼的电炉炼钢，为了更好地去除钢中的气体和非金属夹杂物，氧化期必须保证熔池要有一定的激烈沸腾时间，因此在脱碳过程中要求要有一定的脱碳量和脱碳速度。从现象上看，脱碳量、脱碳速度、激烈沸腾时间就是判断氧化期进行程度的主要标志。

（1）脱碳量

在电炉钢生产过程中，氧化期的脱碳量是根据所炼钢种和技术条件的要求，冶炼方法和炉料的质量等因素来确定。一般说来，炉料质量越差或对钢的质量要求越严，要求脱碳量要相应高些。

生产实践证明，脱碳量过少，达不到去除钢中一定量气体和夹杂物的目的；而脱碳量过大，对钢的质量并没有明显的改善，相反会延长冶炼时间及加重对炉衬的侵蚀，浪费人力物力，因此脱碳量过大也是没有必要的。一般认为，氧化法冶炼的脱碳量为0.20％～0.40％，返吹法则要求大于0.10％，而小炉台因脱碳速度快，可规定略高一些。

（2）脱碳速度

生产实践证明，脱碳速度过慢，熔池沸腾缓慢，起不到充分去气除夹杂的作用；而脱碳速度过快，在短时间内结束脱碳，必然造成熔池猛烈的沸腾，易使钢液裸露，吸气严重，且对炉衬侵蚀加重，这不仅对去气除夹杂不利，还会造成喷溅、跑钢等事故。所以，电炉炼钢的脱碳要求要有一定的速度。合适的脱碳速度应保证单位时间内钢液的去气量大于吸气量，并能使夹杂物充分排出。一般正常的矿石脱碳速度要求为0.008～0.015％／min，而吹氧脱碳速度要求为0.03～0.05％／min。

（3）激烈沸腾时间

氧化期的脱碳量和脱碳速度往往还不能真实地反映钢液沸腾的好坏，必须再考虑熔池的激烈沸腾时间，只有这样才能全面地表明钢中去气除夹杂及钢液温度的均匀情况等。然而熔池的激烈沸腾时间取决于氧化的开始温度、渣况及供氧速度等，即熔池的激烈沸腾时间与脱碳量和脱碳速度有直接关系。但即使上述因素不完全具备，电炉炼钢工也可通过直接向熔池吹入氩气或CO气体等，保证熔池具有足够的激烈沸腾时间。这里必须指出，向熔池中吹入氩气或CO气体，虽能制造良好的激烈沸腾，但它不能解决钢中杂质的氧化，而许多杂质的氧化是离不开氧的。因此，在氧化期如果不向熔池中供氧，单凭吹氩或吹CO气体，最终也不能获得较为理想的纯净钢液。

在电炉钢生产过程中，氧化期熔池的激烈沸腾时间不应过短或过长，一般约在15～20min就可满足要求。

2．氧化期操作

（1）氧化期操作的原则

氧化期的各项任务主要是通过脱碳来完成。单就脱磷和脱碳来说，两者均要求熔渣具有较强的氧化能力，可是脱磷要求中等偏低的温度、大渣量且流动性良好，而脱碳要求高温、薄渣，所以熔池的温度是逐渐上升的，根据这些特点，我们将

电炉炼钢工艺

【本章学习要点】本章学习电炉炼钢的配料计算，装料方法及操作，电炉熔化期、氧化期、还原期的任务及其操作，出钢操作等。 电炉炼钢，主要是指电弧炉炼钢，是目前国内外生产特殊钢的主要方法。目前，世界上90%以上的电炉钢是电弧炉生产的，还有少量电炉钢是由感应炉、电渣炉等生产的。通常所说的电弧炉，是指碱性电弧炉。 电弧炉主要是利用电极与炉料之间放电产生电弧发出的热量来炼钢。其优点是：（1）热效率高，废气带走的热量相对较少，其热效率可达65%以上。 （2）温度高，电弧区温度高达3000℃以上，可以快速熔化各种炉料。 （3）温度容易调整和控制，可以满足冶炼不同钢种的要求。 （4）炉内气氛可以控制，可去磷、硫，还可脱氧。 （5）设备简单，占地少，投资省。 第一节冶炼方法的分类 根据炉料的入炉状态分，有热装和冷装两种。热装没有熔化期，冶炼时间短，生产率高，但需转炉或其他形式的混铁炉配合；冷装主要使用固体钢铁料或海绵铁等。根据冶炼过程中的造渣次数分，有单渣法和双渣法。根据冶炼过程中用氧与不用氧来分，有氧化法和不氧化法。氧化法多采用双渣冶炼，但也有采用单渣冶炼的，如电炉钢的快速冶炼，而不氧化法均采用单渣冶炼。此外，还有返回吹氧法。根据氧化期供氧方式的不同，有矿石氧化法、氧气氧化法和矿、氧综合氧化法及氩氧混吹法。 冶炼方法的确定主要取决于炉料的组成以及对成品钢的质量要求，下面我们扼要介绍几种冶炼方法： (1)氧化法。氧化法冶炼的特点是有氧化期，在冶炼过程中采用氧化剂用来氧化钢液中的Si、Mn、P等超规格的元素及其他杂质。因此，该法虽是采用粗料却能冶炼出高级优质钢，所以应用极为广泛。缺点是冶炼时间长，易氧化元素烧损大。 (2)不氧化法。不氧化法冶炼的特点是没有氧化期，一般全用精料，如本钢种或类似本钢种返回废钢以及软钢等，要求磷及其他杂质含量越低越好，配入的合金元素含量应进入或接近于成品钢规格的中限或下限。不氧化法冶炼可回收大量贵重合金元素和缩短冶炼时间。在缺少本钢种或类似本钢种返回废钢时，炉料中可配入铁合金，这种冶炼方法又叫做装入法，用“入”字表示，多用于冶炼高合金钢等钢种上。 不氧化法冶炼如果不采取其他有效措施相配合，则成品钢中的氢、氮含量容易偏高。为了消除这种缺点，从而出现了返回吹氧法。 (3)返回吹氧法。返回吹氧法简称返吹法，用“返”字表示。该法主要使用返回废钢并在冶炼过程中用氧气进行稍许的氧化沸腾，既可有利于回收贵重的合金元素，又能降低钢中氢、氮及其他杂质的含量。因此，该法多用于冶炼铬镍钨或铬镍不锈钢等钢种。 (4)氩氧混吹法。炉料全熔后，按比例将混合好的氩、氧气体从炉门或从炉底吹入，即相当于一台电炉又带一台AOD精炼炉。该法主要用于不锈钢的冶炼上，特点是铬的回收率高，成本低，操作灵活简便，且钢的质量好。

电炉炼钢原理简介

电炉炼钢原理简介 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020

炼钢工艺过程 造渣：调整钢、铁生产中熔渣成分、和粘度及其反应能力的操作。目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣，以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下，并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。 出渣：炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。如用单渣法冶炼时，氧化末期须扒氧化渣；用双渣法造还原渣时，原来的氧化渣必须彻底放出，以防回磷等。 熔池搅拌：向金属熔池供应能量，使金属液和熔渣产生运动，以改善冶金反应的条件。熔池搅拌可藉助于气体、机械、等方法来实现。 底吹：通过置于炉底的将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化，促进冶金反应过程的目的。采用底吹工艺可缩短冶炼时间，降低电耗，改善脱磷、操作，提高钢中残锰量，提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀，从而改善钢质量，，提高。 熔化期：炼钢的熔化期主要是对平炉和而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温，并造好熔化期的。 氧化期和脱炭期：普通功率电弧炉炼钢的氧化期，通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷；去除气体及夹杂物；使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度，要求脱碳量大于％左右。随着炉外精炼技术的发展，电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或中进行。 精炼期：炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物，经化学反应选入气相或排、浮入渣中，使之从钢液中排除的工艺操作期。 还原期：普通功率电弧炉炼钢操作中，通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。目前高功率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。 炉外精炼：将炼钢炉（转炉、电炉等）中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程，也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼：炉

(完整版)电炉炼钢技术操作规程

电炉炼钢技术操作规程 一九八八年六月 目录 电炉炼钢基本技术操作规程 第一章冶炼前的准备 1 第二章扒补炉、装铁 4 第三章熔化期 6 第四章气化期8 第五章还原期12 第六章不氧化、返回吹氧法、返回单渣法操作要点18 第七章加入铁合金的规定19 第八章电炉炼钢的配料23 第九章渣洗操作规程64 第十章炼渣操作规程66 附录一烤炉制度70 附录二炉体标准76 附录三电炉工具标准77 附录四冶炼、铸锭操作记录项目78 电炉炼钢分钢种技术操作规程 工艺一 炭素弹簧钢、硅猛弹簧钢、炭素工具钢、猛及猛硅合金结构钢技术操作规程83 铬、铬猛、铬钼及铬猛钼合金结构钢冶炼技术操作规程93 铬猛增钛合金结构钢冶炼技术操作规程98

铬钼铝合结冶炼技术操作规程104 镍、铬镍合结钢冶炼技术操作规程109 铬镍钨合金结构钢冶炼技术操作规程117 铬硅、铬猛硅、铬猛硅镍合结钢冶炼技术规程122 铬钒、铬钼钒、铬镍钼钒、铬镍钨钒、名镍钒合结钢冶炼支术操作规程127 中碳铬镍（钨）合结钢冶炼技术、操作规程133 硅猛钼钒合结钢技术操作规程137 炮钢冶炼技术操作规程140 硼钢冶炼技术操作规程145 合结钢电极棒冶炼技术操作规程150 含铝、钛合结钢电极棒冶炼技术操作规程155 高碳铬轴承钢冶炼技术操作规程161 铬、猛、铬猛、名猛钼、铬镍钼、铬镍钒、铬硅合金工具钢冶炼技术操作规程167 钨、铬钨、铬钨硅、铬钨猛、铬钨钼钒、铬钨钒硅合工钢冶炼技术操作规程172 3Cr2W8V合金工具钢冶炼技术操作规程178 高铬合金工具钢冶炼技术操作规程183 高速工具钢冶炼技术操作规程189 不锈钢冶炼基本操作195 铬、铬钼、铬钼钒不锈钢冶炼技术操作规程210 2Cr13 Ni4 Mn9不锈钢冶炼技术操作规程214 1Cr11Ni2W2MoV、1Cr12Ni2 WMoVNb冶炼技术操作规程217

炼钢工艺流程

炼钢工艺流程 造渣：调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣，以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下，并使吹氧时喷溅和溢渣 的量减至最小。 出渣：电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。如用单渣法冶炼时，氧化末期须扒氧化渣；用双渣法造还原渣时，原来的氧化渣必须彻底放 出，以防回磷等。 熔池搅拌：向金属熔池供应能量，使金属液和熔渣产生运动，以改善冶金反应的动力学条件。熔池搅拌可藉助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。 电炉底吹：通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化，促进冶金反应过程的目的。采用底吹工艺可缩短冶炼时间，降低电耗，改善脱磷、脱硫操作，提高钢中残锰量，提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀，从而改善钢质量，降低成本，提高生产率。 熔化期：炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将 炉料熔化及升温，并造好熔化期的炉渣。 氧化期和脱炭期：普通功率电弧炉炼钢的氧化期，通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷；去除气体及夹杂物；使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度，要求脱碳量大于0.2％左右。随着炉外精炼技术的发展，电弧炉的氧 化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。 精炼期：炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物，经化学反应选入气相或排、浮入渣中，使之从钢液中排除的工艺操作期。 还原期：普通功率电弧炉炼钢操作中，通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。目前高功 率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。 炉外精炼：将炼钢炉（转炉、电炉等）中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程，也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼：炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是：可提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程并降低生产成本。炉外精炼的种类很多，大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同，又可分为钢 包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。 钢液搅拌：炉外精炼过程中对钢液进行的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化，并能促进

电炉炼钢配料工艺规程

电炉炼钢配料工艺规程 电炉炼钢用原材料的好坏，直接影响到炼钢生产的全过程和钢的质量、产量、消耗等技术经济指标。因此，炼钢用原材料都必须符合相应的国家、部或厂订技术标准。 1钢铁料 1．1钢铁料是电炉钢生产的最基本原料，包括：生铁、重型废钢（外厂切头、报废钢锭、钢坯、余水等）、中型废钢、轻薄料等。对钢铁料的基本要求是：成分准确、块度合适、不允许有混有易爆炸物、密封容器、有毒物和铜、铅、锌、锡等有色金属。铁料中的油污要烧掉、泥砂杂物等要清除。因此要求：严格验收、分选、分类保管。 1．2块度：重型废钢要求不大于1000×500×500mm，最大质量不大于5000Kg；中型废钢要求不大于800×400×200mm，单重≤500㎏，堆积密度≥0.7t/m3；薄板及切边、钢丝、盘条、钢绳等要求压块、打包、打捆，成型后的铁料密度要大于2t/m3，外型尺寸不大于800×500×400mm；块度不合上述要求的废钢要求进行切割、加工；废铁要求尺寸(长×宽×高)≤800×600×400mm，S、P≤0.15%； 1．3废钢和废铁，碳素废钢和合金废钢要求分开。高硫铁、含S、P比较高的钢巴、高锰废钢等要按种类分开堆放。 1．4返回废钢应按化学成份分类保管。 1.4.1高合金钢切头按钢号分类保管，不许混有泥砂、火砖、油污等； 1.4.2余水钢巴应做成分分析后做标志，避免配料混装； 1.4.3用于配料的报废高合金钢锭必须有化学成份。 1．5生铁应按级别堆放，要求有化学成份分析单，成份及外型尺寸应符合Q/JGGB84（S）-2008要求，单重≤40㎏。 2.配料制度 2.1钢铁料配比 配料工按每炉55-65%废钢、30-40%生铁的比例进行配料，并辅以少量废铁、切头； 2.2料篮装料,装料过程,不得使用钢球砸料。 2.3钢铁料要求：清洁、干燥、无油污,不得混有密封罐等危险品。 2.4每罐料配料顺序：先装入轻薄料、生铁,中间装入重、中型废钢,最后在面上铺上轻薄料；如遇特殊情况需配入超常料时应在一次料中配入或单独吊入。 2.5钢铁料配入量 2.5.1预留钢水量：5～10吨；

现代短流程电弧炉炼钢方法

现代短流程电弧炉炼钢方法可以与转炉炼钢法相匹敌，除了流程本身具有优势外，更得益于电弧炉工艺与装备的不断改进，使电弧炉炼钢生产的主要经济指标不断刷新。先进设备在全废钢操作条件下已达到出钢——出钢时间45min、电耗300kWh/t的水平。在采用兑加30%～50%以下铁水或熔融还原铁水后，电弧炉进一步提高了产品质量，缩短了冶炼时间，降低了电耗，同时增加了工艺的灵活性。经过一系列改革，现代电弧炉与传统电弧炉工艺装备有了很大差别，已成为炼钢工艺过程众多环节中的一环——初炼。 （1）大型化和高功率化。容量过小的电弧炉不仅生产率低，而且技术经济指标很难与精炼、连铸、连轧设备配套，因此扩大炉容量是提高和改善短流程生产线整体效率的有效手段。20世纪70年代以来，许多国家逐步淘汰了30吨以下的电炉，取而代之的是大容量电炉。炉容量增加的同时伴随输入电功率的提高，吨钢配置的变压器容量向高功率、超高功率的方向发展。 （2）长弧操作与泡沫渣埋弧工艺。电弧炉提高输入功率的同时也增加了短网的电能损耗，采用高电压、小电流为特征的长弧操作对于减少电损失是相当有效的。为了避免长弧所引起的辐射热损失增加及对炉衬、炉盖寿命的不利影响，在熔炼过程中造泡沫渣遮蔽电弧以提高电弧传热效率是十分必要的。此外，泡沫渣还能明显降低电弧炉冶炼时的噪音。 电弧炉生产碳钢和低合金钢时使用碳氧枪很容易使渣中产生足够的CO气体使炉渣泡沫化，而在冶炼不锈钢等钢种时，则需利用含碳酸盐发泡剂的热分解产生CO2气体以形成泡沫渣。 （3）电气设备改进与直流供电。电弧炉电气设备的改进包括电极自动调整、导电横臂和“一电双炉”的配置等。交流电弧炉上的电极自动调整保证三相功率平衡和最大功率的输入。与采用汇排方式相比，用铜-钢复合板或铝合金制成的导电横臂降低了短网电阻，也使装备更轻便和易于维护。双炉壳交替使用一套供电系统的“一电双炉”的形式能充分发挥电气设备的使用效率，明显提高电弧炉生产能力。与交流电弧炉相比，直流电弧供电避免了三相电极在炉内所造成的“热点”和“冷区”，还可以降低对电网的闪烁干扰，减少电极的表面氧化消耗。 （4）能源多样化。炉料的高配碳以及采用超音速水冷氧枪强化吹氧助熔使现代电弧炉中元素氧化产生的热量占总热量输入的1/3左右，燃料-氧枪烧嘴又能提供10%～20%的能量输入，这些都可以明显降低电能的消耗。电能属于二次能源，若采用火力发电时煤转化为电能的效率以30%计，电能在电弧炉中转化为热能的效率约为70%，则从煤到热能熔化废钢的总热效率只有20%左右，而利用燃料与氧气的直接燃烧产生的热量熔化废钢时热效率可达40%以上。可见，在电弧炉中以煤、燃油和天然气等一次能源替代电能可提高能源综合利用率。此外，烧嘴和煤氧枪提供的附加热能也相当于提高了总的输入功率。 （5）二次燃烧与废钢预热。由于高配碳和强化吹氧操作所产生的大量CO气体，二次燃烧将其中的化学能转化为热能，同时也有利于炉气的安全排放。但是由于炉内的二次燃烧只能将CO转化为CO2中大约30%的热量传递给熔池，有必要通过废钢预热来回收炉气里的显热。

电炉炼钢工艺技术操作规程(20103)教材

天津钢铁集团有限公司作业文件（天津天钢集团有限公司） 电炉炼钢工艺技术操作规程 （试行） 提出部门：生产技术部 起草人：王宝明 初审人：蔡振胜 审核人：时东生 批准人：许克亮 发布日期：2010-3-12 实施日期：2010-3-12 受控状态：发放编号：

目录 1 电炉铁水倒罐站工艺技术操作规程（试行） 2 电炉铁水倒罐除尘工艺技术操作规程（试行） 3 110t超高功率电弧炉除尘工艺技术操作规程（试行） 4 110t超高功率电弧炉炼钢工艺技术操作规程（试行） 5 110吨LF炉工艺技术操作规程（试行） 6 110吨VD炉工艺技术操作规程（试行） 7 方/圆坯连铸工艺技术操作规程(试行)

电炉铁水倒罐站工艺技术操作规程（试行）

1 技术参数 1.1 鱼雷罐车 1.1.1 鱼雷罐车外行尺寸 两钩舌内侧距×全宽×全高：23800×3551×4355mm 1.1.2 装载量及铁水密度 新罐衬时，公称容量260t，自重～260t 旧罐衬时，最大容量300t，自重～220t 铁水密度：6.8～7.0t∕m3 1.1.3 轨距、车钩中心高 轨距1435mm；车钩中心高（重车时）880±10mm 1.1.4 罐体倾动性能及动力 动力电源: AC 380V DC 220V 倾翻速度：炼钢作业时0.15r/min 铸铁机作业0.015～0.0015r/min 倾翻角度：平常作业时±120°，最大角度±180° 手动复位：手柄转动17圈，罐体回转1度 1.1.5 罐体装置 罐口耐火砖内径φ1300㎜。 耳轴倾转中心与罐体中心的偏心量90㎜。 1.1.6 电源连接 采用手动连接。 1.2 铁水包 1.2.1 铁水包内容积8.65m3 ；正常铁水装入量50～60t。 1.2.2 包壳重19t；衬砖重18.6t ；内衬厚215㎜。 1.2.3 包衬材质：内衬高铝粘土砖，工作层铝碳化硅碳砖。 1.2.4 铁水包外形尺寸：全高4090㎜；桶体高2940㎜； 上口直径φ2910㎜；下口直径φ2560㎜；耳轴内距4400㎜。 1.2.5 砌衬后铁水包内尺寸：包底距上沿高度2600㎜； 上口直径2480㎜；下口直径2130㎜。 1.2.6 装入量为50 t铁水包净空≥560㎜； 装入量为60 t铁水包净空≥320㎜。 1.3 铁水称量车

电炉炼钢说明书

1.炼钢工艺 1.1概述 某钢铁厂决定新建年产60万t铸坯的电炉炼钢厂。 新建电炉炼钢厂设有一座80t交流电弧炉、一座80tLF钢包精炼炉、一台R6m4机4流方坯连铸机。年产合格钢水61.86万t，年产合格铸坯60万t，经由辊道热送至轧钢车间作后续处理。 1.2生产规模及产品方案 1.2.1生产规模 新建电炉炼钢厂生产规模年产钢水61.86万t，连铸坯60万t。 电炉原料条件：100%废钢 1.2.2产品方案 铸坯断面：150mm×150mm。 定尺：6～12m。 主要生产钢种为低合金钢。 1.3钢水冶炼路线 电炉车间主要工艺设备如下： 1座80t电炉； 1座80tLF钢包精炼炉； 1座R6m4机4流连铸机。 由此确定的主要冶炼路线如下： 电炉→LF钢包精炼炉→连铸。 1.4主要原料及辅料供应

1.4.1 废钢 炼钢车间年需废钢：69.278万t。 1.4.2 辅助原料 （1）铁合金 炼钢车间年需铁合金0.866万t（含LF钢包精炼炉），常用的铁合金有硅铁、锰铁、硅锰合金、铝等，块度5~40mm。 （2）石灰 炼钢车间年需石灰37116 t。 （3）白云石 炼钢车间年需白云石0.309万t。 （4）萤石 萤石年需量3093 t。 （5）耐火材料 炼钢车间年需各种耐火材料（电炉、钢水罐、LF炉、连铸）0.835万t。 （6）合成渣 炼钢车间年需合成渣12372 t。 （7）电极 炼钢车间年需电极1237 t。 （8）铝丝和Si－Ca线 炼钢车间年需铝丝和Si－Ca线分别为247.44t和927.9t。 1.5金属物料平衡 电炉车间金属平衡图见图1-1。

图1-1 电炉车间金属平衡图（单位：×104t） 1.6工艺流程 1.6.1 炼钢工艺流程见图1-2

电炉炼钢工艺优化

电炉炼钢工艺优化 摘要：针对国内电弧炉炼钢技术存在的问题，探讨了电弧炉炼钢强化工艺：改善炉料结构，优化冶炼工艺，开发环保技术。 关键词：电炉；废钢；直接还原铁；环保 1 前言 由于电炉钢的投资少，劳动生产率高，经济规模小且对环境的影响小，因此，近年来，电炉正在迅速发展，电炉钢的增长远远高于氧气转炉钢的增长。 自20世纪90年代以来，国内先后引进了30多座先进的超高功率电弧炉，但与世界先进水平相比，仍存在不足和差距，主要表现在： （1）高水平的装备，低水平运行。废钢预热效率低，炉衬寿命低，偏心底出钢自然开浇率低，连浇炉数低及铸坯热送比例低。 （2）一条短流程生产线投产后形成一流的装备，二流的工艺，三流的原料等被动局面。废钢炉料质量差，装料次数多、时间长；熔氧结合工艺效果差，跟不上超高功率电弧炉的节奏；泡沫渣操作不稳定，发泡厚度低、维持时间短，难以实现长弧操作等。 （3）配套技术不完善。如氧—燃烧嘴、机械手氧枪及二次燃烧等国外已成熟的技术，国内大多数没有采用，少数采用的，效果不理想。 （4）环境污染严重。大部分超高功率电弧炉有排烟除尘设备，但效果不理想，电炉噪音急待解决。电炉高温烟气浪费，废渣的回收利用几乎为空白及电网公害、用电质量低下等。 因此，有必要对电弧炉炼钢工艺作进一步探讨，以实现工艺效果的最佳化。 2 电弧炉炼钢工艺优化 2.1 优化炉料结构 2.1.1 废钢高温预热 该项技术利用废气显热或燃烧热将废钢预热到较高温度、然后以连续或半连续上料方式加入电炉。对于这种废钢高温预热技术，其功能要求有：○1防止废钢在高温预热时粘结；○2提高预热效率；○3预防废气中未燃CO的安全措施；○4预防二恶英及难闻气体的措施；○5设备上要求装炉废钢形状的自由度增大；开发经济的、紧凑式、耐磨损设备。 为此，应加大以下技术开发：○1挖掘吹氧潜力，控制废气温度；○2向燃烧室添加废钢的技术和废气燃烧技术；○3CO防爆技术；○4废气处理技术；○5利用夹具、推杆等装置，稳定地完成各种形状废钢上料操作；○6设备冷却及耐火材料选择。 电炉烟气含热占其总支出热的17%~18%，应利用其预热废钢降低电耗，近几年国外开发出几种利用烟气余热并外加一次能源的新型电炉：双壳竖炉电炉（CSF）、单壳竖炉电炉（SSF）、连续弧竖炉电炉（CONTIARC）。这些新型电炉有如下特点： （1）使用双或单炉壳，并在炉顶预热废钢； （2）除利用烟气余热外，采用天然气或油、煤、碳粉等和氧气结合预热废钢和冶炼，其中CONTIARC（90MV·A）的烟气余热利用率最高，达90%； （3）电能消耗明显降低，但如加上非电能的总能耗，与一般UHP电炉相差并不太多，其主要意义在于使用一次能源代替电能，提高能源利用率； （4）CONTIARC密封性较好，热效率较高，性能优于其它两种。SSF虽占地较小，但其椭圆形炉壳的炉内壁热负荷不够均匀，会影响变压器功率的发挥，且出钢口在炉内维护不太方便。CSF虽占地稍多，但与SSF相比参数较好。 如将废钢预热到800℃，电耗可望降低70kWh/t[1]。

电弧炉炼钢的原理和工艺的详细过程

电弧炉炼钢的原理和工艺的详细过程 最佳答案 工艺一般都是老三期干法可分为熔化期氧化期还原期 原理：电炉练刚．电炉练钢是利用电能来作热源进行冶炼． 常用的电路有电弧炉和感应炉两种，而电弧炉练钢占电炉练钢产量的决大部分．一般所说电炉就是指电弧炉． 电炉可全部用废钢做为金属原料，可冶炼力学性能和化学成分要求严格的钢，如特殊工具钢，航空用钢和不锈刚等． 电炉按所有的炉衬分为酸性和碱性两种．目前主要用碱性电炉，这种炉子可以有效地祛除钢中的硫，这是其他练钢方法所及的．随着世界钢铁生产的发展，电炉钢的比例不断提高，目前占世界钢产量的30％左右，尤其以电路－连铸－连扎为特点的电炉短流程工艺的确立，使电炉钢得到了很大的发展．世界上近年来发展的新型电炉主要有超功率电炉，直流电路，双壳电炉，坚炉电炉

等．随着炉外精练工艺的发展，电炉作为初练炉的功能更加突出．电炉－精练炉的联合超作，使电炉的冶炼周期大大缩短，有生产节奏转炉化的趋势，生产效率大大提高．（累啊～～本人就是电炉练钢的本质料全部来源书） 电弧炉熔炼 （1）电弧炉构造及工作原理 电弧炉熔炼是利用石墨电极与铁料（铁液）之间产生电弧所发生的热量来熔化铁料和使铁液进行过热的。生产上普遍使用的是三相电弧炉，其炉体部分的构造示于图1。在电弧炉熔炼过程中，当铁料熔清后，进一步地提高温度及调整化学成分的冶炼操作是在熔渣覆盖铁液的条件下进行。电弧炉依照炉渣和炉衬耐火材料的性质而分为酸性和碱性两种。碱性电弧炉具有脱硫和脱磷的能力。 （2）弧炉熔炼的优缺点及其应用

电弧炉熔炼的优点是熔化固体炉料的 能力强，而且铁液是在熔渣覆盖条件下进行过热和调整化学成分的，故在一定程度上能避免铁液吸气和元素的氧化。这为熔炼低碳铸铁和合金铸铁创造了良好的条件。电弧炉的缺点是耗电能多，从熔化的角度看不如冲天炉经济，故铸铁生产上常采用冲天一电弧炉双联法熔炼。由于碱性电弧炉衬耐急冷急热性差，在间歇式熔炼条件下，炉衬寿命短，导致熔炼成本高，故多采用酸性电弧炉与冲天炉相配合。 图三相电弧炉体剖面简图

电炉炼钢新工艺新技术,电炉炼钢质量控制实用手册

《电炉炼钢新工艺新技术与质量控制实用手册》作者：金铁城于阳 出版社：当代中国音像出版社2010年出版 开本：16开精装 册数：四册+1张CD 定价：998 元 优惠价：450 元 详细目录： 第一篇电炉炼钢的基本原理 第一章电炉炼钢的概念和特点 第二章炼钢基本任务及技术经济指标 第三章金属熔体 第四章炼钢炉渣 第五章铁、硅、锰及其他元素的氧化 第六章脱碳反应 第七章脱磷与脱硫 第八章钢的脱氧 第九章炼钢过程中钢液的搅拌

第十章钢中气体 第十一章钢中非金属夹杂物 第二篇电弧炉炼钢设备 第一章电弧炉炼钢发展概况 第二章电弧炉的炉体构造 第三章电弧炉的机械设备 第四章电弧炉的电气设备 第五章电弧炉的辅助装置 第六章炼钢电弧炉设计计算 第三篇电弧炉炼钢车间 第一章电弧炉炼钢车间工艺设计 第二章电弧炉炼钢车间布置实例 第三章电弧炉炼钢车间除尘系统 第四篇电弧炉炼钢传统工艺 第一章电弧炉炼钢的原材料 第二章碱性电弧炉炼钢工艺概述 第三章碱性电弧炉氧化法炼钢工艺第四章碱性电弧炉返回法炼钢工艺第五章碱性电弧炉不氧化法炼钢工艺第六章酸性电弧炉炼钢工艺 第七章典型钢种的冶炼 第五篇电弧炉炼钢新工艺、新技术

第一章超高功率电弧炉 第二章超高功率电弧炉配套相关技术第三章直流电弧炉技术 第四章电弧炉炼钢技术新进展 第五章电弧炉炼钢自动化技术 第六篇其他电冶金方法 第一章感应炉冶炼 第二章真空感应炉熔炼 第三章真空自耗炉熔炼 第四章电子束熔炼法 第五章等离子弧熔炼 第六章电渣重熔 第七篇电炉钢的炉外精炼 第一章炉外精炼概述 第二章真空脱气法 第三章钢包精炼法 第四章氩氧炼钢法 第五章其他精炼方法 第六章炉外精炼用耐火材料 第八篇电炉钢的浇注及质量控制 第一章钢液的凝固 第二章钢的浇注方法

电炉冶炼工艺简介

电炉冶炼工艺简介 一、分类方法 一般是按造渣工艺特点来划分的，有单渣氧化法、单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普遍采用后两种。 1）双渣还原法 又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的氧化期（≤10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱碳，去气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料应由含低磷的返回废钢组成。 由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除有害元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。因此，此法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。 2）双渣氧化法 又称氧化法，它的特点是冶炼过程有正常的氧化期，能脱碳、脱磷，去气、夹杂，对炉料也无特殊要求；还有还原期，可以冶炼高质量钢。 目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶炼，以下主要介绍氧化法冶炼工艺。 第二节冶炼工艺 传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础。其操作过程分为：补炉、装料、熔化、氧化、还原与出钢六个阶段。因主要由熔化、氧化、还原期组成，俗称老三期。 一、补炉 1）影响炉衬寿命的“三要素” 炉衬的种类、性质和质量； 高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀； 吹氧操作与渣、钢等机械冲刷以及装料的冲击。 2）补炉部位 炉衬各部位的工作条件不同（图5-1、图5-2）损坏情况也不一样。炉衬损坏的主要部位如下： 炉壁渣线受到高温电弧的辐射，渣、钢的化学侵蚀与机械冲刷，以及吹氧操作等损坏严重； 渣线热点区尤其2＃热点区还受到电弧功率大、偏弧等影响侵蚀严重，该点的损坏程度常常成为换炉的依据； 出钢口附近因受渣钢的冲刷也极易减薄； 炉门两侧常受急冷急热的作用、流渣的冲刷及操作与工具的碰撞等损坏也比较严重。 图5-1 槽出钢电炉炉衬情况

电弧炉炼钢工艺

电弧炉炼钢工艺 2010级冶金1001班，3100701011，魏宏兴 摘要：回顾了电弧炉炼钢发展概况，详细介绍电弧炉炼钢工艺和生产情况，重点分析了短流程炼钢发展趋势。 关键词：电弧炉炼钢发展趋势 Abstract：The general situation of the EAF steelmaking development was reviewed in this article,production and electric arc furnace steelmaking process are introduced in detail, analyses the development trend of short flow steelmaking. Key word：electric arc furnace steelmaking The development trend 1电弧炉炼钢概述 电弧炉（EAF）炼钢是以电能作为热源，以废钢为主要原料的炼钢方法，它是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金一种炼钢方法。 1.1工艺过程 电弧炉炼钢以前的方法（老三期）： 补炉→装料→熔化期（分为四个阶段：起弧期→穿井期→主熔化期→熔末升温期）→氧化期→还原期→出钢 装料：废钢；也可以装入少量铁水，叫热装铁水。 熔化期：主要是废钢等的熔化。 氧化期：通过矿石氧化或者吹氧等操作，去除钢水中的杂质、N、H等 还原期：造渣、配合今等。 现在常用：废钢预热→熔氧期→出钢→精炼 现在一般把还原期拿到LF来操作，这样可以缩短冶炼周期，操作也比较方便 1.2工艺特点 1）电能为热源，避免了燃烧燃料对钢液的污染，热效率高，可达65%以上。 2）冶炼熔池温度高且容易控制，满足冶炼不同钢种的要求。 3）电热转换时，输入熔池的功率容易调节，因而容易实现熔池加热制度自动化，操作方便。 4）电弧炉炼钢可以消化废钢，是一种铁资源回收再利用的过程，也是一项处理污染的环保技术，它相当于是钢铁工业和社会废钢的回收工具。

碱性电弧炉炼钢工艺流程

碱性电弧炉炼钢工艺流程 碱性电弧炉氧化法炼钢工艺过程主要包括原材料准备、补炉、配料及装料、熔化期、氧化期、还原期及出钢等7个阶段。 一、原材料准备 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冶的质量、成本和生产率，因此，对废钢质量有如下几点要求。 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，还会影响氧化期去鳞效果及侵蚀炉衬。废钢锈蚀严重或沾有油污时还会降低钢和合金元素的收得率，并增加钢中的含氢量。 2)废钢中不得混有铅、锡、砷、锌和铜等有色金属。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）废钢中不得混有密封容器，以及易燃、易爆物和有毒物，以保证安全生产。 4)废钢化学成分应明确，且需按成分分类存放，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300mm×300mm，最大长度不宜超过350mm)。 二、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，从而保证冶炼的正常进行和安全生产，补炉的要点如下：

1)出钢后立即检查炉衬，需填补炉底时，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30min，若补镁砂量较大，应酌情延长烘烤时间。 三、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。配料时应注意以下几点：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、快速熔化的目的；三是各类炉料应根据钢液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。 装料前应先在炉底铺上一层石灰，其重量约为炉料重量的2％，以便提前造好熔化渣，有利于早期去磷，减少钢液吸气和加速升温。 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50～lOOmm，装在炉料下层，且要紧实，装好的炉料为半球形，二次加料不使用大块料及湿料。 四、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。熔化期的任务是将固体炉料迅速熔化成钢液，并进行脱磷，减少钢液吸收气体和金属的挥发。熔化期的操作工艺如下： 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，因此一般选用中级电压和输入变压器额定功率的2／3左右。

现代化电炉炼钢工艺

现代化电炉炼钢工艺 “Чстцп机器制造厂”是现代化的冶金企业，1999—2000年从意大利达涅利公司引进了万能连铸机，钢包炉，新的带DANARC系统的交流电弧炉(2号电弧炉)，VDNOD真空处理装置。 利用外资改造后企业生产达到了一个新水平，无论是完善工艺，还是提高产量，扩大产品种类，提高质量，降低成本都有广阔的发展前景。目前炼钢生产工艺流程如下：用2号电弧炉炼钢，钢包炉精炼，必要时真空处理，铸机浇铸或模铸。 2号电弧炉投产前(2002年8月)新工艺主要在1号电弧炉使用。1999年5～6月钢包炉投入使用，在1号电弧炉上安装了6个燃气氧气烧嘴，用于强化炉料熔化，装料门上安装了一个烧嘴，用来切割废钢和加快熔化。炉顶氧枪替代炉壁氧枪，还安装了氧气一碳操作装置，用于炉渣起沫和脱碳。 工艺特点如下：熔化时碳的重量百分比低于0.10％～0.12％，必须按碳含量的要求严格控制配料，保证碳含量在指定的范围内，限制氧化期脱碳速度，保证出钢前碳的重量百分比在指定的范围内，对于所有钢种来说简化了配料过程。 废钢化学成分较稳定时，避免了钢水脱磷问题。氧化结束后往钢包出钢时添加脱氧剂、铁合金和造渣剂。检查钢水氧化度目的是为预脱氧时确定铝的加人量。 1号电弧炉冶炼结束后在2号电弧炉炼钢。2号电弧炉由于技术和工艺问题，长时间工作不稳定，经济技术指标较低。担保期 (2001年8月)结束后工厂专家研究和实施了合理的电能工艺制度，并于2002年9月解决了工艺和构造问题，变压器功率为50MBA的电弧炉超过了设计生产率，每天能冶炼19 —20炉钢。2号电弧炉工作指标与初期工作指标和1号电弧炉相比参看表1。 表1 1号电弧炉和2号电弧炉运行指标 *变压器功率为50/63MBA 装有DANARC系统的电弧炉技术指标较高，动力装备水平良好。根据电炉工作场周长安装了6个燃气氧气烧嘴，每个烧嘴功率为5MBT。烧嘴校准后其倾角和转角能保证均匀烧料和熔化炉料。冶炼中供烧嘴的天然气和氧气消耗比发生变化，烧嘴在工作中能烧尽废气中的一氧化碳，提高了热量利用率。为了强化2号电炉冶炼过程，安装了2台MORE氧气—_碳操作装置，每台装有氧枪和喷含粉末含碳料的喷枪，载体为压缩空气。炉底有3个吹炼堵头，用于中心和钢水化学成分，调整温度。吹氧搅拌钢水，强化冶炼过程，在渣线处安装了喷含碳料的喷射器用于，渣起沫。从提高屏蔽渣池电弧能回收来看，渣起沫的作用是完全必要的。目前不使用吹炼堵头和喷射器，只在提高电炉工作效率时备用。用MORE喷枪使渣起沫，并通过炉下炉门坎把渣排到地沟，从地沟把渣运到储存料槽冷却，加工成碎石混合物用于铺路。

电弧炉炼钢工安全操作规程(新版)

( 操作规程 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 电弧炉炼钢工安全操作规程(新 版) Safety operating procedures refer to documents describing all aspects of work steps and operating procedures that comply with production safety laws and regulations.

电弧炉炼钢工安全操作规程(新版) 1．应将电炉前各种材料，工具放到指定地点。 2．电炉送电前，应检查所属机械、电器、水冷、液压(或气压)、除尘装置，使其符合安全规定。 3．当出钢坑和炉前出渣坑中有水，炉底过深，炉壁损坏超过规定时，不得送电炼钢。 4．炉料要有专人负责检查。严禁将易爆物，密封容器及水、雪块或带水的炉料装入，以防爆炸。 5．当停炉超过24小时，应检查炉膛情况。发现炉内潮湿或者有水，应设法进行烘烤，干燥后方可装料熔炼。 6．需要二次装料时，在装料前必须把炉门坎垫高，垫牢，以防钢水跑出。炉料高出炉壳需要吊车压料时，要有专人指挥，并遵守挂钩工安全操作规程。

7．吹氧前：①应检查好阀门，压力表，氧管(带)，②卡头要把好，卡紧。 8．吹氧时：①要有专人看管阀门和仪表，并互相配合好，②操作时严禁将手放在卡子上，以防回火伤人，③氧气压力应保持0．6～0．8兆帕，吹氧熔化合金时，也不要超过1.2兆帕。 9．加矿石或吹氧氧化时，不得过猛过急，以防大沸腾跑钢伤人。自动流渣时，严禁使用潮湿材料掩压，以防爆炸。 10．捅料、揽拌，扒渣时，炉门坎必须加横杠，并使其接地，以防触电。 11．样勺、样模，拨样板等要经常保持干燥，剩余钢水要倒在干燥的地方，以防钢花伤人。 12．严禁带负荷停电，也不得两相送电。送电时，不得有人在炉顶操作。接放电极时，必须和配电员联系好，先停电，后操作。操作者严禁站在炉盖上。 13．调换电极时，要先将电源切断。通电时要检查电压是否合乎要求，通电后电流不得超过规定数值。

电炉生产新工艺新技术,电炉节能环保设计,电炉生产质量验收标准规范实务全书

《电炉生产新工艺新技术与节能环保设计及质量验收标准规范实务全书》 作者：编委会 出版社：北方工业出版社2006年3月出版 开本：16开精装 册数：全4册+1张CD 定价：998 元 优惠价：450 元 详细目录： 第一篇总论 第一章电炉概述 第二章电炉效能与理论热耗 第三章电热理论基础 第四章电炉气体力学基础 第二篇电阻炉生产新工艺新技术 第一章概述 第二章直接电热电阻炉 第三章间接电热电阻炉 第四章硅碳棒电阻炉

第三篇电弧炉生产新工艺新技术 第一章直流电弧炉 第二章交流电弧炉 第三章三相电弧炼钢炉 第四篇矿热电炉和真空电炉生产新工艺新技术第一章矿热电炉 第二章真空电炉 第一节真空系统 第二节真空电炉 第五篇热处理电炉生产新工艺新技术 第一章典型热处理电炉 第三章热处理电炉温度和气氛控制 第四章热处理电炉的计算机控制 第六篇感应电炉生产新工艺新技术 第一章概述 第二章坩埚式感应电炉 第三章沟槽式感应电炉 第四章感应电炉的电气设备及自动调节装置

第五章炉衬材料和筑炉 第六章感应电炉的辅助设施 第七章感应电炉的作业 第八章感应电炉的安装、运行、维护和安全操作第九章感应电炉在浇注作业方面的应用 第十章其他感应电炉 第七篇特种电炉生产新工艺新技术 第一章电子束炉 第二章等离子熔炼炉 第三章离子氮炉 第四章高频电场加热设备 第五章其他特种电炉 第八篇其他电炉生产新工艺新技术 第一章氧化锆电炉 第二章钼丝炉 第三章气氛压力炉 第四章热压炉 第五章热等静压炉 第九篇电炉节能环保设计

第一章工业电阻炉设计步骤 第二章筑炉耐火及保温材料 第三章炉体结构设计 第四章电炉传热原理及功率计算 第五章电热体材料及电热体 第六章电热体设计计算 第七章电热体的焊接与安装 第八章电阻炉功率分配、接线与调节第九章电阻炉性能试验、使用与维修第十章热处理炉节能环保设计 第十一章感应炉节能环保设计 第十二章其他电炉节能环保设计 第十三章电炉热工测量和调节 第十篇电炉质量验收标准规范

炼钢工艺及操作要点详解(精编).

前言 电炉炼钢主要是指电弧炉炼钢，是目前国内外生产特殊钢的主要方法。 目前，世界上90%以上的电炉钢是电弧炉生产的，还有少量电炉钢是由感应炉、电渣炉等生产的。通常所说的电弧炉，是指碱性电弧炉。 电弧炉主要是利用电极与炉料之间放电产生电弧发出的热量来炼钢。其优点是： （1）热效率高，废气带走的热量相对较少，其热效率可达65%以上。 （2）温度高，电弧区温度高达3000℃以上，可以快速熔化各种炉料。 （3）温度容易调整和控制，可以满足冶炼不同钢种的要求。 （4）炉内气氛可以控制，可去磷、硫，还可脱氧。 （5）设备简单，占地少，投资省。 第一节冶炼方法的分类 根据炉料的入炉状态分，有热装和冷装两种。根据冶炼过程中用氧与不用氧来分，有氧化法和不氧化法。氧化法多采用双渣冶炼，但也有采用单渣冶炼的，如电炉钢的快速冶炼，而不氧化法均采用单渣冶炼。此外，还有返回吹氧法。根据氧化期供氧方式的不同，有矿石氧化法、氧气氧化法和矿、氧综合氧化法及氩氧混吹法。 冶炼方法的确定主要取决于炉料组成以及对成品钢的质量要求，下面我们扼要介绍几种冶炼方法： (1)氧化法。 (2)不氧化法。 (3)返回吹氧法。 (4)氩氧混吹法。 第二节配料 配料的首要任务是保证冶炼的顺利进行。科学的配料既要准确，又要合理地使用钢铁料，同时还要确保缩短冶炼时间、节约合金材料并降低金属及其他辅助材料的消耗。 一、对配料的基本要求 1．准确配料 一般是根据冶炼的钢种、设备条件、现有的原材料和不同的冶炼方法进行配料。以氧化法冶炼为例，如配碳量过高，会增加矿石用量或延长用氧时间；配碳量过低，熔清后势必进行增碳；配入不氧化元素的含量如果高于冶炼钢种的规格，需加入其他金属料撤掉多余的含量或进行改钢处理，既延长了冶炼时间，降低了炉衬的使用寿命，增加了各种原材料的消耗，又影响钢的质量，如果配得过高而又无其他钢种可更改时，只有终止冶炼。 2．钢铁料的使用原则 钢铁料的使用原则主要应考虑冶炼方法、装料方法、钢种的化学成分以及产品对质量的要求等。根据冶炼方法的不同特点使用钢铁料，钢铁料的化学成分必须符合冶炼钢种的需要。氧化法有较好的脱磷、去气、除夹杂的能力，应多使用普通的粗料；返吹法和不氧化法因脱磷、去气、除夹杂能力不强，但能回收贵重的合金元素，所以应尽量使用优质的返回精料。 一般炉料中应配入大块料30％～40％、中块料40％～50％、小块料或轻薄铁15％～25％。当然，料源不好或采用炉外精炼时，轻薄杂铁也可多配。 表l2-1常见钢种的密度系数

电炉冶炼不锈钢工艺最优化

电炉冶炼不锈钢工艺最优化 2007年，德国粗钢产量4860万t，其中31%为电炉生产。近年来，能源和炼钢原材料价格的不断上涨，不仅引起全球的高度重视，也促进了欧洲钢铁工业界开发新的冶炼工艺以降低原材料燃料消耗和生产成本。此外，最近几年欧洲钢铁界也致力于把直接和间接CO2排放量降至最低。通过精确的工艺控制最大限度减少了原材料消耗，欧洲钢铁工业的生产成本有了显著降低。同样，通过严格而准确控制脱C，也降低了原料加工过程中CO2的间接排放。一种新的电炉炼钢工艺的出现使钢铁工业面临着新的机遇和挑战。 Deutsche Edelstahlwerke GmbH公司每年利用电炉生产不锈钢的产量较大。为了最大限度提高喷氧时碳、硅的氧化效率，并最大限度地减少铁和铬氧化造成的经济损失和环境污染。DEW公司（即Deutsche Edelstahlwerke GmbH）对硅、碳氧化与喷氧量的关系进行了研究。 虽然Ellingham图（氧势图）中的内容关于电炉冶炼不锈钢时元素氧化及化学反应，但由于电炉内有很多反应同时进行，而使问题变得复杂化。而且，元素的氧化与温度、氧气分压以及钢液与炉渣的化学成分有关。基于上述原因，以下将对各元素的复杂氧化过程进行更详细讨论。元素氧化模拟： 以冶炼工艺为基础模拟电炉喷氧期间氧化反应，且仅考虑热力学平衡条件而不考虑其它任何因素，例如不考虑传热、传质或动力学因素对模拟的影响。此外，假设模拟时温度和元素分布均匀。 热力学模拟证实，氧喷射出现三个阶段，即早期、中期和末期。喷氧的第一个临界点在早期阶段结束。中间阶段保持在第一个临界点和第二个临界点之间。硅的剧烈氧化在喷氧早期出现。当喷氧强度达4.3kgO2/t钢时，硅氧化结束。随后，钢液中硅维持在较低水平。Ellingham图表明，由于硅氧化的吉布斯能（Gibbs Energy）较低，所以硅的氧化较其它元素更容易。此外，硅的活度系数是一定值，所以随着钢液中硅活度的降低，钢液中的硅活性随之降低。实践证明，硅的低活度遵循亨利定律（Henry Law）。 在此情况下，喷氧中期C和Cr开始强烈氧化。C活性随着钢液中硅浓度的降低而增加，该结果与其它研究结果一致。第一个临界点后，当C的氧化开始减弱时，铬将强烈氧