第6章 电炉炼钢.docx
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第6章电炉炼钢
《钢铁冶金学》讲义
炼钢部分-电炉炼钢及连铸
刘增勋
冶金工程系
第六章电炉炼钢
第一节电炉炼钢法概述
一.电炉分类:
1.按设备结构:
①感应炉、②电渣炉、③等离子电弧炉、④电弧炉等。
其中,前三种一般用于高级钢种,生产能力小(P246内容)。
电炉主要是指电弧炉。
2.按炉衬性质:
酸性电炉和碱性电炉。
为了脱S、P,电炉采用碱性炉衬。
3.按供电性质:
直流电炉和交流电炉。
4.按输入功率:
普通电炉和超高功率电炉。
★一般电炉炼钢主要是指“碱性电弧炉炼钢”,是目前国内外生产特殊钢的主要方法
二.原理:
主要是利用电极与炉料间放电产生电弧,加热废钢使其熔化进行炼钢。
三.优点:
(1)热效率比较高:
炉气带走热量少,一般可达65%。
(2)温度高:
电弧区温度达3000℃以上,满足冶炼不同钢种的要求。
(3)可以控制炉内气氛:
在冶炼的不同阶段,实现氧化或还原气氛。
(4)夹杂物含量低:
炉内脱氧,有充分的时间去除非金属夹杂物。
(5)合金元素收得率高:
还原气氛下合金化,尤其是贵重合金。
(6)钢成分和温度容易控制:
炉内合金化和电加热。
(7)设备比较简单,占地少,投资省,建厂快。
(8)节省能源:
能耗800kw·h降至约400kw·h,是高炉长流程的1/3左右。
四.缺点:
(1)电力供应:
我国缺乏电力,造成电炉成本高;而美国电力充足。
(2)废钢来源:
我国废钢少,工业国家废钢多。
(3)气体含量高:
电弧使空气和水蒸气电离生成H、N,进入钢水。
(4)钢中残余元素多:
Cu、Ni、Cr等元素的富积,影响钢的质量。
(5)温度均匀性差:
电弧是“点”热源,炉内温度分布不均匀,尤其是熔池平静时,各种钢水温度相差较大。
五.冶炼方法:
P237内容
目前电弧炉冶炼方法归纳起来有三种:
氧化法、不氧化法、返回吹氧法、返回吹氧法和部分吹氧法。
1.氧化法也是重点讲述的内容。
氧化法冶炼包括熔化、氧化、还原三个阶段组成。
通过脱碳去除钢中的气体,可以脱S、P,调整钢的化学成份和温度,脱除非金属夹杂物等。
氧化法冶炼对原材料条件的要求不十分苛刻,适应性强,料源很广。
在电弧炉炼钢中应用最广泛,目前至少有90%以上的钢种是采用氧化法冶炼的。
大多数的碳素结构钢、合金钢和某些内在质量要求高的钢种,如滚珠轴水钢、弹簧钢、不锈钢等应用此法冶炼。
缺点:
操作步骤较多,冶炼时间较长。
劳动强度较大势必影响到电弧炉生产来。
电耗、炉体寿命等一系列技术经济指标的提高。
2.不氧化法
在原料条件非常好时,熔化后P和碳符合要求,可以不采用氧化法冶炼。
熔清后扒渣直接进入还原期。
这种方法时间短、消耗少,是一种经济的冶炼方法。
但对原料条件要求很高,实际生产中一般无法达到,使用率很低。
3.返回法也称为“装入法”
在合金钢连续不断的生产过程中,积下了大量的合金钢切头、切尾、废品和注余钢水,切屑和和汤道钢等。
为了充分利用这些返回钢中的合金元素、降低钢的成本和提高生产率,炉料熔清后经过还原,调整成分和温度后可以出钢。
在电弧炉冶炼过程中绝对的不氧化是没有的,其所谓的不氧化是指与氧化法相对而言的。
由于它没有氧化期,由于冶炼过程中不能除气和去磷,同时钢的化学成分基本上取决与配料和成分,所以要求炉料尽可能的干燥,配料、化学成分和重量力求准确。
在冶炼低合金钢、不锈钢和高速钢等钢种是均可采用。
4.返回吹氧法
返回吹氧法是冶炼低碳高铬不锈钢的一种特有方法,冶炼的理论依据是在高温条件下C和O的亲和力比某些合金元素和氧的亲和力大。
返回吹氧法冶炼的基本过程是:
采用本钢种的返回料作为炉料,当炉料全部溶解并升高到一定温度时,即可吹氧脱碳,利用高温达到脱碳保铬的目的。
吹氧完毕进行预脱氧,加入部分的铁合金元素,炉渣进行初步还原,然后再扒除炉渣,重新加入渣料作脱氧还原,最后调整钢的化学成分和温度后出钢。
5. 部分氧化法
根据原料情况和钢种要求,在氧化期内只脱除少量的碳(0.10%~0.20%),进行有限去除气体和P,即只进行部分氧化任务。
★总之,氧化法冶炼是最基本的冶炼方法,其它方法是在其基础上发展而来的。
它可以使用各种废钢来冶炼高质量钢种,也是最常用的冶炼方法。
课程内容主要是氧化法冶炼。
六.氧化法冶炼的操作过程
主要包括:
补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期和出钢六个阶段。
第二节配料
一.配料:
在冶炼前准备废钢的加入量、种类和成分等进行计算和准备。
二.加入量:
在早期的模注工艺中,应考虑浇注的钢锭总重量、浇余和汤道等;在连铸工艺中,不必考虑这些事项,直接按电炉冶炼工艺的要求确定废钢的加入量,一般由电炉的公称容量来确定,但多数电炉都有一定程度的超装。
三.有害元素含量
针对不同的钢种,废钢中元素的作用也不相同。
对一般碳素钢和低合金钢来说,常见的有害元素包括:
P、S、Cu和Ni等。
1.P:
电炉有一定的脱磷能力,但脱磷量过高时会延长冶炼时间、增加电耗和石灰及矿石用量。
一般控制炉料中的P<0.08%。
2.S:
电炉可以形成还原气氛,具有较强的脱S能力,一般对炉料的S含量不作要求。
3.Cu和Ni:
由于Cu和Ni在钢中不氧化,配料时应保证炉料中含量低于所炼品种要求,或配加其它废钢进行“稀释”。
四.配碳
1.目的:
为了脱气和改善熔池动力学条件,炉料中的碳含量必须高于钢种的含碳要求。
2.配碳量:
是指入炉时炉料中含碳量。
配碳量应满足熔化期损失和氧化期脱碳量的要求,炉料中的配碳量一般约为:
式中:
-熔化期的氧化损失,一般为0.05~0.10%C;采用吹氧助熔是0.10~0.40%。
-氧化期的脱碳量,一般要求0.3~0.5%C,根据钢种冶炼要求而定。
-还原期增碳量,根据合金料和造渣工艺而定。
-钢种的碳含量的中限值。
第三节补炉
一.炉衬:
采用碱性炉衬。
各部位材料如P213图6-1所示。
1.炉底:
底部粘土砖+镁砖+镁砂打结料。
2.炉壁:
镁砂打结层。
现在大多使用镁碳砖,效果较好。
3.炉顶:
高铝砖。
以前采用硅砖,而后用高铝砖代替,现在多使用高铝浇注料。
二.炉衬侵害的原因:
侵蚀严重的部位如P213图6-1所示。
1.炉渣侵蚀:
高温炉渣碱度低对镁砂侵蚀严重。
2.高温熔蚀:
电弧区高温达到3000℃以上,在缺乏覆盖时(还原期和熔化前期)炉顶和靠近电极的炉壁部位的炉衬温度过高,造成熔蚀。
3.炉料撞击:
在装料时,炉料对炉衬的冲击。
三.补炉:
为了提高电炉的炉衬寿命,每次出钢后必须补炉。
1.补炉材料:
各种镁砂和镁质喷补料等。
2.补炉工艺:
干补、湿补和喷补。
(1)干补:
采用沥青和焦油为结合剂,镁砂为补炉料,人工补炉。
有的厂用冶金镁砂。
(2)湿补:
用水玻璃(
)或卤水(
)作结合剂,用水与镁砂混合,人工补炉。
(3)喷补:
采用镁质喷补料(专门厂家提供),利用喷补机喷补。
★目前,大中型电炉大多采用喷补法,在局部侵蚀较大时可以采用适当的干补或湿补。
四.寿命:
经过炉衬材料改进和喷补技术应用,炉衬寿命有所提高。
一般来说,电炉的炉壁寿命最低。
北满特钢45吨电炉,炉底寿命600炉;92~95年炉壁寿命120炉。
经过喷补等综合措施,1997年炉壁达到270炉。
五.补炉原则:
1.快补:
减少热损失。
要求补炉时间3~5分钟。
2.热补:
达到稳固烧结。
3.薄补:
30mm左右,太厚不容易烧结。
第四节装料
一.炉料组成P214内容
1.炉料分类:
按重量炉料(即废钢)分为-大料、中料、小料和轻薄料。
轻薄料:
堆密度小,小于2Kg,如铁皮和钢屑;小料:
2~10Kg;
中料:
多为轧钢的切头切尾,10~40Kg;大料:
大于40Kg,废钢锭,中包大块等。
2.炉料配比:
按电炉的吨位进行合理配比,堆密度在3~4.5
为最佳。
各种吨位的电炉的炉料配比如P214表6-1所示。
二.装料方法即把炉料加入电炉的方法。
1.炉顶装料:
电炉开出或移动炉顶,用天车吊起料篮从炉顶装料。
2.斜槽装料:
废钢装入料槽,用天车从炉门装料。
3.手装料:
人工从炉门装料。
在小电炉常见。
★炉顶装料是目前应用最多的方法,可以一次加完全部炉料,也是最快的装料方法,一般需要3~5分钟。
三.装料顺序:
1.炉底加石灰:
在炉底首先装入石灰,为料重的1~2%(即相对于吨钢10~20Kg)。
目的:
(1)减少废钢对炉底的冲击;
(2)在废钢熔化过程中,尽早成渣脱磷;
(3)早成渣可以减少熔池吸气和热损失。
2.废钢布置:
如左图所示。
(1)小料和轻薄料的50%放在最下部;
(2)大料全部放在小料上,位于中部的电极正下方;
(3)中料放在大料之上;
(4)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。
3.合金位置:
如果合金在装料时加入,则:
(1)高熔点合金加在高温区,但应离开电极正下方;
(2)低熔点合金应离开高温区,放在炉壁附近,以免蒸发。
(3)增碳剂应破碎成小块,以免还原期熔化增碳。
★装料应做到:
下致密、上疏松;中间高、四周低;炉口无大料。
第五节熔化期
在装料完毕后,开始通电进入熔化期。
一.定义:
在电炉炼钢过程中,从通电开始到炉料全部熔清期间称为“熔化期”。
二.任务(或目的)
(1)使炉料完全熔化成液态;
(2)造渣以防止熔池吸气和脱除部分S、P等。
三.炉料熔化过程:
大体可以分为四个阶段,如左图所示。
1.起弧阶段:
电极通电与炉料接触起弧,电弧温度很高(4000~6000℃),电极下废钢熔化。
(1)
噪音:
由于电弧不稳定经常断弧和炉料震动。
(2)中级电压和功率:
防止电压过高使电弧长损害炉顶,功率为额定功率的
。
(3)时间:
起弧阶段时间较短,大约5~10分钟。
★在起弧后,电极开始始终与炉料(或熔池)保持一定距离,利用炉料和电极之间形成的电弧加热(而不是电极和炉料直接接触,利用电阻加热)。
电极位置的调节和控制由电炉的自动控制设备来完成。
2.穿井阶段:
起弧后,电极四周开始熔化,熔化后的钢水流向熔池。
为了保证电弧稳定,在自动调节器作用下,电极始终与炉料保持一定距离,因此电极随炉料的熔化而逐渐下降,在炉料中形成三个电极洞。
因此,而称为“穿井”。
(1)电流不稳定:
经常出现蹋料,电极与炉料的接触状态改变。
(2)红色烟尘:
电极下的高温导致Fe蒸发(沸点2857℃),Fe蒸气氧化形成Fe2O3。
(3)最大功率和高电压供电:
电弧被炉料包围,热效率高并且不危害炉衬。
(4)时间:
一般约为20分钟,占熔化期的25%左右。
3.电极上升阶段:
随着电极四周炉料的熔化,熔池液面逐渐上升,电极开始逐渐上升,以防止短路。
(1)噪音变得沉闷:
炉渣形成,电弧在液面上稳定。
(2)烟尘变弱:
炉渣覆盖使烟尘减少,颜色变浅。
(3)最大功率和高电压供电:
弧光仍然被炉料遮掩。
(4)时间:
约占熔化时间的50%。
4.熔化末阶段:
炉料熔化75%,电极附近炉料熔化完毕,只剩下炉壁附近的炉料未熔化。
采用吹氧或扒动炉料完成熔化。
(1)应减小功率和电压:
炉料已不能掩盖弧光,长电弧会损害炉壁和炉顶。
(2)吹氧和扒动炉料:
电弧作用减弱,吹氧和扒动炉料加快熔化。
★熔清:
炉料完全熔化后称为“熔清”。
四.熔化操作:
主要包括合理供电、适时吹氧和尽快造渣。
P215内容
1.合理供电:
在炉料熔化过程中已经讲述。
★电炉的供电特点是“低电压、高电流”,以充分放热。
具体范围如下:
(1)电压:
100~400V;
(2)电流:
2000~20000A。
2.适时吹氧:
(1)熔化期吹氧的目的:
利用Fe的氧化反应,加快废钢的熔化,降低电耗(约100度)。
(2)方式:
①切割大料,减少块度(主要用于前期);
②熔池吹氧,提高温度(熔池形成以后)。
(3)时间:
炉料温度在800~1000℃时开始吹氧,炉料熔化40~60%时开始用氧。
①太早:
炉料温度低,不容易与氧化反应,浪费氧气,作用不大。
②太晚:
吹氧助熔的作用不能充分发挥。
(4)吹氧管:
自耗型(与氧枪不同),内径10~20mm钢管,外涂耐火材料,氧压0.4~0.6MPa。
3.尽快造渣:
(1)作用:
①稳定电弧;②减少热损失(覆盖液面);③防止吸气;
④脱S、P;⑤吸收夹杂;⑥减少元素蒸发。
P216内容
(2)控制:
①控制合适的炉渣成分:
目的在于脱磷和减少炉衬侵蚀;炉渣成分见P216。
②渣量:
根据炉料P含量,一般为4~5%,脱磷率达到50~70%。
③石灰加入量:
装炉时炉底加入1~1.5%,过程中补加1%左右。
④铁矿石和吹氧:
促使脱磷,目前已经强调熔化期的造渣脱磷功能。
⑤扒渣:
熔清后,根据成分分析〔P〕进行扒渣。
〔P〕含量高应多扒渣。
4.取样测温:
熔清后取样化验。
(1)分析成分:
主要是C、Mn、P;其次是Cu和Ni(应在配料时控制含量)。
用途:
①确定扒渣量;②为氧化期提高依据;③分析残余元素,决定冶炼钢种(模注)。
(2)测温:
①为氧化期提供升温量提供依据;②一般要求温度>1450℃时,在氧化期才能加入铁矿石氧化。
否则,渣中FeO聚积太多,容易形成低温喷溅。
五.缩短熔化期的措施
1.意义:
(1)生产率:
熔化期约占冶炼时间的50%。
(2)电耗:
电耗为总电耗的
,影响成本。
(3)吸气量:
熔化期越长,吸气时间越长。
2.措施:
P215内容
(1)提高变压器功率:
电能占熔化需要热量的90%,即熔化速度主要决定于供电量。
(2)缩短短网长度,减少损耗:
短网是指从变压器输出端到石墨电极的部分电路。
(3)增大电极直径,使用大电流。
(4)吹氧助熔:
已经讲过。
(5)炉料预热或喷入燃料,加快废钢熔化:
①废气预热炉料;②喷煤或喷油。
(6)提高设备性能,减少跳闸次数;
(7)减少热量损失:
密封、及时关炉门、快速补炉和装炉。
第六节氧化期
碱性电弧炉大多采用氧化法冶炼,所以都有氧化期。
近年来,随冶炼工艺不断改进,以前属于氧化期的任务已经在熔化期内完成了一部分,形成“熔氧结合”。
因此两个时期并无严格分界,也有人把两个合并称为“熔氧期”。
氧化期:
一般是指从炉料全部熔化开始,到扒出所有氧化渣结束的冶炼过程。
一.任务
1.脱除钢液中的P到规定的限度:
氧化期的氧化气氛能够脱磷。
(1)必须脱磷:
还原期内不能脱磷,因此脱磷必须在氧化期内达到要求的程度。
(2)脱磷程度:
①尽管进行了扒渣,但炉壁、渣线或炉顶仍有残渣,在还原期内会还原产生回磷;②还原期内合金化时,合金料也会带入P。
★氧化期末熔池内〔%P〕应低于钢种要求。
具体数据如P218表6-7所示。
2.去除钢液中的气体(H和N):
(1)氧化期是电炉工艺中唯一的脱气环节。
(2)还原期内会产生吸气,导致〔H〕和〔N〕增加。
(3)脱气程度:
氧化期末气体含量应低于钢种要求,防止还原期吸气后超标。
熔清后,钢液中
、
。
在氧化期结束时,一般要求,
、
。
3.去除钢液中的氧化物夹杂。
夹杂物主要来源于三个方面:
①元素氧化产物;②炉衬侵蚀物;③炉料中的杂质。
4.升高钢液温度:
(1)浇注要求出钢时应达到一定要求:
①熔化后温度较低;②还原期造渣需要。
(2)氧气期的升温条件好(与还原期相比):
①熔池沸腾动力学条件好,温度均匀;
②泡沫渣埋弧,热效率高;③升温不会导致吸气。
(3)升温要求:
氧化期末温度≈出钢温度+10~20℃,即还原期不宜升温,应该维持温度。
5.氧化调整钢液中的含碳量:
(1)脱碳沸腾搅拌熔池:
完成上述任务的主要手段,★也是配碳的主要目的。
(2)降低〔%C〕到一定水平:
还原期内存在合金增碳、造还原渣增碳和电极增碳,因此氧化期末应保证C加上还原期增碳达到钢种的碳含量中限,即必须脱除到一定水平。
二.脱碳与各项任务的关系
1.与脱磷的关系:
脱碳沸腾搅拌熔池,增加了钢渣界面,使脱磷速度提高。
P220图6-3
2.与脱气的关系:
①脱碳生成的CO气泡是H和N的真空室;②如果吹氧脱碳,由于气泡内是氧化气氛,因此使H形成H2O,对脱H更有利。
3.与去除夹杂的关系:
①搅拌促使夹杂聚积;②CO气泡黏附促使上浮;
③搅拌增加了钢渣界面,使夹杂物容易被炉渣吸收。
4.与升温的关系:
脱碳沸腾使氧化期升温更加容易。
①熔池沸腾,传热动力学条件改善,温度均匀;②CO使炉渣泡沫化,形成埋弧冶炼,提高了热效率;③泡沫渣使炉衬受热减少,有利于提高供电功率。
★一般不强调脱碳本身的热效应对升温的影响,因为C-O反应的热效应作用很小,甚至矿石脱氧是吸热反应。
三.钢液氧化
1.矿石氧化:
P221内容
(1)意义:
在炉内加入铁矿石,使炉渣内具有足够的FeO,来氧化钢液中的元素。
(2)特点:
1脱碳速度慢,在低碳区脱碳能力低:
炉渣扩散的供氧速度低,脱碳速度约为
;大部分FeO溶解在钢液和炉渣中,C低时C的扩散限制了脱氧能力,临界值为0.1~0.2%C。
2吸热反应,温度上升慢,耗电量大:
Fe2O3的溶解和矿石升温是吸热反应,而脱碳热效应不足以抵消吸热,因此矿石脱碳总体上吸热反应。
脱0.01%C降低3℃。
3脱磷能力强:
FeO在炉渣中容易聚积,温度上升慢(脱碳吸热),有利于脱磷。
4带入气体和其它杂质:
矿石内的脉石和结晶水等。
2.吹氧氧化:
P222内容
(1)意义:
用吹氧管直接向熔池吹入氧气,氧化钢液中的C和其它元素。
(2)特点:
1脱碳速度快,脱碳能力强:
氧气向熔池内溶解速度快,并且放热反应使反应加快,脱碳速度约为
。
氧气的溶解比例大、氧气搅拌等原因,导致脱碳能力高。
★由此可以看出:
电炉脱碳能力差,只能采用全废钢或少量铁水冶炼。
2放热反应,升温速度快:
O2的溶解、氧化Fe元素、氧化C元素均为放热反应。
3脱磷能力差:
升温快、FeO少,甚至高温导致后期回磷。
4吹损大:
大量Fe氧化。
5吹氧手段:
自耗型吹氧管,外涂耐火材料,与熔化期的吹氧管相同。
四.氧化期操作P223内容
电炉氧化期的操作有三种:
矿石氧化法、吹氧氧化法和综合氧化法。
1.矿石氧化:
(1)取样化验:
根据C、P含量,决定矿石加入量。
残余成分应在配料时控制,否则会影响连铸。
这与模注根据其情况改钢号冶炼情况不同。
(2)测温:
决定供电时间和矿石的加入时间。
加入矿石时,必须保证熔池温度>1480℃。
否则,脱碳反应因温度低而不容易进行,导致炉渣内FeO积聚,温度升高后产生剧烈沸腾造成喷溅。
(3)造渣脱磷:
随矿石一起,在炉内加入石灰和萤石。
要求:
1成分:
保证炉渣碱度2.0~3.0左右,FeO约15%;
2渣量:
前期渣量为钢液的3~4%,后期渣量减少到2~3%;(流渣)
3性能:
保持良好的流动性和气泡性。
(4)加矿石氧化:
在温度合适后,开始加入矿石。
1矿石总量:
可根据经验值控制,一般脱碳0.01%C需要吨钢1Kg矿石。
2分批加入:
人工从炉门分批加入,应视沸腾情况少量慢加,保持持续沸腾,避免沸腾过于集中。
一般分三批加入矿石。
具体工艺见P223~P224内容。
★在氧化过程中可以取样分析,以调节造渣和矿石加入量。
3自动流渣:
P223在加入第一批矿石后,CO气泡增加导致熔池上涨,炉渣从炉门自动流入渣罐。
在操作上应促使自动流渣,因为排出前期的富P渣以防止温度升高后回磷。
(5)纯沸腾:
加完最后一批矿石后,熔池继续保持自然沸腾,利用碳氧反应以减少熔化内氧含量。
时间一般为10min左右。
★锰沸腾预脱氧:
在碳含量较低时(<0.2%)过剩氧高,纯沸腾降低的氧含量仍不足,需要加入FeMn合金,减少进入还原期的氧含量。
①锰铁提供了C-O反应界面,措施脱碳反应;②在钢渣界面上,Mn有一定的脱氧反应,形成预脱氧。
一般用于冶炼高质量的钢种。
(6)扒除全部氧化渣:
在进入还原期前,必须扒除炉内全部氧化渣。
目的:
①防止还原期回磷;②减少合金消耗。
扒渣条件:
只有在确定完成了氧化期的任务,才能进行完全扒渣。
扒渣前化验熔池成分,符合下列要求后再扒渣。
①C:
,根据还原期增C多少。
②P:
,根据钢种要求和回P量。
③T:
,℃
(7)增碳:
若氧化末期的〔%C〕很低(即
)时,在扒除所有氧化渣后,进行增碳。
1必须扒渣后增碳:
否则直接进入还原期,回磷严重;
2增碳剂:
碳粉、电极粉、生铁等。
3增碳量:
决定于成分情况和还原期增碳情况。
2.吹氧氧化:
在原料P含量较低,可以利用吹氧氧化工艺,其优点:
①脱碳速度快,节省时间;②脱碳能力强,有利于生成低碳钢;③过剩氧含量低;
④反应放热升温快;⑤节省能源等。
★由于原料中P含量的限制,吹氧单独应用吹氧氧化工艺较少。
3.综合氧化:
两种氧化方法各据优点,也都有缺点。
综合利用两者的优点,形成了综合脱氧方法。
(1)前期采用矿石氧化:
主要是利用其低温脱磷。
操作与矿石法相同,视P含量扒渣。
(2)中期吹氧氧化:
在熔池中的〔%P〕降低到0.020%时,开始吹氧氧化;应控制吹氧脱碳量>0.10%,总体脱碳量>0.20~0.30%(一般在0.30~0.50%)。
(3)纯沸腾或Mn沸腾:
停止吹氧后,计算纯沸腾时间。
工艺与矿石氧化相同。
(4)扒渣和增碳:
与矿石方法相同。
第七节还原期
氧化期内向熔池供氧,使熔池造成沸腾,完成脱磷脱气等各项任务,同时也使熔池内含有一定量的溶解氧,在氧化期后必须脱氧。
电弧炉炼钢的特点之一是可以控制炉内气氛,还原期可以造还原性炉渣。
还原期:
是指从扒完全部氧化渣开始,到出钢之前的冶炼时期。
一.任务P231内容
1.脱除钢液中的氧:
包括①熔池内的溶解氧;②炉壁、炉顶和渣线等部位的残余氧化渣。
2.去除钢液中的硫:
氧化期有一定的脱硫能力,但主要脱硫任务在还原期内完成。
3.调整钢液成分到钢种要求范围:
采用铁合金调整。
4.调整钢液温度到出钢温度:
电弧加入,小范围调整。
尽量减少还原期提温。
二.还原期内各任务之间的关系
1.脱氧与脱硫的关系:
基本原理已经讲过。
(1)脱硫必须脱氧:
脱氧和脱硫是同时发生的。
(2)电炉脱硫能力高:
由于高R、高T、低FeO和脱氧作用,电炉脱硫分配系数
,脱硫率>70%(与渣量等有关)。
钢液中的S可以达到0.006~0.010%S。
(3)熔池内脱硫不平衡:
还原期内熔池搅拌弱,反应不平衡,应加强搅拌(吹气、机械等)。
实际生产中采用钢渣混出工艺,增加钢渣界面,促使脱硫进行。
2.脱氧与合金化:
基本内容已经讲过。
其特点为:
(1)炉内脱氧及合金化:
操作时间可延长,工艺操作方便。
(与转炉相比)
(2)先脱氧而后合金化:
可以提高合金元素的收得率。
(3)成分稳定性好:
①脱氧后收得率稳定;②可以化验并补加合金料。
三.脱氧基本内容已经讲过。
1.脱氧方式有四种:
沉淀脱氧、钢渣界面脱氧、炉渣脱氧和真空脱氧。
2.电炉脱氧:
可以采用前三种。
(1)冶炼普通质量钢时,一般采用沉淀脱氧法。
(2)冶炼优质钢和高级优质钢时,采用综合脱氧法,即同时采用沉淀脱氧、钢渣界面脱氧和炉渣脱氧三种方法。
(3)扩散脱氧:
以前认为电炉“扩散脱氧”是首先降低渣中FeO含量,通过O在钢渣间的平衡,使钢中氧含量降低。
目前,普遍认为在实际生产中这种方式不能成立。
3.综合脱氧工艺
(1)沉淀脱氧:
操作分为两部分。
1预脱氧:
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- 第6章 电炉炼钢 电炉 炼钢