碱性电弧炉炼钢工艺流程

伯希钢

七个阶段  
一、原料准备
二、补炉  
三、配料及装料
四、熔化期
五、氧化期  
六、还原期（精炼）  
七、出钢

一、原料准备  
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 会影响氧化期去磷效果及侵蚀炉衬。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。
2、补炉的原则是薄补、快补。要先补炉门两侧及出钢口处，后补其余部位。因为补炉料要依靠炉 内的残余温度来烧结，所以补炉越快、炉内热损失就越少、温度就越高、烧结就越好。而出完钢后炉门口及出钢口处，冷空气较流通、容易冷却，出钢口的坡度又关系到钢水能否倒尽（如钢水倒不尽，炉底易坏，并易使后一炉化学成分不稳定），所以要先补炉门两侧及出钢口处  
3、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。
2、穿井阶段。这个阶段电弧完全被炉料包围，热量几乎全部被炉料吸收，不会烧坏炉衬，因此使用最大功率，一般穿井时间为20min左右，约占总熔化时间的1／4。  
3、电极上升阶段。电极“穿井”到底后，炉底已形成熔池，炉底石灰及部分元素氧化，使得在钢液面上形成一层熔渣，四周的炉料继续受辐射热而熔化，钢液增加使液面升高，电极逐渐上升。这阶段仍采用最大功率输送电能，所占时间为总熔化时间的1／2左右。  
4、料熔化过程中，应根据炉料中含P量的高低，可分批加入适量的石灰及矿石造渣，以利于脱P， 加入的石灰量约为炉料重量的1％～2％，为了调整炉渣的流动性，可加入适量的萤石。  
5、在熔化过程中应不断“推料助熔”，当大部分废钢发红时，可以将炉壁氧枪切换到射流模式切割废钢，加快废钢的熔化。同时对一些冷区我们可以采用人工吹氧干预。  

五、氧化期
加入氧化剂（氧气），使钢液中的碳氧化而熔池产生沸腾的阶段叫氧化期。氧化期的主要任务是脱 碳、脱磷，以及去除气体和夹杂物，并提高钢液温度。氧化期的操作工艺如下：
1、氧化期前一阶段，钢液温度较低，主要是造渣脱磷，炉内的脱磷反应为：           
5FeO+2Fe3P=P205+11Fe+Q         
P205+CaO=CaO•P205+Q
由以上反应可看出，要提高脱磷效果，必须造成强氧化性(WFeO为12％～20％)、强碱性(CaO浓 度要高，R=2～3)的炉渣，炉渣流动性要好。适当偏低的温度，加强钢渣的搅拌，以利于脱磷反应的进行。
2、当钢液温度达到1550℃后，氧化期进入第二阶段。氧化第二阶段主要是进行氧化脱碳沸腾精炼， 以去除钢液中的气体和夹杂物。我公司在实际生产中氧化脱碳采用炉门氧枪+炉壁氧枪吹氧气结合 脱碳法，炼钢过程中碳的氧化反应是一个非常重要的反应，其有利于整个熔池的迅速加热，也有利于钢液成分的均匀化。具体化学反应如下：                       
O+C=CO↑，FeO+C=Fe+CO↑。  
在氧化的第二段段，石灰加入应多批、小量配合氧枪吹氧使熔池沸腾活跃并使炉渣保持良好的流动性，做到炉渣自动流出  
3、氧化期操作要点：
①可分批加石灰，每批加石灰量控制在500-800kg，每批间隔时间需>8min。
②为确保熔池沸腾良好，应将氧化脱碳速率控制在每分钟0.01％～0.03％。
③调整渣况。当氧化沸腾开始，采用自动流渣，要求炉渣R=2～3，炉内渣量控制在5％～7％。
④温度控制。氧化期总的来讲是一个升温阶段，升温速度的快慢根据钢液中磷的情况而定。氧化末期必须使钢液温度升高到大于该钢种出钢温度的10～2O℃。
⑤净沸腾。当温度、化学成分合适，调整好炉渣，让熔池进入自然沸腾(5～10min)，使钢液中的残余含氧量降低，并使气体及夹杂物充分上浮，以利于还原期的顺利进行。
⑥电炉放钢，注意控制好倾炉速度 ；过快钢水容易侵蚀到电炉水冷设备，过慢容易下渣。
⑦增碳及加合金对钢水预脱氧。根据终点化验成份在钢包内钢水量达到1/3时向钢包内加入合金和增碳剂。  
4、取第二只还原样，待成份合格，温度合适时，调整氩气压力，对钢水进行软吹，时间保证大于5分钟以上。

 LF炉生产流程  
    转炉、电炉EBT出钢，出钢过程加合金、加渣料(石灰、萤石等2%)，底吹氩、通电升温、化渣， 10分钟取样分析，加渣料(1％)，测温取样，加合金看脱氧，准备出钢。            
一般30－50分钟，电耗50－80kwh/t；
现代转炉、电炉与连铸联系的纽带。  

 钢包炉精炼法的优点  
①可对钢液进行加热和电磁感应搅拌(夹杂物易于上浮去除)，钢液的脱气时间可以不受限制，操作 灵活，可以进行脱硫、脱氧、脱碳、调整成分和温度，钢液的质量大大提高；  
②提高了初炼炉（转炉、电炉）的生产能力，即在转炉内，只进行钢液的脱碳、脱磷和调整温度； 在电弧炉内，只进行炉料的熔化、脱碳、脱磷和升温；所有的钢液精炼任务都在炉外精炼过程中完成，缩短了初炼炉的冶炼时间；  
③扩大了冶炼品种。由于精炼过程中可以加入大量铁合金，可生产由碳素钢到合金钢等品种(解决 了转炉冶炼优钢问题)
④降低成本，初炼炉的冶炼时间大大缩短，降低了冶炼消耗(电耗、耐火材料等)，提高了铁合金的 收得率；  
⑤改善了钢锭(坯)的表面质量；   
⑥对于大断面钢坯可以减少氢扩散退火时间，节约能源。

 衔接作用
      钢包炉精炼法采用氩气搅拌、大气压力下石墨电极埋弧加热和有渣精炼，为了脱气，也可采用真 空系统。它是一种集电弧加热、气体搅拌、真空脱气于一体的钢液精炼方法，通过强化热力学和动力学条件，使钢液在短时间内得到高度净化和均匀，从而实现各种冶金目的。LF 炉具有加热功能，可以为连铸提供温度合格的钢液，保证连铸生产的顺行，是连接初炼炉与连铸工序之间的韧性环节。  

 LF 精炼炉工艺参数
钢液加热升温速度2～5℃/min；  
氩气搅拌时钢液温度下降速度1℃/min；
因脱气造成的温降速度为3.5℃/min；  
埋弧加热钢液，电弧稳定、热效率高而噪音小。

七、出钢  
出钢必须做到以下几点：  
1、成分合格，各主要元素达到内控规范要求。  
2、脱氧良好，出钢前7-8分钟不允许加入任何原辅材料。  
3、软吹时间要保证，温度适中。