铸造合金及其熔炼---第9章 电弧炉炼钢.ppt

第九章：电弧炉炼钢 第一节 概述 n1、炼钢的重要性、目的、要求 n 1）熔化钢液，达到温度 n 2）控制成分，碳、硅、锰 n 3）降低硫、磷，达到要求 n 4）纯净钢液，清除杂质、气体 n2、电弧炉炼钢的特点、应用 n 特点：1）成分控制容易：不用燃料，炉气容易控制。 n 2）热效率高 n 3）易于实现自动控制 n 4）成本高 n 应用：大多数应用。 第二节 三相电弧炉的构造和工作原理 一、构造： 炉体 炉盖 装料机构 电极升降机构 倾炉机构 炉盖旋转机构 电气装置 水冷装置 n1、炉体 n2、炉盖： 3、装料机构 n4、电极升降机构 图9-1中的5、6、7 n5、倾炉机构：机械驱动、液压驱动 n 图9-1中的16、17、18 n7、水冷装置：电极夹持器、炉盖圈、 n 炉 门框、炉门。 n6、电气装置 第三节 碱性电弧炉氧化法炼钢 n氧化法、不氧化法 n一、炼钢工艺要点 n 工艺过程： n 补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期、出钢。 n1、补炉：卤水+镁砂 n 要点：炉温高、操作快、补层薄 2、装料： 1）正确选择大中小块料比例 2）装料顺序： 石灰、小料、大块料、 小料、四周中小料、小料 n3）布料要求： n （1）底紧上松 n （2）中心高 四周低 n （3） W Mo等放在高温区， n 但不能放在电弧作用区以免烧损 n4）超装： 3、熔化期 n1） 熔化期过程 n 一阶段：起弧阶段 n 二阶段：穿井阶段 n 三阶段：电极回升阶段 n 四阶段：熔化低温区阶段 n2）熔化期任务： n （1）熔化钢液 n （2）脱部分磷 n （3）防止吸气、金属挥发 n （4）达到所需温度 n3）提高熔化速度的措施 n （1）吹氧助燃 n （2）用燃料辅助加热 n （3）炉外预热废钢 4、氧化期 n 1）任务 （1）脱磷、脱碳 n Fe2P+FeO+CaO(CaO)4P2O5+Fe n （2 ）除气： 氮 氢 n （3）去除钢液中夹杂物 n 2）氧化方法（1）矿石氧化法 平稳、易控制，过程长、耗电多。 n （2）氧气氧化法 过程短、耗电少，不易控制。 n （3）矿石氧气结合氧化法 n 3）操作原则 n 1先磷后碳 2温度：先低后高 n 3 造渣：先多后少 4 供料，先矿石后吹氧 5、还原期 n 1） 主要任务 （1） 脱氧 硫 n （2） 最终调整成分满足要求 n （3 ）调整钢液温度 正常浇注 n 2）造渣 n 白渣：石灰、氟石、碳粉 n 电石渣：石灰、氟石、碳粉 （高温下，石灰、碳合成电石） M+FeOMO+Fe （脱氧） CaO+FeSCaS+FeO （脱硫） 6、出钢 二、炼钢过程的物理化学分析 n1、硅锰的氧化 n Si+O2SiO2 Si+FeOFe+SiO2 n Mn+O2MnO2 Mn+FeOFe+MnO2 n 熔化结束后，大部分硅锰氧化掉了。 n 熔化中期，炉温低，有利硅锰氧化 n2、脱磷 n Fe2P+FeO+CaO(CaO)4P2O5+Fe n 条件：高碱度、强氧化性、粘度小的炉渣 n2）炉渣的粘度 n 脱磷在炉渣-钢液的界面进行，粘度大，不利扩散的进行，不利脱磷。 n3）渣量 n 渣量大有利脱磷，但消耗大量的能源 n1）炉渣的碱度和氧化性 n4）温度 n 脱磷是放热反应，温度低，有利脱磷进行，温度高，会出现“返磷 现象”，所以，氧化终期及时除渣。 n3、脱碳 n 脱碳是手段、不是目的 n 作用 生成CO 造成沸腾 ，均匀钢液的温度成分。 去除气体和夹杂 物。 n 高温有利脱碳 n4、脱氧 n M+FeOMO+Fe M：Si、Mn、Al n 各种元素的脱氧能力 n（1）沉淀脱氧： n 加入脱氧剂，快， n 但脱氧产物留在钢液中 n（2）扩散脱氧： n 在还原性炉渣中的脱氧 n 钢液质量好，但，慢 n实际：两者结合，最后，铝沉淀脱氧 n扩散脱氧原理 ： n LFeO=（FeO）渣/FeO液 n 氧的分配系数 n 与温度有关 n实现扩散脱氧的条件： n1）还原性炉气（造还原性渣） n2）高的炉温 高温时，碳氧亲和力大 n3）炉渣粘度，粘度小好 n5、脱硫 n扩散脱硫，与扩散脱氧相似 n分配系数： LFeS=（FeS）渣/FeS液 n条件： n1）高的炉温 n2）炉渣的还原性大， n 碱度影响 n3）足够的量 三、合金钢的冶炼要点 n1、合金元素的适宜加入时间 n 不氧化元素 随炉加入 镍等 n 微氧化元素 熔化后期 铜等 n 氧化元素 还原期加入 n2、合金元素的收得率 n3、铁合金的处理 大小30-80mm、烘烤 n4、加入合金的操作要点 n 密度大、熔点高应不停搅拌，以免沉淀 n 密度小 先扒渣后加入，并压入钢液 第四节 酸性电弧炉氧化法炼钢工艺 n1、酸性电弧炉炼钢的优缺点 n 1）炉衬的寿命长 n SiO2热稳定性好，MgO稳定性差 n 2）冶炼的时间较短 不脱磷、硫 n 3）钢液中的气体夹杂物少 n 酸性渣流动性差，严密盖住钢液，侵入气体少。 n FeO少，弱碱性，脱氧剂加入少，杂质少。 n 4）热效率高 造渣少，节能 n 5）不能脱硫、磷，炉料要求高 n 6）不能冶炼高锰钢。 n2、酸性电弧炉氧化法炼钢的工艺要点 n 1）配料 限制硫磷含量 n 2）补炉 硅砂+水玻璃 n 3）熔化期 造渣材料少 n 4）氧化期 氧化脱碳，造成沸腾，除气、夹杂物 n 5）还原期 脱氧，调整成分 n 6）出钢 第五节 直流电弧炉炼钢 n一、直流电弧炉炼钢的工作原理 n大整流器 n国外 已达75吨、 n国内 15吨 n 两根电极 n平放，对放 n二、直流电