电炉冶炼技术

电炉冶炼技术单位：南车四方车辆铸锻事业部

主讲人：李阔电炉冶炼技术2电炉冶炼技术一、补炉操作二、装料操作三、熔化期操作

四、氧化期操作

五、复原期操作六、合金化操作

七、终脱氧、出钢操作

3电炉冶炼技术

第一章补炉操作一、补炉原那么高温、薄补、快补。二、补炉顺序先补炉门和出钢口附近冷区，再补其它部位。受损严重部位最先补。三、补炉方法人工补炉：出钢后先撬炉门坎，使炉门口能利用投往大铲的遗落镁砂自然修补。在补前段渣线时，电极不必升高，补后端渣线时再依次升高电极。易损部位须重点维护。4电炉冶炼技术四、补炉材料用量视具体情况，一般为5-10kg/次。超过500kg时不能冶炼重要铸件。超过700kg时，必需经过一定的烘烤烧结后才能加料冶炼。五、炉体维护1〕经常维护保持正常形状，渣线不上抬、不下移。2〕每炉装料前加2~3%石灰垫底，防止加料冲击炉底，并可以提前造渣脱磷。3〕增碳用焦炭不能直接铺在炉底，以防导电损坏炉底。4〕装料要有专人指挥，不因机械原因损坏炉子。5〕装料要合理，布料正确。5电炉冶炼技术6〕吹氧严禁长时间定点吹氧，不探料、不撬料。7〕分批加矿，不造成大沸腾损坏炉体。8〕合理供电〔缩短冶炼时间〕。9〕合理控温〔缩短冶炼时间〕。10〕防止重氧化、重复原操作。11〕按炉体不同情况安排钢料。12〕调整炉渣碱度、流动性。13〕新开炉烘炉要到位。6电炉冶炼技术第二章装料操作一、装料原那么1〕快速装料，防止散热。2〕合理搭配：大：中：小=〔35-40%〕：〔40-45%〕：〔15-25%〕3〕总原那么：下紧上松：有利于起弧、穿井。前后有别：炉门无大料，有利于吹氧助熔。大料居中：不搭桥，有利于快速熔化。7电炉冶炼技术二、装料方法

装料时应大中小料合理搭配并按一定顺序布于料斗中，先在料斗底部装局部小料，然后在料斗中心区装入大料、难熔料和低碳料，中料和生铁料那么应装在大料的上面和四周，炉料的最上面再放一层小料。渣钢等不易导电的料不要装在电极下面，以防通电开始时不起弧。8电炉冶炼技术进料后炉内合理布料：上松下紧呈馒头状。料层自下而上为：石灰—生铁〔焦炭〕—轻薄料—大料—小料—轻薄料。难熔的铁合金装在电极的高温区。不易导电料不放在电极下。9电炉冶炼技术第三章熔化期操作一、熔化期主要任务1〕促使炉料快速熔化并将钢液加热到氧化温度。2〕早期脱去局部磷。3〕减少吸气，防止金属挥发。10电炉冶炼技术二、操作过程1熔化期送电作业1〕起弧阶段电炉刚送电选用中级电压，功率为变压器额定功率的2/3左右，起弧阶段时间约为5-10min。如果输入功率过大，电压过高，电弧较长，炉顶易烧坏。如果在炉料上部装有相当数量轻废钢，也可以一开始用最大的功率送电，加速炉料熔化。刚送电时，电弧不稳定而经常发生断弧，电流表指针波动较大，配电操作工应随时调整，使三相电流平衡，保持指针波动稳定，防止掉闸。11电炉冶炼技术2〕穿井阶段穿井阶段供电是熔化期供电操作的关键阶段。配电操作工应使用最大功率、大电压、大电流供电。3〕电极上升阶段电极到底后，炉底已形成熔池，炉底石灰的熔化和元素的氧化使得钢液面上形成一层熔渣，此时电弧在熔池上面平稳的燃烧，电表指针波动比较稳定，电弧的“嘎嘎〞声变为沉闷的“嗡嗡声〞。这时应切掉电抗器，刚切时输入功率变大，电压开始不稳定，10min后就会炉料熔化，熔池增大而稳定。这个阶段可采用最大功率送电，所占用时间为熔化期时间的一半左右，此时应开始进行吹氧助熔操作。12电炉冶炼技术4〕熔末阶段这时期电流稳定，配电工应将电流降为变压器额定电流的3/4，减少1/4输出功率。因为炉料被熔化3/4以上，电弧已不能被炉料遮蔽，三相电极下的高温区已连成一片，只有在远离电弧的低温区炉料尚未熔化。此时假设长时间采用大功率供电，电弧会强烈损坏炉盖和炉墙。所以在这个时期输出功率应适当降低，并进行吹氧助熔，加速熔化。13电炉冶炼技术2吹氧助熔作业吹氧助熔作业的关键是在确保平安操作的根底上，加速炉料熔化。吹氧助熔一定要在电极“穿井〞到底后进行，这时炉底已形成熔池，炉料已处于红热状态下〔≥900℃〕。吹氧助熔的氧气压力约为4-6个大气压〔〕，压力过大会造成喷溅。1〕吹氧助熔前先将炉体前倾一定角度到见到钢液，然后将吹氧管插入炉门口，插入角度不应大于30°，一般把氧管插入钢渣界面为宜。14电炉冶炼技术控制吹氧管作业时要精力集中，人站在炉门两侧，手不准握在氧枪接头处，不断向前移动吹氧管的位置，加速炉门口附近铁料熔化，当炉门口铁料熔化后，应进行交叉吹氧助熔炉门口两侧炉料，后吹炉坡附近的炉料，最后吹炉膛中间的未化炉料。随着炉膛前半部炉料的熔化，炉体逐渐向后倾斜，使炉后未熔料浸入钢液中，这样不仅可以缩短吹氧助熔时间，而且可以防止炉料“搭桥〞，加速熔化。15电炉冶炼技术2〕吹氧助熔时氧管应在渣层下以切割炉料为主，吹熔炉料的支撑点，让炉料缓缓的倒入熔池，加速熔化，吹氧时要不断地移动氧管位置。特别是当炉料“搭桥〞和遇到大块炉料时，为了防止大块料塌料砸坏电极，应切割炉料。切割炉料时，吹氧管的喷口和铁料要有一定的距离，大约100mm左右，吹氧管的喷口和铁料不能靠太近，防止氧气流反射喷溅。一般氧管插入深度为钢液下面200mm以内，这种操作在炉料不“搭桥〞，含碳量较高的情况下采用，以达吹氧助熔时脱掉局部碳，加速炉料熔化和钢液升温的目的。16电炉冶炼技术3熔化期造渣及换渣熔化期提前造渣，必须在装料前往炉里参加足够的石灰，一般为炉料重的2%-3%。另外熔化期应注意对炉渣流动性的调整，如果炉渣较稀应及时补加石灰，如果较稠那么参加萤石，确保熔化期炉渣具有较高的碱度和良好的流动性。为了熔化期提前去磷和防止熔末大沸腾，熔化末期要进行换渣操作。一般在全熔15min左右进行扒渣和流渣的方法，除掉50%以上的熔化渣并及时增补新的渣料。然后进行吹氧、化渣、迅速提温，使炉渣有良好的流动性。17电炉冶炼技术4全熔作业全熔作业主要是炉料全熔检查与全熔后取全样分析试料。1〕全熔即固体炉体炉料全部熔为钢液。其全熔的检查方法是用一根长杆铁耙伸到炉底、炉坡进行探摸，无任何凸起物阻挡，说明炉底、炉坡炉料已全熔；停电抬电极，炉盖抬一个缝隙，让炉内气体跑出去，观察炉后各部位渣线有无铁料，无固体料说明渣线以上全熔。经过以上两方面检查前方可确定炉料全熔。18电炉冶炼技术2〕全熔后，经搅拌取第一次分析试样。分析C、Mn、Si、P、S、Ni、W、Mo、Cu等元素。熔清碳应高出规格下限0.3%，以供氧化期脱碳作业需要。全熔碳达不到脱碳量要求时，应增碳后进行氧化。用生铁增碳≤0.04%时可不经分析，增碳量≥0.04%时应除渣、推渣或采用喷粉的方法进行增碳，送电后经充分搅拌再次取样分析。19电炉冶炼技术第四章氧化期操作一、氧化期的主要任务1脱去钢中大局部的磷，符合出渣条件；2脱碳，利用脱碳沸腾，大量排除钢中气体和非金属夹杂物；3均匀提高钢液温度到大于或等于出钢温度；4有效控制脱碳，终点碳不得低于钢种规格成份下限的0.08%，有利于复原操作。20电炉冶炼技术二、氧化期的操作程序及关键1氧化前的测温全熔后，经充分搅拌后取样测温。样勺测温法以钢液结膜时间秒数为准：结膜秒数≥30s时，方准氧化；采取热电偶测温时，应根据全熔钢液含碳量决定开始氧化温度：即低碳〔C＜0.25%〕≥1550℃；中碳〔C0.25%-0.60%〕≥1550℃；高碳〔C＞0.60%〕≥1530℃。21电炉冶炼技术2氧化期造渣

冶炼操作中无论是流渣或扒渣操作，补充新渣料时都应使炉渣保持大渣量、高碱度、强氧化性和良好的流动性。氧化渣的流动性，可用改变供电电流大小，吹氧节奏和加CaF2等方法进行调整，为了快速去磷，氧化前期保持特大渣量，后期为加速脱碳，可进行自动流渣，使渣量减少，满足脱碳操作要求。22电炉冶炼技术3氧化方法氧化期采用3种氧化方法：1〕矿石氧化法2〕吹氧氧化法3〕矿石-氧气结合氧化法23电炉冶炼技术4氧化控制技术根据熔清试样分析结果，测温符合要求，渣调整良好后，即可加矿石开始氧化，矿石应分批参加，对于10t的炉子每批矿石不大于50kg，每批间隔时间2-3min，参加后及时搅拌，观察炉内反响情况，正常再继续参加。在有氧气的条件下，可采用矿石、氧气交叉联合氧化。氧化作业应是“先矿后氧〞，使脱磷和脱碳都能顺利进行，温度控制也较方便，同时氧化末期钢中过剩氧气少，也利于复原操作。矿石使用时间根据磷含量而定，当氧化前期磷已大局部去除后，便可吹氧氧化。24电炉冶炼技术氧化后期主要是吹氧脱碳，渣量要少，流动性要好，渣量控制在2%-3%，即吹氧脱碳时能听到电弧响声为宜。一般钢种要求脱碳量≥0.3%，关键品种脱碳量≥0.4%，脱碳速度为0.01%-0.03%/min。氧化末期控制好终点碳非常重要。氧化终点碳量的控制，不得低于钢种规格成分下限的0.08%。对于多数钢种氧化末期须将钢液温度控制在高于该钢种出钢温度的10-20℃.25电炉冶炼技术5静沸腾当温度、化学成分适宜之后，就应停止加矿或吹氧，可以继续流渣并调整好炉内渣量，使之成为流动性良好的薄渣层，熔池进入微弱的自然沸腾，称为静沸腾。在冶炼含碳量≤0.20%的重要钢种时，为了防止钢液的过氧化，静沸腾初期按0.2%参加低碳锰铁。26电炉冶炼技术6扒渣操作氧化末期扒渣，必须等其分析的C、P结果报出后，符合冶炼钢种规定的扒渣条件，才能进行扒渣操作。扒渣时要迅速，扒净。扒渣条件：1〕扒渣温度要高于出钢温度10-20℃；2〕C的规定：不得低于钢种规格成份下限的0.08%，有利于复原操作。3〕P的规定：规格P≤0.040%的，氧化末期P≤0.022%；规格P≤0.030%的，氧化末期P≤0.015%；规格P≤0.025%的，氧化末期P≤0.012%.27电炉冶炼技术7增碳操作

如果氧化终点碳低，复原期参加合金料增碳缺乏，除渣后允许增碳，可在扒渣后向裸露的钢液面上加纯洁、枯燥的电极粉或焦炭粉增碳，同时用木耙搅拌，提高增碳剂的回收率。炉温越高，渣扒得越干净，那么钢液吸碳率越高，否那么就越低。28电炉冶炼技术三、氧化期的操作1氧化期吹氧方法氧化期吹氧时吹氧管插入钢液深度约为200mm。假设插入过深，氧气流直冲炉底、炉坡，易将炉衬损坏，另外钢液飞溅厉害，使钢液升温缓慢。假设插得过浅，仅在渣面上吹氧，对钢液脱碳作用小，氧气利用率低。吹氧时还要注意吹氧角度，一般吹氧角度以30°左右为宜。29电炉冶炼技术2氧化期矿石使用方法氧化期，前期去磷后期去碳，为了保证去磷效果钢渣应具有一定的碱度及氧化性和流动性。为了保证氧化期既能去磷又能去碳，充分运用大小块矿石的作用，在第一批小块矿石加完后应大小块矿石混合参加，目的让熔池有均匀剧烈的沸腾，自动流渣，在去磷的同时又可以去碳，并到达去除气体和夹杂物的作用。30电炉冶炼技术3氧化期要高温氧化均匀沸腾，保证一定的脱碳量

氧化期作业的目的是纯洁钢液。为此，首先要调整好渣量、碱度及流动性，并不断参加矿石。由于碳的大量氧化，产生CO、CO2气泡，穿过渣层逸入炉气，造成熔池剧烈均匀沸腾，熔池沸腾在氧化期起到了积极作用，是冶炼过程中排除夹杂，均匀升温和除气的重要手段。同时，还可以均匀钢液温度，为复原期创造一个良好的温度条件。

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对于熔氧合一，矿氧联合氧化作业，由于吹氧促进了熔池的搅拌和去气，因此对于脱碳量要求大于0.1%，氧化时间可以不限，实践证明氧化期缩短之后对于钢液的质量并无明显影响。32电炉冶炼技术4符合规定要求才能使冶炼顺利进行操作规程一般扒渣规定：一是碳、磷符合冶炼钢种要求；二是扒渣温度符合要求。1〕除渣前首先要控制好碳、磷两个元素。2〕除渣前对温度有要求，应大于或等于出钢温度。因为复原期是一个保温的过程，钢液的升温操作应在氧化期完成，防止复原期后升温操作。33电炉冶炼技术5氧化期造泡沫渣的技术泡沫渣具有较高的反响能力，有利于加速炉内的化学反响，尤其是氧化期泡沫渣对去磷、脱碳，均匀钢液温度很有利。另外炉渣起泡沫，电弧稳定，在泡沫中埋弧燃烧，热量大局部用于钢液和炉渣。不会反射到炉体上，有利于保护炉体，炉盖。造好泡沫渣，操作时注意以下几点：1〕炉渣应保持一定的碱度，炉渣稀不可能造好泡沫渣，说明渣中SiO2含量高，碱度低。2〕应注意吹氧方法，前期采用小压力〔0.4Mpa〕并使吹氧管插入钢渣界面，左右摆动吹氧。3〕氧化后期，不需要继续脱碳，而是要迅速提高钢液温度。34电炉冶炼技术6快速去磷技术措施为在冶炼过程中实现快速去磷应把去磷任务局部的移到熔化期。为此采用以下操作：1〕装料时就参加相当炉料重2%-3%的石灰和一局部碎矿石，全熔前扒渣60%以上，重新造渣。2〕适当提前吹氧助熔，加速钢液中磷的去除。3〕全熔后低温快速去磷：全熔后立即调整好炉渣，使其具有一定的碱度和流动性。必须使参加的石灰和铁矿石充分反响后再流渣，这样才能有效去磷。35电炉冶炼技术7合理控制脱磷与脱碳操作

氧化期的脱磷和脱碳，都要求炉渣和钢液具有强氧化性，但磷的氧化要求温度低，渣量大，良好的钢渣流动性。而碳的氧化要求温度偏高，渣层薄。因此为使磷和碳都顺利氧化，必须合理安排操作制度，处理好相互关系。36电炉冶炼技术8影响炉渣流动性的因素1〕温度高时炉渣流动性好2〕炉渣成份在碱性炉渣中，提高CaO、MgO、Gr2O3含量，会使渣的流动性变坏；当CaF2、Al2O3、SiO2、FeO、MnO等含量增加时，炉渣流动性变好，碱性炉渣碱度越高，其流动性越差。萤石是稀释碱性炉渣的主要材料之一，但防止使用过多，否那么会严重侵蚀炉衬。37电炉冶炼技术第五章复原期操作从氧化末期扒渣、造新渣开始到冶炼出钢这段时间称为复原期。一、复原期的根本任务脱氧脱硫调整化学成分调整温度38电炉冶炼技术二、复原期白渣法操作的关键程序复原期白渣操作包括以下几方面：1〕迅速造稀薄渣2〕预脱氧操作3〕变渣操作4〕搅拌分析5〕调整化学成分39电炉冶炼技术1造稀薄渣扒渣后迅速向炉内参加造渣材料，以覆盖钢液，防止吸气降温。造渣材料：石灰20-25kg/t〔禁止参加石灰粉末〕，萤石4-6kg/t，火砖快4-6kg/t，其比例为CaO:CaF2:SiO2=4:1:1,参加量约为钢液重的3%-4%。参加渣料后立即以较大功率供电，并推动渣料使之尽快形成熔炼渣覆盖钢液。40电炉冶炼技术2预脱氧操作薄渣形成后，根据钢种要求进行预脱氧插铝。一般插铝为0.5kg/t。但对于20#钢以上的钢可以不插铝，而是参加烤好的锰铁或硅锰合金等合金，将锰控制在规格下限。41电炉冶炼技术3变渣操作复原期变渣操作采取两种脱氧方法：一种是先加炭粉再加硅铁粉，另一种是采用炭粉、硅铁粉混合参加的方法。冶炼一般钢种都采用炭粉、硅铁粉混合参加的脱氧方法，第一批脱氧剂用量大，占总量2/3，间隔5min后参加第二批脱氧剂。造白渣过程中，要紧闭炉门形成良好的复原气氛，迅速脱氧。42电炉冶炼技术4搅拌分析当最后一批脱氧剂参加5min后，在白渣或弱电石渣下可进行搅拌分析，取样前要充分搅拌，促使温度和成分均匀。每个试样间隔5min以上，取第二次样时同时测温，复原期取三次分析试样，其中依次分析钢中合金元素。随着复原过程的进行，炉渣逐渐失去脱氧、硫的能力，因而要不断补充新渣，一直到形成良好的白渣为止，在白渣下复原时间一般不少于25-30min.43电炉冶炼技术5调整化学成分经复原分析得到两次相符的分析结果后，方可进入调整化学成份的后期合金化操作。如果复原期碳缺乏，允许用烘烤好的少锈生铁增碳，增碳量不得超过0.04%。出钢前5min内，禁止向渣面加大量碳粉，出钢前3min，用大电压长电弧提高渣温，燃烧渣中游离碳，防止成品钢超碳。44电炉冶炼技术第六章合金化操作合金元素参加要点：不易氧化的元素如Ni等可在装料时随炉料一起装入炉内，氧化程度比较轻的元素如Cu,可在熔化末期或氧化初期参加。容易氧化的元素应在复原期参加，越容易氧化的元素，越是要求在脱氧良好的情况下参加。对于密度大难熔化的合金参加后要注意搅拌，防止沉入炉底。对于密度小的合金参加时，应先扒开炉渣再参加，否那么易被炉渣包裹。