1、碱性电弧炉炼钢常识一、 电弧炉耐火材料和炉衬：耐火材料是所有工业用炉不可缺少的材料，冶金工业用量占耐材生产量的 70%左右。但目前尚无一种耐火材料的性能能够完全满足使用的要求，即使同一种材料，在不同的使用条件下，所表现出的性能也不同。为了合理使用耐火材料，必须了解它的性能和工作条件。（一） 耐火材料的主要性能指标：1、耐火度、热稳定性、抗渣性、体积稳定性、荷重软化温度、体积密度、真比重、显气孔率、真气孔率、常温耐压强度等，除上述指标外，还有导热性、导电性、可塑性、透气性和吸水率等重要指标。另外，外观检验一般制品的尺寸公差不得超过 3%（二） 耐火材料的分类：按耐火度分普通耐火材料、 （1580
2、-1770）高级（1770-2000） 、特级（2000-3000） 、超特级（3000以上） 。按化学性质分：酸性耐火材料：石英（硅石） 、硅砖；半酸性：半硅砖；中性：铬砖、粘土砖、高铝砖、粘土质耐火泥。碱性耐火材料：镁砖、铬镁砖、铝镁砖、白云石砖、镁砂、白云石及镁质耐火泥。二 、电炉用耐火材料（一） 对耐火材料的一般要求：高耐火度（电弧温度 4000-6000）炼钢温度（1500 1750） 、高荷重软化温度、热稳定性良好（温度 1600 下降至 900以下） 、高耐压强度、低导热性（导热系数小） 。气孔率小、密实度高等。如果密实度低，可能气孔率要高，危害很大。气孔率高不但强度达不到，而且
3、膨胀系数大，热稳定性变差。（二） 常用耐火材料：1、镁砂 ： 镁砂是砌筑碱性电弧炉炉衬的主要材料之一，可用来打结炉底、炉坡，可制成镁砂砖，同时又是补炉的主要材料。耐火度 2000以上，具有较高的抵抗碱性炉渣的能力，热稳定性差、导热系数大、主要成分为氧化镁87%，二氧化硅小于 4%，氧化钙小于 5%。二氧化硅高、降低耐火度，氧化钙高则易水解粉化。2、白云石：砌筑酸性电弧炉炉衬的主要耐火材料，由白云石矿（MgCa （CO3 ）2）高温培烧而成，主要成分为氧化镁与氧化钙，氧化镁大于 35%、氧化钙 52-58%，氧化铁加氧化铝 2-3%二氧化硅 08%，耐火度 2000以上，具有抗渣力强、热稳定性好
4、等优点，但易吸水粉化。3 、石英砂。也是酸性电炉的主要材料，纯的为水晶透明体，含少量杂质为白色，二氧化硅 96-98.5%，氧化铁 1%，三氧化二铝 1.3%。（三） 粘结剂：1、沥青 高温（200 度）下碳化后留下的固定碳起骨架作用，可以提高镁砂、白云石的耐火度及热稳定性。2、焦油 主要用于打结炉衬及制镁碳砖。3、卤水 成分氯化镁，作用：拌耐火泥及打结无碳炉衬时作镁砂的粘结剂。4、水玻璃 硅酸钠或泡花碱，用来拌耐火泥及打结酸性炉衬时作石英砂的粘结剂。三、 合金材料：1、硅铁。用作合金化，同时也用作脱氧剂，一般含量为 45%，75%两种。2、锰铁：用于合金化及脱氧剂，分为高、中、低碳三种，含量
5、 50-80%。在冶炼特殊合金和超低碳不锈钢时用到电解锰和金属锰。3、铬铁：根据碳含量分为碳素、中碳、低碳、微碳及金属铬，含量 5065%。4、钨铁 含量 65%以上，熔点高、比重大。一般装料时直接装入，在炉坡部位，以防沉底。还原期补加时应尽早加入，块度不大于 80 毫米。5、钼铁 、含量 55-60%熔点较高、块度不宜过大，一般熔清后加入。6、钒铁：含量 40%左右、含磷量较高，炼高钒钢时，应特别注意钢中磷的含量。7、钛铁：含量 25%以上，除用于合金化外，也用来固定钢中的氮和获得细晶粒的钢。比重小、以块状加入。8、硼铁：含量 5%和 10%两种，钢中加入微量硼可以显著提高钢的淬透性，改善钢
6、的机械性能。但过量时引起硼脆。9、镍；用于不锈钢、高温合金、精密合金及高级优质结构钢的合金化，镍和钴的总量不低于 99.5%，其中钴小于 0.5%。含氢量很高，还原期补加量大时，需经长时间高温烘烤。10、铝；既是合金材料又是脱氧剂，用于沉淀脱氧，含量 98%以上。11 、铌铁；一般成分为铌+钛大于 50%，碳小于 0.20%，硅 10-11%，铝小于7%、钛小于 7%，价格高，节约用量。四、 造渣材料和脱氧剂造渣材料：1、石灰、是碱性电弧炉的主要造渣材料，一般成分 CaO85%，SIO2 2% 、氧化镁2%、氧化铁+ 氧化铝3% 、硫0.150%、水分0.3%。2、莹石；主要成分氟化钙，主要作
7、用降低石灰的溶解度、稀释炉渣，提高炉渣的流动性而不降低炉渣的碱度。能与硫生成挥发性化和物，具有脱硫能力，用量大会严重侵蚀炉衬。3、硅石；是酸性电炉的主要造渣材料，在碱性电炉上，可以调整炉渣的流动性，但降低碱度，对炉衬有侵蚀性，应控制用量。4、粘土砖；（废火砖块）成分二氧化硅 58-70%，氧化铝 27-35%氧化铁 1、3-2、 2%。作用：改善炉渣的流动性，特别是对镁砂渣的稀释作用比莹石好，氧化铝改善炉渣的透气性，对于形成氧化泡沫渣有重要意义，但二氧化硅含量高，降低碱度、不能多用。（三） 氧化剂；1、铁矿石；在冶炼中的主要作用是脱碳、去磷、去气、去夹杂物。主要成分三氧化二铁或四氧化三铁，要求
8、含量高、杂质少，硫磷铜含量低。氧化铁含量大于 55%硫磷小于一百。磁铁矿含量高、杂质少，氧化作用强，是电炉理想的氧化剂。2、氧化铁皮；是锻钢或轧钢过程中剥落下的麟片，用来调整炉渣的成分、增加炉渣中的氧化铁含量，提高氧化性，改善炉渣的流动性，提高炉渣的脱磷能力。3、氧气；是电弧炉炼钢重要的氧化剂，可以强化冶炼、降低电耗，吹氧时熔池沸腾，有助于去除钢中夹杂物。吹氧助熔时压力 0.30.7MPa，脱碳时压力 0.61.2MPa,小炉取下限。一般为 0.60.8MPa。氧气水分要低于 0.5%，水分超标时要脱除水分后使用。（四） 脱氧剂与增碳剂：（一）脱氧剂；硅铁、锰铁、铝、硅锰合金、硅钙合金、硅锰铝
9、合金等，碳粉、硅铁粉、铝粉、硅钙粉、电石等。1、 硅锰合金、 是一种复合脱氧剂，使用它脱氧时，脱氧产物颗粒大、熔点低、易于上浮，所以钢的质量较好。其关键是硅锰的比值，一般锰硅比值为 46 时脱氧效果较好。2、 硅钙合金：是一种强烈脱氧剂。还可以脱硫，冶炼不锈钢、高级合金钢、高级优质结构钢及某些特殊合金时使用。3、 硅锰铝合金：一般认为脱氧效果优于硅锰合金，广泛用于高级合金结构钢的冶炼上。成分为硅 5-10%，锰 20-40%，铝 5-10%。4、 碳粉：扩散脱氧剂。脱氧产物一氧化碳，不污染钢液，同时也作为增碳剂使用。粒度0.5-1 毫米。5、 电石：成分 CaC 用作还原期的强脱氧剂，兼有脱硫
10、作用，可以缩短还原时间，强化冶炼。使用粒度 10-70 毫米。但在冶炼低碳钢时禁止使用，以防增碳。6、 硅铁粉：含硅 75%的硅铁研磨而成，用于扩散脱氧。7、 铝粉：脱氧能力强，用于冶炼低碳不锈钢和低碳合金结构钢，提高合金收得率，缩短冶炼时间。8、 硅钙粉：一种优良的脱氧剂，比重小、不易增硅，冶炼高级低碳合金钢和含钛、硼结构钢时使用广泛，常与硅铁粉配合加入。（二）增碳剂：1、电极粉：含碳量高、含硫低、比重大，增碳作用强。2 、焦碳，含碳 85%、灰分较多，有时含硫较高。3 、生铁，硫、磷含量较高，还原期增碳量 0.05%以下使用。4、石油焦或焦油：使用时会使炉渣变稠。配料： 氧化法冶炼的配料主
11、要是废钢和生铁（焦碳或石油焦，起配碳作用） 。配碳量根据熔化期碳的烧损、氧化期脱碳量和还原期的增碳量来决定。要求熔清后钢液的含碳量高出成品规格 0.3-0.4%。因此熔化期吹氧助熔时，配碳量应高出成品规格下限0.65%，但不能过高，否则，延长氧化时间，使钢液过热。硅不人为配入，熔清后硅含量不高于 0.8%，过高钢液不易沸腾。硫磷含量越低越好。一般磷小于 0.05%、硫小于0.08%。配料计算 步骤与公式第一步：确定出钢量出钢量=（钢锭单重 钢锭支数+每块锭盘流钢通道及中注管重量锭盘数+注余重量）相对比重系数。注余重量-出钢量的 0.51.0%，一般小炉取上限。相对比重系数-以 45钢比重 7.
12、81Kg/立方分米，为标准比重，计算出不同钢种的相对比重系数，对出钢进行校正。第二步：计算炉料装入量装入量=出钢量-矿石加入钢液增加的纯铁量-添加铁合金数量/废钢综合收得率矿石进入钢液的纯铁量=每吨钢加矿量钢水量矿石含铁量收得率氧化法冶炼吨钢加矿石 15Kg（矿氧结合）或加矿 40 千克（不吹氧）矿石含铁量 60%、收得率 80%计算。配生铁量=装入量 （配碳量-废钢含碳量）/生铁平均含碳量-废钢含碳量生铁平均含碳量 4%，废钢通常为 0.25%电极块配入量=装入量所需增碳量/电极成分收得率电极含碳量 99%，收得率按 80%计算。有时用焦碳配碳，焦碳含碳量 80-85%，收得率 70-80%
13、高合金钢配料计算装入量=总进炉量-还原期补加合金量补加合金量=（出钢量控制成分-装入量配入合金成分收得率）/合金成分收得率装料：原则；下致密，上疏松，中间高、四周低，炉门口无大料。加料前炉底铺加占料重1、5%石灰，可以提前造好熔化渣，前期脱磷、减少钢液吸气、加速升温。烘炉与补炉：烘炉用焦碳或废电极。电极成品字形。沥青镁砂炉烘炉需高电压、大电流快速升温，使炉温快速升温到 200 度以上，迅速度过沥青或焦油软化温度区。卤水镁砂炉烘炉用低电压，小电流缓慢升温，防止水分快速气化引起炉墙崩裂。补炉原则：快补、热补、薄补。先补门口两侧，如果损坏严重需分批补，每一批要闷炉烧结。熔化期造渣及脱磷：（一）熔化期
14、提前造渣的作用：稳定电弧、覆盖钢液，防止钢液吸收气体、防止热量损失，吸附废钢铁料表面带入的杂质，减少元素挥发，去除钢中磷、硅，锰等元素，为氧化期创造有利条件。（二）熔化期去磷及炉渣的控制：为满足覆盖钢液、稳定电弧的要求，只需 1-1.5%的渣量就足够了。但从脱磷的要求考虑，熔化渣必须有一定的氧化性、碱度及渣量。在较低的温度条件下，造具有一定碱度、流动性良好的炉渣，可以有效的去磷，能否早期去磷，造好熔化渣是关键。在熔化中不断补充渣料，使总渣量达到 4-5%。吹氧助熔时，碳氧并未激烈反应，此时渣中氧化铁含量达 20%以上，所以造碱度 1.82.0 的炉渣，并加入适量氧化铁皮或矿石就可使磷去除 50
15、-70%，在炉料完全熔清后，流渣造新渣进入氧化期。炉料含磷高或冶炼高碳钢时，熔化期可流渣 70-80%，另造新渣，利用换渣机会去磷。氧化去磷：磷对氧的亲和力比铁大，通过渣相传入的氧化铁与磷发生氧化反应，同时放出大量的热。2P+5FeO=P2O5+Fe OH=-62200 卡。生成物五氧化二磷比重轻，一经形成即转入渣相（不溶于钢液）由于渣中含有氧化亚铁，五氧化二磷与氧化亚铁结合生成磷酸铁盐存于渣中。P2O5+3FeO=3FeOP2O5 OH=-30600 卡。但 P2O5 与 FeOP2O5 都是不稳定氧化物，温度稍高就会分解， （温度大于 1400 度）产生回磷现象。所以以氧化铁为主的炉渣脱磷
16、能力很低。为了解决这一问题，就需向渣中加入强氧化物-氧化钙，使五氧化二磷和氧化钙生成稳定的磷酸钙，以提高炉渣的脱磷能力。P2O5+4CaO=4CaOP2O5 OH=-16500 卡。脱磷的整个反应如下：2P+5FeO+4CaO=4CaOP2O5+5Fe OH=-227200 卡。使反应向右进行的条件;1、 增加反应物的浓度。即加入石灰和矿石，增加渣中 CaO、FeO 的浓度。2、 减少生成物的浓度。即增大渣量，进行流渣操作。3、 控制较低的反应温度。脱磷反应是放热反应，低温有利于放热反应的进行，有利于磷的氧化。4、 设法增加钢渣接触面。加强搅拌，氧化沸腾。但必须指出：温度过低，炉渣流动性变差，
17、不利于脱磷。吹氧助熔适当提高熔池温度，改善炉渣流动性，吹氧在钢渣界面产生良好沸腾有利脱磷。炉渣的氧化性是脱磷的首要条件，脱磷能力随氧化铁的浓度增高而提高。但并不是越高越好。氧化铁浓度过高降低氧化钙的活度。在 CaO/SiO2 比值一定时，FeO=1220%时脱磷效果最好。因此，在操作中向熔池加入适量氧化铁皮或碎矿石，向界面吹氧，使渣中保持足够的氧化铁对于高碳钢的冶炼尤为重要。（四） 炉渣的碱度：炉渣中的碱度是氧化磷的充分条件（稳定五氧化二磷）当炉渣中的二氧化硅含量增加（降低碱度）当 SiO230%时，炉渣几乎没有脱磷能力。碱度的增高虽对去磷有利，但也不是无限度的，只有当 R=2.3 以下时，用
18、氧化钙提高碱度才对脱磷反应发生显著作用。如果 R3 以后，继续增加氧化钙的含量，炉渣变稠，不利脱磷。这时提高氧化亚铁的含量则能显著提高炉渣的脱磷能力。炉渣中CaO/FeO=2.53.5 时，磷的分配系数可以达到最大。因此炉渣碱度低时，应提高碱度，如碱度大于 2，氧化铁低时，应提高氧化铁含量。一般的说，冶炼低碳钢时，炉渣碱度易低。冶炼高碳钢时氧化铁含量易低。炉渣中氧化镁、氧化锰虽是碱性氧化物，虽能去磷，但氧化镁会明显降低炉渣的流动性，当含量大于 10%时，脱磷能力很低。必须采取换渣操作，加入莹石有助于石灰熔化，SiO2、AI2O3 能改善流动性，但会降低碱度。当 P=0.05%、R=1.8、Fe
19、O=15%时，如将磷脱至 0.010%，一次造渣达不到目的。采取第一次渣量 4%然后扒渣，造 5%的新渣即可达到目的。在实际操作中，采取流渣操作，炉内保持 3-5%的渣量，取得良好效果。要达此效果必须做到以下几点：1、炉渣 FeO=12-20%，R=23，流动性良好。2、控制适当偏低的温度。3、采用大渣量、换渣及流渣作业。4、加强搅拌，增加界面面积。另外：废钢料的成分对磷的氧化有较大影响。Si、Mn、Cr、C，等元素对磷的氧化有不利影响。当炉内 Si、Cr、Mn，含量大于 1%时，磷实际上不氧化。当硅完全被氧化，锰铬被氧化到小于 0.5%以下时，磷才能加快氧化。当炉料中硅高时，熔化期没有去磷能
20、力，为此必须待硅氧化完以后，并把二氧化硅高、氧化亚铁低的炉渣扒掉，另造新渣后才能去磷。炉料硅高时（如配入高硅生铁）炉底应多加石灰和矿石，加快硅的氧化。冶炼高铬钢时，磷无法靠氧化去除，应严格控制炉料的磷含量。实际操作中应利用熔化前期温度低的有利条件，趁碳氧未反应将磷降下来。高碳钢要比低碳钢脱磷困难，更应控制熔池温度，不能升温太高、太快。碳的氧化（一）1、炉渣中氧化亚铁的含量：不断增加渣中氧化亚铁的含量，即保证加矿量，钢液中的碳会不断降低，钢中碳越低脱碳越困难。高碳钢的脱碳速度大于低碳钢的脱碳速度就是这一道理。2、熔池温度：温度升高改善炉渣的流动性，加快脱碳速度，在操作中规定加矿温度 1550 度
21、以上，目的就是为了获得一定的脱碳速度。在此基础上熔池温度提高40 度脱碳速度提高 2 倍。3、炉渣碱度和流动性：在温度和氧化铁浓度一定的情况下，R=1.82.0 时，炉渣的氧化能力最强。条件是保证炉渣有良好的流动性。4、渣量的影响：采用薄渣操作对脱碳有利，但应考虑脱磷、隔气、保温等因素。矿石法脱碳操作应是高温、薄渣、分批加矿，均匀激烈的沸腾。（二）吹氧氧化法：氧化期脱碳不是目的，而是作为沸腾熔池、去除钢中气体及夹杂物的手段，达到纯洁钢液的目的。脱碳速度大于每小时 0.60%以上才能满足氧化期去气的要求，脱碳量大于 0.30%。可以消除钢中白点的产生。但必须指出：过高的脱碳速度和过大的脱碳量并无
22、好处，容易造成过分激烈的沸腾使钢液上溅暴露于空气中，增大吸气趋向。氧化期炉渣： 氧化期造渣应根据脱磷脱碳的要求，正确的控制炉渣的成分、渣量及流动性。脱磷脱碳都要求有高的氧化性和良好的流动性，但脱磷要求大渣量 R=2.53.0，而脱碳要求薄渣层、碱度=2，操作中应以氧化的进程正确控制，尽可能造泡沫渣。符合要求的氧化渣一般为黑色，结构致密，前期渣有光泽、断面疏松，厚度 3-5，后期渣薄、断面稍黄。如果断面光滑易碎，说明炉渣碱度低。如果呈玻璃状，说明是酸性渣。如果呈黄绿色说明有氧化铬存在。正常情况下的脱磷与脱碳：氧化初期应控制磷的氧化，如果熔清后磷偏高（磷大于0.06%）可补加石灰、碎矿石或氧化铁皮
23、，增加氧化渣渣量，中级电压供电，保证化渣升温、熔池沸腾、自动流渣。第一批渣要化好，不能未经沸腾就流渣，因为第一批渣渣量大、氧化性强、碱度高、温度偏低，是去磷的好条件，未经沸腾倒渣，达不到去磷的目的。如果熔化期提前去磷，则可利用碳氧反应的沸腾大量流渣，补渣去磷。同时注意升温，为碳的氧化创造条件。总之，在一般情况下，氧化期的操作是先去磷后脱碳，先加矿后吹氧，先大渣量后薄渣。特殊情况下的操作：一、碳高、磷一般：如冶炼 45，熔清后 C1.0%，P0.04%。应重点脱碳、穿插脱磷。具体操作是：熔清后，控制较大渣量，加足石灰及碎矿石，吹氧化渣升温，此时渣况良好，趁碳氧反应沸腾的机会，控制流渣并补加渣料，
24、在随后的沸腾中适当流渣，磷很快降到 0.015%以下后，在高温薄渣下继续脱碳。二、 碳高、磷高：氧化前期利用熔池温度低的机会，集中力量去磷。同时注意升温，为后期脱碳创造条件，加足石灰及碎矿石，大渣量、吹氧化渣升温，但防止升温过快。当温度升高，渣况良好时，扒掉全部熔化渣。造新渣、渣量可以大些。新渣料以石灰和氧化铁皮或碎矿石为主。根据脱磷情况可以再换一次渣，当磷小于 0.015 后，进行碳的氧化。应注意氧化磷时，不能升温太快，脱碳速度要小，待磷降下去以后加速脱碳。三、 碳低、磷高：有几种情况，一种熔清后碳就低。一般是熔清后集中力量脱磷，利用换渣的机会用碳粉增碳。另一种情况是氧化期操作不当引起的。主
25、要是温度控制不当或前期渣未造好，因此脱碳快、脱磷慢。此时应根据实际情况采取相应的措施。如磷氧化的停止是因为温度高导致，则采取停电扒渣造新渣、搅拌熔池等方法脱磷。如果是前期磷高或前期未造好渣，则应及时补足渣料，多加矿石或氧化铁皮，但注意少脱碳。渣况好流渣或换渣操作。氧化期操作要点：一、 熔清后取样及测温：取参考样的目的：为下一步操作作指导，明确操作方向。如铜大于 0.3%则不允许做铸件。温度要求热电偶测温大于 1550 度（一般钢种）要求高的钢种要大于 1560 度。二、 氧化：测温符合要求，渣况良好，可分批加矿。每批加矿量不得超过炉料重量的1-2%（大炉取上限，小炉取下限）每批间隔时间大于五分
26、钟。避免低温加矿及加矿过量。目前由于熔化期提前去磷达到规格以内，在氧化初期补加石灰和氧化铁皮后，立即吹氧化渣升温脱碳，氧压为 0.60.8KPa/，整个过程防止低温氧化，否则造成后期回磷和成分不均匀，夹杂物排除不利等问题。三、 脱碳速度及脱碳量：脱碳速度要求 0.60%/小时，脱碳量大于 0.30%要求高的钢种要大于 0.40%。脱碳速度及脱碳量达到要求，可以避免钢材白点缺陷。四、 调整渣况：当氧化沸腾开始，采用流渣或换渣操作。要求炉渣碱度 R=2-3，FeO=1220，CaO/FeO=3。渣量控制在 3-4%。后期主要是脱碳，碱度 2.0、流动性良好，渣层薄，渣量控制在 2-3%。吹氧后，依
27、炉渣情况加石灰稳定磷。五、 控制氧化终点碳：氧化末期终点碳一般低于成品钢规格下限 0.020.03%。也可以根据还原期加铁合金数量、铁合金含碳量，以及用碳粉脱氧增碳量（0.010.03%） ，来确定氧化终点碳。六、 温度控制：到氧化末，将钢液温度升高到大于该钢种出钢温度的 10-20 度。因为还原期渣面平静，升温困难。此外扒渣造新渣，加铁合金都会降温。所以应避免后升温，以免给操作带来困难。七、 静沸腾：当温度、磷含量及终点碳合适后，停止加矿吹氧，调整渣况为流动性良好的薄渣，让熔池进入微弱的自然沸腾，称为静沸腾。时间约为 5-10 分钟。按0.200.25%含量加高碳锰铁，使碳不再继续氧化，称锰
28、沸腾。或加入硅锰合金使预脱氧效果更好。在静沸腾结束前三分钟，充分搅拌熔池，测温、准备扒除氧化渣。八、 扒渣：氧化期炉渣很多，又含有磷酸铁盐，为了减轻还原期的脱氧任务，同时为了防止回磷，必须扒渣。扒渣过程中钢液温度急剧降低并吸气，所以动作要快，要求迅速干净。 扒渣条件：1、温度高于出钢温度 1020 度。2、化学成分符合要求。通常规则如下：C=成品规格下限-铁合金增碳量-（0.020.03%） ，磷越低越好。一般小于成品规格一半。具体为：优质钢小于 0.015%，高级优质钢和高锰钢小于 0.010%。九、 增碳：还原期增碳是不正常操作。如果氧化末期碳过低需增碳，可在扒渣后向钢液面上直接加电极粉或
29、碳粉增碳。加入量按下式计算：加入量=钢水量增碳量/增碳剂含碳量回收率（70%） 。实际操作中加入量不得超过 1/吨钢。炉温高，扒渣干净，钢液吸碳率高。如果氧化渣残留过多、炉温偏低，则很难增碳。用生铁增碳时，增碳量小于 0.05%时方许使用。还原期：通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。还原期的主要任务：1、脱氧：使钢中溶解的氧含量下降到 0.0020.003%的水平，同时减少脱氧产物对钢液的污染。2、脱硫：保证成品钢的硫含量小于成品规格要求，质量要求严格的钢种，硫含量越低越好。3、控制化学成分;合金化操作的目的就是为了使成品钢中所有元素都符合标准。4、调整温度：温度正常使脱氧脱硫及合
30、金化正常进行。良好的脱氧有利于脱硫及成分控制。脱氧：钢液含氧量高，容易引起冒涨、气孔、皮下气泡、疏松等缺陷。还易造成非金属夹杂物增多，降低硫在钢中的溶解度，使钢在轧制和锻压时开裂，使钢的综和力学性能变坏。为了限制和避免钢的各种有害影响，必须最大限度的脱除溶解于钢中的氧，并将脱氧产物排出钢液，这一过程称为脱氧。脱氧方法分为沉淀脱氧、扩散脱氧和综合脱氧。1、沉淀脱氧：是将脱氧元素直接加入钢液与氧结合，生成稳定的氧化物，并与钢液分离、上浮进入炉渣，达到脱氧的目的。也称直接脱氧。硅、锰、铝、钛称为沉淀脱氧剂。锰作为脱氧剂，虽然脱氧能力低，但随着钢液中锰含量的增加，其脱氧能力增加，而且钢中存有其他脱氧元
31、素时，将影响其它脱氧元素的脱氧能力。当锰=0.5%时，使硅的脱氧能力提高 30-50%，使铝的脱氧能力提高 1-2 倍。当锰=0.66%，硅=0.17%时，使铝的脱氧能力提高 510 倍。在结构钢中规定锰含量为 0.500.80%，硅含量 0.170.37%就是其元素之一。炼钢生产中常用的脱氧剂有：铝、钛、硅、锰等，以铁合金的形式加入，还有硅锰、硅钙、硅锰铝、硅铝铁、混合稀土等等多种。选用脱氧剂除要求有一定的脱氧能力外，还必须使生成的脱氧产物容易排除。脱氧产物在钢液中的上浮速度取决于产物的性质及颗粒大小。在静止钢液中符合斯托克斯公式。根据计算结果得出结论:一般情况下,夹杂物的半径大于 4 微米
32、才有可能上浮.电炉常用的复合脱氧剂各组元间有一定的比例关系。对于锰硅合金来讲，Mn/Si3 才能保证形成液态硅酸盐。当锰/硅4.5 时，钢中硅酸盐夹杂物近一步减少。但当锰/硅8 时，产生氧化锰不易上浮。另外锰硅比过高，降低硅含量，使脱氧不良。一般使用锰/硅值为3.54.5 的锰硅合金。铝硅锰合金因含有一定量的铝，因而在锰/硅较高时，仍能保持较高的脱氧能力。综上所述：还原期用锰硅脱氧及调整成分时，最理想的做法是加入锰/硅为 4、5 的锰硅合金，或锰硅同时加入。先加锰后加硅效果稍差。先加硅后加锰对钢的质量十分不利。沉淀脱氧是目前炼钢生产中应用最广泛的脱氧方法，操作简便、反应迅速，因此生产效率高、成
33、本低。但采用此种方法总有部分脱氧产物残留于钢中，影响钢的质量，是沉淀脱氧的主要缺点。预脱氧在氧化末期或稀薄渣下进行，多数用铝，也可用锰铁，硅锰铁或硅钙块。终脱氧作为还原期最后补充的脱氧操作十分重要。如可用铝、钛、硅钙合金等强脱氧剂进行终脱氧。二;扩散脱氧：扒渣完毕造新渣后，因为新渣不含氧化铁，所以钢中的氧向渣相转移，结果是钢中的氧减少，而渣中的氧化铁增加。为了使钢液进一步脱氧，只须设法减少渣中的氧化铁即可。因此向渣面上撒加与氧结合能力强的脱氧剂，如碳粉、硅铁粉、硅钙粉、铝粉或碎电石，使其与渣中的氧化铁发生反应，使渣中氧化铁大幅降低，这就破坏了氧在渣钢间的浓度分配关系。钢氧中的氧就会不断的向炉渣
34、中转移。因此扩散脱氧就是不断地降低渣中的氧化铁含量，以达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方法。三；综合脱氧：电炉脱氧制度为：还原期开始用沉淀脱氧，加入硅铁、锰铁或铝块预脱氧。薄渣形成后，用粉状脱氧剂扩散脱氧，出钢前强脱氧剂如铝块、硅钙块作沉淀脱氧终脱氧，这是一种比较合理的脱氧制度。脱硫：一；影响脱硫的因素：1、还原渣的碱度：渣中含有游离氧化钙是脱硫的首要条件。酸性渣由于氧化钙与二氧化硅结合而无脱硫能力。碱度高炉渣脱硫能力强，但易引起炉渣粘稠而不利于脱硫反应。碱度为 2.53.5 时脱硫效果最好。2、渣中氧化铁含量：还原期中，随着扩散脱氧的进行，氧化铁含量降低，脱硫反应顺利进行。当氧化铁降到 0.5
35、%以下，炉渣的脱硫能力显著提高。因此在还原气氛下的电炉渣，只要保持较高的碱度，脱硫效果十分显著。表明了脱氧与脱硫的一致性，脱氧越完全、脱硫越顺利。3、渣中氟化钙和氧化镁的影响：加入氟化钙提高渣的流动性，有利于硫的扩散，同时氟化钙与硫形成易挥发物，可以直接脱硫且不影响碱度。由于对炉衬有侵蚀作用，所以用量不宜过大。氧化镁会使炉渣粘稠，影响硫的扩散能力。4、渣量：适当加大渣量可以稀释渣中硫化钙的浓度，对去硫油明显效果。渣量控制在钢水量的 3-5%为宜，渣量大、渣层变厚，不利脱硫。炉料含硫高时，渣量可以提高到 6-8%并采用换渣操作脱硫。5、温度的影响：温度对脱硫影响不大，但脱硫的限制性环节是硫的扩散
36、速度，提高熔池温度，改善了钢渣的流动性，提高了硫的扩散速度，加速了脱硫过程。二 、脱硫的几个工艺环节 1、配料：高硫料搭配使用。冶炼工业纯铁、滚珠轴承钢时，硫应尽量配低。2、溶化期和氧化期：在脱磷任务不重的情况下，造高碱度、流动性良好的炉渣，配合吹氧脱碳，大幅提高熔池温度，在氧化期可以去除部分硫，去硫 1535%之间。3、还原期：脱硫伴随造渣脱氧一并进行。只有含硫很高时才有独立的脱硫操作过程。为使脱硫能顺利进行应注意：薄渣一经形成即加入足够的脱氧剂，迅速造好流动性良好的白渣，整个还原期白渣要稳定。氧化铁控制在 0、5%以下，不能忽高忽低，对于稳定脱硫效果极为重要。保持 钢液、炉渣高温，勤推渣多
37、搅拌。运用低电压、短电弧，以增加炉渣搅动的推力，为硫的扩散创造条件。适当利用合金元素的脱硫作用：如将碳、锰、硅等元素配加到规格下限。如硅钢中 Si=3%时可以使硫在钢中的溶解度降低 3 倍，一些对硫含量和硫化物夹杂要求高的钢种，在终脱氧时可选择硅钙或稀土作为终脱氧剂，直接脱氧与脱硫。还原期硫高的情况下，可增大渣量到 6-8%，也可扒除部分还原渣，补加一批渣料造新渣，但对质量与生产率均无好处，力求避免。出钢： 出钢是争取硫含量进入成品规格范围的关键，因而是脱硫操作的重点。在出钢时，钢渣激烈混冲，两相接触上万倍增加。正常出钢过程，至少可以脱硫 50%。生产统计表明：电炉钢硫出格多数由于出钢时炉渣受
38、阻，先钢后渣，或出钢口小、钢流细散，混冲无力而造成。要顺利脱硫必须具备下列条件：钢液脱氧良好。炉渣中有高的活性氧化钙，即炉渣 的碱度要高，尤其是渣中自由氧化钙要高，流动性好，有足够的渣量。保证在较高的温度下脱硫，加强搅拌，以加速脱硫进行。出钢时，适当加大出钢口，放低盛钢桶，使钢渣同出，激烈混冲，以进一步降低钢中硫的含量。还原期的炉渣：目前电弧炉炼钢的扩散脱氧渣系由：白渣、电石渣、酸性炉的酸性渣以及火砖渣（半酸性渣） 。一、白渣及电石渣：白渣是碱性电弧炉最常用的一种碱性渣，具有良好的脱氧及脱硫能力。白渣的碱度高（=3 左右）含氧化钙在 60%左右。造白渣的方法是：稀薄渣一经形成，即向炉内加电石、
39、碳粉、硅铁粉等，还原炉内氧化铁等氧化物，随氧化物的减少，炉渣逐渐转白。白渣极易分离钢水上浮，较少沾污钢液。一般要求白渣下出钢。电石渣是电弧炉炼钢采用的另一种还原渣，含有碳化钙（电石）1-2%称弱电石渣，其冷却后称灰色，有白色条纹。含 CaC2-4%时称强电石渣。冷却后成碳黑色，与钢液有很强的湿润性，极易沾附钢液混渣，所以电石渣下严禁出钢。但其脱氧、脱硫能力强。一般采用白渣精炼，很少用电石渣。尤其不适用于低碳钢及碳规格要求范围狭窄的钢种。有时为了提高渣的脱氧能力，还原初期可适当多加点还原剂，使炉渣略成灰色或灰白色（弱电石渣） ，这种渣在短时间内即可转变成白渣。造渣制度：1、碱度和氧化铁含量：碱度
40、大小影响炉渣的反应能力，氧化期炉渣氧化性强，而还原期则要求氧化铁含量低。当碱度大于 2 时，钢中含氧量随碱度的增加而降低，从脱氧角度出发，碱度尽可能高些。但碱度增大，炉渣变稠，当碱度大于 3.5 时脱氧脱硫能力下降。因此白渣的碱度为 3 左右为好，出钢前氧化铁应小于 0.5%。2、炉渣的流动性：过稀和过稠的炉渣，都会降低脱氧、脱硫速度，增加钢中气体含量。一般采用莹石调整炉渣的流动性。也可掺加部分火砖块（35-40AI2O3、60%SiO2） 。目前有部分钢厂用部分石英砂代替莹石，并适当加大渣量（7-8%） ，这种渣活跃且稳定，形成小泡沫，温度易控制，还原速度快，隔气能力大。生产经验证明：当还原
41、渣中稀释剂总和（SiO2+AI2O3+CaF2)在 30-35%时，炉渣的流动性良好。3、渣量：渣量大 CaS、FeO）浓度低，有利于脱氧脱硫，且白渣稳定，不易变黄。而且出钢后，有利于盛钢桶的保温。但渣层过厚，熔池不活跃，升温困难。一般还原渣量控制在3-5%。大电炉取下限，小电炉和冶炼低碳钢及对夹杂物、发纹有严格要求的取上限。冶炼含有贵重金属的合金钢时，适当减少渣量，以提高合金的回收率。三、渣况判断：白渣颜色稳定、保持时间长，才能证明钢液脱氧良好。如果颜色反复变化，表明脱氧不良。炉渣氧化性强时呈黑色，随着氧化性的降低，颜色逐渐变浅。黑色-棕色-黄色-淡黄色-白色。若进一步脱氧还原成电石渣，颜色
42、逐渐变成灰白色-深灰带黑。如果还原期炉渣呈淡黄色-黄色-棕色-以至发黑时，说明脱氧不良。应进一步加强还原。如果炉渣呈白色或略带灰色，说明脱氧良好，可以不加碳粉或硅铁粉。如果太灰，说明渣中形成了一定量的 CaC2，出钢前要加以破坏，使之变成白渣。措施是打开炉门，加部分石灰及莹石。电石渣与氧化渣的区别：1、氧化渣黑而发亮，强电石渣呈黑色，带有白色条纹。2、氧化渣遇水无反应，而电石渣遇水分解出难闻的乙炔气体。3、炉渣冷却后，氧化渣较疏松，电石渣致密。4、打开炉门观察时，若是氧化渣，炉内较清楚，电石渣炉内模糊不清。另外还原期可以通过烟尘判断炉况：电石渣烟浓，颜色灰黑。白渣或弱电石渣烟尘呈灰白色。脱氧不
43、良时，烟尘呈灰黄色。随时掌握炉渣颜色，对控制钢的成分有很大影响。如灰渣易增碳，黄渣下加合金回收率低。黄渣下出钢，硅、锰、铬等元素易低。如果操作中有时因种种原因造成流动性不好、渣量不正常，按要求及时调整处理，以免造成大的影响。还原期温度的控制：依照钢种的不同其温度范围为 1550-1650，一般都高出所炼钢种熔点 80-150。温度过高，炉渣变稀，使白渣不稳定、容易变黄，钢液脱氧不良而且容易吸气，同时对炉衬侵蚀严重。温度低，炉渣流动性变差，钢渣间的物化反应不能顺利进行。脱氧脱硫进行不好，钢液成分不均匀，影响化学分析的准确性。此外，造成还原期后升温，损坏炉盖炉墙，延长冶炼时间，熔池温度不均，上高下
44、低。温度还影响钢液成分控制。如果温度高，易氧化的合金元素如铝、钛、硼的回收率低，硅、锰、铬的回收率高。特别是含铝、钛钢种中的硅元素容易高出格。如果温度低，则钨、钼等元素的回收率低，成分不好控制。熔池温度的判断：炉前出现下列情况，可能温度过高：1、炉料中配有高硅生铁及高硅废钢。其含量达 0.8%以上。2、氧化法冶炼脱碳量大于 0.50%不氧化法冶炼炉料中的铬、锰回收率高。3、脱氧剂用量正常，但还原时间过短。4、还原期加硅铁粉火焰大，但收得率低。5、还原期渣稀，钢液颜色亮白，炉内渣线处出现沸腾。6、还原期碳高或硅高重新氧化。7、出钢前加入大量硅铁可使温度升高。出现以下情况可能温度低：1、大中修前几
45、炉（前三炉）及炉龄后期，炉壁薄、装入量增加时。2、溶化期因塌料抬高电极、停电次数多。3、氧化期磷高，频繁换渣或扒渣，或镁砂渣引起扒渣次数多，氧化末期炉渣太稀或太稠，造成扒渣时间长。4、还原渣灰黑粘稠，不易变白，或取样钢液颜色暗红。5、出钢渣粘稠，只出钢不出渣。6、出钢口小，出钢时间长。为了防止出现温度不正常情况，整个冶炼过程都应加强对温度的控制。由于还原期正常的调温范围不大（30） 。所以控制好扒渣温度十分重要。绝大多数钢种的扒渣温度应比出钢温度高 10-20，对还原期加入大量合金的钢种，易按上限控制，甚至可以高 30。对于某些钢种扒渣温度可以控制在出钢温度，甚至可以低于出钢温度 10-20。
46、这些钢种如碳工钢：钢液流动性好，几乎不加合金；中碳含锰钢：40Mn2、50Mn2，等钢液容易过热；硅锰钢：如 30CrMnSi、60Si2Mn、70Si2Mn、及电工硅钢。其扒渣温度可以低于出钢温度10-20正常运用冶炼过程的电力曲线，通过调整输入功率来控制温度。出钢：脱氧良好、成分合适、温度达到要求，炉渣流动性良好，经终脱氧后，可倾炉出钢。一般采用钢渣混出。又称“同炉渣洗” 。出钢时，倾炉慢，先出渣后出钢，然后稍快，钢渣混出。特点：二次氧化较少，可以进一步脱氧、脱硫。此时，硫的分配系数可达 70 以上。 ，脱硫效率可达 3050%。浇注;浇注锭模消耗占钢产量的 1、5-3、5%。具体操作如下
47、：1、开流：将注速果断、平稳开至满流的 60-80%(温度高时取下限）2、跟流：当各锭模内满模底 80100时，增加注速跟流。3、增流：当浇至锭身一半时，钢桶内液面降低，动能减小，模内静压力增大，此时将注速平稳增至满流。4、充填：为了补充钢液在凝固时的收缩，充填帽口部分的时间为注体时间的 1-1、5 倍。由中变细，当钢液温度偏低时，为了增加充填效果，有时采用大流或中流间断冲压。以上为传统的四段式浇注。现在有人认为：开流以全速。全速减少钢的二次氧化，充填时间也可全速浇至帽口高度，不靠延长时间而靠帽内钢液体积补缩。 这样可以全面提高注速。炼钢中的冶金热力学条件：一、硅氧化的热力学条件：1、氧化性炉
48、渣。炉渣的氧化性强，氧化铁的活度高，有利于硅的氧化。2、高碱度炉渣、二氧化硅的含量低，有利于硅的氧化。3、较低的温度。硅氧化是放热反应，低温有利于放热反应的进行。二、锰的氧化反应。锰的挥发较大，含量高时，在气相中可以被氧化，但主要在界面上发生反应，其反应产物形核有困难。1、氧化性炉渣。2、低碱度炉渣（锰氧化生成氧化锰，是三元碱度的一份子）3、较低的钢液温度。 （氧化反应大部分为放热反应） 。三、碳氧化的热力学条件：1、钢液的含氧量高。2、温度较高。各元素脱氧能力的大小顺序：K-Na-Ca-Mg-Ba-Sr-Ce-Zr-Ti-Ai-B-Si-C-V-Mn-Cr。炼钢中冶金反应的动力学条件：1、炉温：温度高，使扩散速度加快，促进反应进行。2、炉渣：粘度大，使扩散速度减缓，延缓反应进行。3、炉渣中、钢中物质的空扩散速度，取决于物质的化学性质。4、渣层的厚度和熔池深度。5、炉渣-钢液界面面积对扩散速度有很大影响。合金材料的加入时间与回收率的关系名称 加入时间及方法 回收率（%）镍 还原期调整 95-98钨铁 还原初期 9095锰铁 还原初 9597出钢前 98铬铁 还原期调整 9598硅铁 还原初（电工钢） 9
