碱性电弧炉炼钢工艺流程
模具钢网http://www.31mjg.com 2013-02-21 10:56:21

  碱性电弧炉氧化法炼钢工艺过程主要包括原材料准备、补炉、配料及装料、熔化期、氧化期、还原期及出钢等7个阶段。

  一、原材料准备

  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,还会影响氧化期去鳞效果及侵蚀炉衬。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。补炉的原则是高温、快补、薄补,维护炉膛原状。

  2)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)炉料熔化过程中,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,可加入适量的氟石。5)在熔化过程中应不断“推料助熔”,当大部分炉料开始熔化时可采取吹氧助熔,加速炉料熔化,吹氧时采用浅吹提温,插入钢液深度<,氧气压力为0.4~0.5MPa。°~45°lOOmm,角度为306)熔化末期采用较低电压供电,炉料全熔后,充分搅拌钢液,取样应在熔池中心处取钢液分析C、P、S,掌握元素含量,作为后阶段进行氧化、还原反应和控制元素含量的依据,如钢液含碳量不足时,在开始氧化前必须进行增碳。五、氧化期加入氧化剂,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+QP205+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矿石+氧气

  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)炉料熔化过程中,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,可加入适量的氟石。

  5)在熔化过程中应不断“推料助熔”,当大部分炉料开始熔化时可采取吹氧助熔,加速炉料熔化,吹氧时采用浅吹提温,插入钢液深度<,氧气压力为0.4~0.5MPa。°~45°lOOmm,角度为30

  6)熔化末期采用较低电压供电,炉料全熔后,充分搅拌钢液,取样应在熔池中心处取钢液分析C、P、S,掌握元素含量,作为后阶段进行氧化、还原反应和控制元素含量的依据,如钢液含碳量不足时,在开始氧化前必须进行增碳。

  五、氧化期

  加入氧化剂,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矿石+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:

  0+C=CO,FeO+C=Fe+CO。

  在氧化的第二段段,矿石加入应多批、小量、勤搅拌,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氧化、测温符合要求,渣况良好方可分批加矿石,每批加矿石量不得超过料重的1%~2%,每批间隔时间需>5min。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.O1%~0.03%。③调整渣况。当氧化沸腾开始,采用流渣,要求炉渣R=2~3,炉内渣量控制在3%~4%。氧化期后阶段,应使炉渣流动性好,渣层要薄,渣量控制在2%~3%。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,就停止加矿石,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扒渣。氧化期炉渣中FeO含量很高,又含有P205,为了还原期脱氧及防止回磷必须扒渣,扒渣的条件是扒渣温度高于出钢温度10~2O℃;扒渣前碳、磷及其他限制性成分应符合要求。⑦增碳。如果氧化末期碳含量过低需增碳,可在扒渣后裸露的钢液面上撒加纯净、干燥的碳粉,进行增碳。

  六、还原期

  氧化期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。主要任务是造好还原渣,钢液进行脱氧、脱硫,调整化学成分,控制好出钢温度。还原期的操作工艺如下:

  1)停电扒氧化渣后,首先加入锰铁进行“预脱氧”。锰铁加入后,应立即加入石灰、氟石和碎硅砖造稀薄渣覆盖钢液,以减少钢液吸气和降温。石灰、氟石、碎硅砖块的加入比例为4:1:1,其总加入量约为钢液重量的2%~3%,稀薄渣形成后造还原渣进行还原。

  2)稀薄渣造好后,立即取样分析C、Mn、Si、S、P等元素含量,并加还原碳粉。还原碳粉加入后立即关闭炉门,尽量保证炉膛有较好的密封性,以保持白渣快速形成。

  3)随着还原过程的进行,炉渣逐渐失去脱氧、脱硫能力,因而需要分批补充造渣材料,调整炉渣的流动性,大约每隔6~8min加入一批造渣材料,确保反应继续进行,还原末期加入硅铁和铬铁,做好出钢准备。

  4)为了充分地进行脱氧和脱硫,钢液在良好的白渣下还原时间一般应≥15min,且有良好的流动性。还原期总渣量为炉料的2%~3%,其配比为:石灰:氟石:碳粉=4:1.5:1。

  5)当含氧量和含硫量都已降到合格的程度,这时可以测量钢液温度,当钢液温度达到出钢温度要求时,调整钢液的化学成分。

  6)化学成分和钢液温度均调整好后,即可插铝进行终脱氧。最终脱氧的加铝量是钢液重量的0.1%~0.15%。

  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,加硅铁前必须是白渣,加入后在10min内出钢。

  3)出钢槽必须清洁、干燥、平整,并与出钢口保持平直,以利于出钢畅通,做到钢液与炉渣混出。

  4)出钢时,盛钢桶必须烘烤成暗红色,出钢前15min加2.0kg硅铝钡终脱氧刹,以及每吨钢液加入1kg的稀土硅铁,并在包内烤红。

  5)出钢后在盛钢桶内取成品样,检查温度及脱氧情况是否良好,根据包内钢液温度并结合烤包、炉渣量等实际情况决定镇静时间,以达到铸钢件始浇温度不高于该钢种浇注温度,出钢后应保证镇静时间≥5min。

  对普通电弧炉在熔化期采取熔氧结合技术,可降低钢液含气量和含磷量。在还原期采取还原精练技术则有利于钢液的去气、去杂质。采用该冶炼工艺提高了钢液质量,改善铸钢件组织结构和力学性能,同时也改善了铸件表面质量,并能创造一定的经济效益。

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