【本章学习要点】本章学习电炉炼钢的配料计算，装料方法及操作，电炉熔化期、氧化期、还原期的任务及其操作，出钢操作等。
电炉炼钢，主要是指电弧炉炼钢，是目前国内外生产特殊钢的主要方法。目前，世界上90%以上的电炉钢是电弧炉生产的，还有少量电炉钢是由感应炉、电渣炉等生产的。通常所说的电弧炉，是指碱性电弧炉。
电弧炉主要是利用电极与炉料之间放电产生电弧发出的热量来炼钢。其优点是：(1)热效率高，废气带走的热量相对较少，其热效率可达65%以上。
(2)温度高，电弧区温度高达3000℃以上，可以快速熔化各种炉料。
(3)温度容易调整和控制，可以满足冶炼不同钢种的要求。
(4)炉内气氛可以控制，可去磷、硫，还可脱氧。
(5)设备简单，占地少，投资省。
第一节冶炼方法的分类
根据炉料的入炉状态分，有热装和冷装两种。热装没有熔化期，冶炼时间短，生产率高，但需转炉或其他形式的混铁炉配合;冷装主要使用固体钢铁料或海绵铁等。根据冶炼过程中的造渣次数分，有单渣法和双渣法。根据冶炼过程中用氧与不用氧来分，有氧化法和不氧化法。氧化法多采用双渣冶炼，但也有采用单渣冶炼的，如电炉钢的快速冶炼，而不氧化法均采用单渣冶炼。此外，还有返回吹氧法。根据氧化期供氧方式的不同，有矿石氧化法、氧气氧化法和矿、氧综合氧化法及氩氧混吹法。
冶炼方法的确定主要取决于炉料的组成以及对成品钢的质量要求，下面我们扼要介绍几种冶炼方法：
(1)氧化法。氧化法冶炼的特点是有氧化期，在冶炼过程中采用氧化剂用来氧化钢液中的Si、Mn、P等超规格的元素及其他杂质。因此，该法虽是采用粗料却能冶炼出高级优质钢，所以应用极为广泛。缺点是冶炼时间长，易氧化元素烧损大。
(2)不氧化法。不氧化法冶炼的特点是没有氧化期，一般全用精料，如本钢种或类似本钢种返回废钢以
及软钢等，要求磷及其他杂质含量越低越好，配入的合金元素含量应进入或接近于成品钢规格的中限或下限。不氧化法冶炼可回收大量贵重合金元素和缩短冶炼时间。在缺少本钢种或类似本钢种返回废钢时，炉料中可配入铁合金，这种冶炼方法又叫做装入法，用“入”字表示，多用于冶炼高合金钢等钢种上。
不氧化法冶炼如果不采取其他有效措施相配合，则成品钢中的氢、氮含量容易偏高。为了消除这种缺点，从而出现了返回吹氧法。
(3)返回吹氧法。返回吹氧法简称返吹法，用“返”字表示。该法主要使用返回废钢并在冶炼过程中用氧气进行稍许的氧化沸腾，既可有利于回收贵重的合金元素，又能降低钢中氢、氮及其他杂质的含量。因此，该法多用于冶炼铬镍钨或铬镍不锈钢等钢种。
(4)氩氧混吹法。炉料全熔后，按比例将混合好的氩、氧气体从炉门或从炉底吹入，即相当于一台电炉又带一台AOD精炼炉。该法主要用于不锈钢的冶炼上，特点是铬的回收率高，成本低，操作灵活简便，且钢的质量好。
第二节配料
配料的首要任务是保证冶炼的顺利进行。科学的配料既要准确，又要合理地使用钢铁料，同时还要确保缩短冶炼时间、节约合金材料并降低金属及其他辅助材料的消耗。
一、对配料的基本要求
1.准确配料
一般是根据冶炼的钢种、设备条件、现有的原材料和不同的冶炼方法进行配料。配料的准确性包括炉料重量及配料成分两个方面。配料重量不准，容易导致冶炼过程化学成分控制不当或造成钢锭缺支短尺废品，也可能出现过量的注余增加消耗。炉料化学成分配得不准，会给冶炼操作带来极大的困难，严重时将使冶炼无法进行。以氧化法冶炼为例，如配碳量过高，会增加矿石用量或延长用氧时间;配碳量过低，熔清后势必进行增碳;配入不氧化元素的含量如果高于冶炼钢种的规格，需加入其他金属料撤掉多余的含量或进行改钢处理，既延长了冶炼时间，降低了炉衬的使用寿命，增加了各种原材料的消耗，又影响钢的质量，如果配得过高而又无其他钢种可更改时，只有终止冶炼。为了杜绝以上情况的发生，配料前掌握有关钢铁料及铁合金的化学成分是十分必要的。
实际上，影响配料准确性的因素较多，除与计划、计算及计量有关外，还与收得率、炉体情况、钢铁料及铁合金的科学管理、装料工和炼钢工的操作水平等有关。
2.钢铁料的使用原则
钢铁料的使用原则主要应考虑冶炼方法、装料方法、钢种的化学成分以及产品对质量的要求等。根据冶炼方法的不同特点使用钢铁料，钢铁料的化学成分必须符合冶炼钢种的需要。氧化法有较好的脱磷、去气、除夹杂的能力，应多使用普通的粗料;返吹法和不氧化法因脱磷、去气、除夹杂能力不强，但能回收贵重的合金元素，所以应尽量使用优质的返回精料。由于对轴承钢、曲轴钢以及高标准的结构钢等的质量与使用性能要求较高，无论采用何种方法冶炼，最好多用一些精料。
此外，在配料时，还应预先掌握钢铁料的块度和单位体积重量。一般炉料中应配入大块料30%～40%、
中块料40%～50%、小块料或轻薄铁15%～25%。当然，料源不好或采用炉外精炼时，轻薄杂铁也可多配。人工装料时，钢铁料的块度及重量必须与炉门的尺寸和人力相适应，轻薄料也不宜过多，以免延长装料时间。炉顶机械装料时，由于采用机械设备且能充分利用熔炼室空间，可使用较大的重料及较多的轻薄料。
二、配料计算公式
1.炉料成分的配定原则
配料过程中，炉料化学成分的配定主要考虑钢种规格成分、冶炼方法、元素特性及工艺的具体要求等。具体为：
(1)碳的配定。炉料中碳的配定主要考虑钢种规格成分、熔化期碳的烧损及氧化期的脱碳量，还应考虑还原期补加合金和造渣制度对钢液的增碳。熔化期碳元素的烧损与助熔方式有关，可根据实际生产的具体条件，总结固有规律，一般波动在%左右。氧化期的脱碳量应根据工艺的具体要求而定，对于新炉时的第一炉，脱碳量应大于%。不氧化法碳的配定应保证全熔碳位于钢种规格要求的下限附近。
(2)硅的配定。在一般情况下，氧化法冶炼钢铁料的硅主要是由生铁和废钢带入，全熔后的硅不应大于%，以免延缓熔池的沸腾时间。返吹法冶炼为了提高合金元素的收得率，根据工艺要求可配入硅废钢或硅铁，但也不宜超过%以上，对于特殊情况也可不配。
(3)锰的配定。用氧化法冶炼的钢种，如锰的规格含量较高，配料时一般不予以考虑;如锰的规格含量较低，配料时应严格控制，尽量避免炼钢工进行脱锰操作。对于一些用途重要的钢种，为了使钢中的非金属夹杂物能够充分上浮，熔清后钢液中的锰含量不应低于%，但也不宜过高，以免影响熔池的沸腾及脱磷。由于不氧化法或返吹法冶炼脱锰操作困难，因此配锰量不得超过钢种规格的中限。高速钢中锰影响钢的晶粒度，配入量应越低越好。
(4)铬的配定。用氧化法冶炼的钢种，钢中的铬含量应尽可能的低。冶炼高铬钢时，配铬量不氧化法按出钢量的中下限控制，返吹法则低于下限。
(5)镍、钼元素的配定。钢中镍、钼含量较高时，镍、钼含量按钢种规格的中下限配入，并同炉料一起
装炉。冶炼无镍钢时，钢铁料中的镍含量应低于该钢种规定的残余成分。高速钢中的镍对硬度有害无利，因此要求残余含量越低越好。
(6)钨的配定。钨是弱还原剂，在钢的冶炼过程中，因用氧方式的不同而有不同的损失。矿石法冶炼，任何钢种均不人为配钨，且要求残余钨越低越好。不氧化法和返吹法冶炼时，应按钢种规格含量的中下限配入，并同炉料一起装炉。许多钨钢中的钼在成分上可代替部分钨，配料过程中应严加注意。
(7)刷锅钢种炉料成分的配定原则。在电炉炼钢车间，在冶炼含Cr、Ni、M0、W或Mn 等高合金钢结束后，接着需冶炼l～2炉含同种元素含量相应较低的合金钢，对上一炉使用的炉衬和钢包进行清洗，这样的钢种被称为刷锅钢种。刷锅钢种如采用返吹法冶炼，被刷元素的含量应低于该钢种规格下限的%～%;如用氧化法冶炼，被刷元素的含量还要低一些。另外，出钢温度越高的钢种，被刷元素的含量应配得越低。
(8)磷、硫的配定。除磷、硫钢外，一般钢中的磷、硫含量均是配得越低越好，但顾及钢铁料的实际情况，在配料过程中，磷、硫含量的配定小于工艺或规程要求所允许的值即可。
(9)铝、钛的配定。在电炉钢冶炼中，除镍基合金外，铝、钛元素的烧损均较大，因此无论采用何种方法冶炼，一般都不人为配入。
(10)铜的配定。在钢的冶炼过程中，铜无法去除，且钢中的铜在氧化气氛中加热时存在着选择性的氧化，影响钢的热加工质量，因此一般钢中的铜含量应配得越低越好，而铜钢中的铜多随用随加。
2.配料计算公式
出钢量
出钢量=产量+汤道量+中注管钢量+注余量
产量=标准钢锭(钢坯)单重×支数×相对密度系数
汤道量=标准汤道单重×根数×相对密度系数
中注管钢量=标准中注管单重×根数×相对密度系数
注余量是浇注帽口充填后的剩余钢水量，一般为出钢量的%～%。对于容量小、浇注盘数多、生产小锭时，取上限值;反之取下限值。
配料过程中，不可不考虑钢的相对密度系数。
装入量
炉料综合收得率是根据炉料中杂质和元素烧损的总量而确定的，烧损越大，配比越高，综合收得率越低。
炉料综合收得率=∑各种钢铁料配料比×各种钢铁料收得率+∑各种铁合金加入比例×各种铁合金收得率
钢铁料的收得率一般分为三级。
一级钢铁料的收得率按98%考虑，主要包括返回废钢、软钢、平钢、洗炉钢、锻头、生铁以及中间合余料等，这级钢铁料表面无锈或少锈。
二级钢铁料的收得率按94%考虑，主要包括低质钢、铁路建筑废器材、弹簧钢、车轮等。
三级钢铁料的收得率波动较大，一般按85%～90%考虑，主要包括轻薄杂铁、链板、渣钢铁等，这级钢铁料表面锈蚀严重，灰尘杂质较多。
对于新炉衬(第一炉)，因镁质耐火材料吸附铁的能力较强，钢铁料的收得率更低，一般还需多配装入量的l%左右。
配料量
配料量=装入量—铁合金总补加量—矿石进铁量
矿石进铁量=矿石加入量×矿石含铁量×铁的收得率
矿石的加入量一般按出钢量的4%算，如果铁合金的总补加量较大，需在出钢量中扣除铁合金的总补加
量，然后再计算矿石进铁量。矿石中的铁含量约为50%～60%，铁的收得率按80%考虑，非氧化法冶炼因不用矿石，故无此项。
各种材料配料量
各种材料配料量=配料量×各种材料配料比
三、配料计算举例
例1 用矿石氧化法冶炼38CrMoAl钢，浇注一盘钢锭6支，每根汤道重20kg，中注管钢重l20kg，注余重l50kg，其他已知条件如下：
炉中残余锰量为%，残余铬量为%，残余钼量为%。
控制规格成分：%、%、%、%、%。
铬铁含铬量为65%，收得率为96%;锰铁含锰量为60%，收得率为98%;钼铁含钼量为70%，收得率为98%;铝锭含铝量为98%，收得率为75%。
C生为%，C返为%，C杂为%，炉料综合收得率为96%，38CrMoAl的相对密度系数为，矿石的铁含量为60%。当配碳量为%时，求配料量和配料组成
解：(1)出钢量=(3200×6+20×6+120+150) ×
=(kg)
(2) (kg)
(3)配料量：
(kg)
(kg)
(kg)
(kg)
铁合金总补加量=+++
=(kg)
矿石进铁量= =(kg).
配料量==—
=(kg)
(4)配料组成：
令杂铁配比为20%，则：
杂铁配入量=×20%=(kg)
=(kg)
返回废钢配入量= =(kg)
第三节装料方法及操作
装料操作是电炉冶炼过程中重要的一环，它对炉料的熔化、合金元素的烧损以及炉衬的使用寿命等都有很大的影响。
一、装料方法
电炉炼钢最常见的是冷装料，而冷装按钢铁料的入炉方式不同可分为人工装料和机械装料;机械装料因采用设备不同又分为料槽、料斗、料筐装料等多种。目前，广泛采用的还是料筐顶装料。其装料过程是：将炉料按一定要求装在用铁链销住底部的料筐中。装料时，先抬起炉盖，并将其旋转到炉子的后侧或将炉
体开出;然后再用天车将料筐从炉顶吊入炉内，而后拉开销子卸料入炉。
人工装料多用于公称容量小于3t的电炉，缺点是装料时间长，生产率低，热量损失大，电能消耗高，劳动强度大且炉料的块度和单重受炉门尺寸及人的体力限制。
料槽或料斗装料虽能减轻劳动强度，能弥补人工装料的一些缺点，但装料时间仍较长，且易剐碰炉门。
料筐顶装料是目前最理想的装料方法，炉料入炉速度快，只需3～5min就可完成，热量损失小，节约电能，能提高炉衬的使用寿命，还能充分利用熔炼室的空间。另外，料筐中的料可在原料跨间或贮料场上提前装好，时间充裕、布料合理，装入炉内的炉料仍能保持它在料筐中的布料位置，如炉料质量好，一次即可完成装料。
二、对装料的要求
为了缩短时间，保证合金元素的收得率，降低电耗和提高炉衬的使用寿命，装料时要求做到：准确无误、快速入炉、装得致密、布料合理。操作时应注意以下几点：
(1)防止错装。首先是原料工段装料时，要严格按配料单进行装料，严禁装错炉料;其次是炉前吊筐时，要认真检查随料筐单的炉号、冶炼钢种及冶炼方法等与炉前的生产计划单是否相符，防止吊错料筐。
(2)快速装料。刚出完钢时，炉膛温度高达1500℃以上，但此时散热很快，几分钟内便可降到800℃以下。因此应预先做好装料前的准备工作，进行必要的补炉之后快速将炉料装入炉内，以便充分利用炉内的余热，这对于加速炉料熔化、降低电耗等有很大意义。
(3)合理布料。合理布料包括以下两方面的含义：
首先，各种炉料的搭配要合理。装入炉内的炉料要足够密实，以保证一次装完;同时，增加炉料的导电性，以加速熔化。为此，必须大、中、小料合理搭配。一般料块重量小于lOkg的为小料，l0～25kg的为中料，大于50kg而小于炉料总重五十分之一的为大料。根据生产经验，合理的配比是小料占l5%～20%，中料占40%～50%，大料占40%。
其次，各种炉料的分布要合理。根据电炉内温度分布的特点，各种炉料在炉内亦即筐内的合理位置是：底部装一些小料，用量为小料总量的一半，以缓冲装料时对炉底的冲击，同时有利于尽早在炉底形成熔池;然后在料筐的下部中心装全部大料，此处温度高，有利于大料的熔化，同时还可防止电极在炉底尚未积存足够深的钢液前降至炉底而烧坏炉衬;在大料之间填充小料，以保证炉料密实;中型炉料装在大料的上面及四周;最上面放上剩余的小料，以便送电后电极能很快“穿井”，埋弧于炉料之中，减轻电弧对炉盖的热辐射。如果炉料中配有生铁，应装在大料的上面或电极下面，以便利用它的渗碳作用降低大料的熔点，加速其熔化。若炉料中配有合金，熔点高的钨铁、钼铁等应装在电弧周围的高温区，但不能在电弧的正下方;高温下易挥发的铁合金如锰铁、镍板等应装在高温区以外，即靠近炉坡处，以减少其挥发损失;容易增碳的铬铁合金也不要直接放在电极下面。
(4)保护炉衬。装料时，还应尽量减轻炉料对炉衬的损害。为此，装料前，在炉底上先铺一层为炉料重量%～%的石灰，以缓解炉料的冲击;同时，炉底铺石灰还可以提前造渣，有利于早期去磷、加速升温和钢液的吸气等。卸料时，料筐的底部与炉底的距离在满足操作的条件下尽量小些，一般为200～300mm左右。
第四节炉料入炉与送电
一、炉料入炉
料筐顶装料要有专人指挥，抽炉或旋转炉盖时，炉盖要完全抬起，电极要升到顶点且下端脱离炉膛、以防剐坏炉盖或电极，同时又要求电极下端不许超出炉盖的水冷圈或绝缘圈，避免摇晃摆动时将电极折断而滚落到它处砸坏设备或砸伤人。炉膛裸露后，应迅速将料筐吊入炉内的中心位置，不得过高、过偏与过低。过高容易砸坏炉底，且吊车震动大;过偏将使炉料在炉中布局偏倚，抬料筐时也容易带剐炉壁;过低易粘坏料筐的链板。
采用留钢留渣操作时，装料时应多垫些杂铁，并允许料筐抬得略高些。对于多次装料，每次均要切电，因炉内存有大量的钢液，料筐应抬得再高些，这样既可避免粘坏料筐，又可减少火焰与钢液的任意喷射与飞溅，同时还要防止爆炸，潮湿的炉料严禁装入多次装料的料筐中。
炉料入炉后，对于过高的炉料应压平或吊出，以免影响抽炉或炉盖的旋转与扣合。
二、送电
炉料入炉后并在送电前，电炉炼钢工和设备维护人员应对炉盖、电极、水冷系统、机械传动系统、电气设备等进行检查，如发现故障要及时处理，以免在冶炼过程中造成停工;还应检查炉料与炉门或水冷系统是否接触，如有接触要立即排除，以免送电后被击穿。
如电极不够长时，最好在送电前更换，以利于一次穿井成功。在冶炼低碳高合金钢时应注意电极的接尾或接头，如发现不牢固或有毛刺要打掉，避免冶炼过程中增碳。新换电极下端应无泥土或其他绝缘物质，以免影响起弧。当完成上述工作并确认无误后，方可正常送电转入熔化期。
第五节熔化期及其操作
熔化期的主要任务是在保证炉体寿命的前提下，以最少的电耗将固体炉料迅速熔化为均匀的液体。在这同时，炉中还伴随着发生一些物化反应，如去除钢液中的大部分磷和其他杂质以及减少或限制钢液的吸气与元素的挥发等。此外，有目的的升高熔池温度，为下一阶段冶炼的顺利进行创造条件，也是熔化期的另一重要任务。
传统的电炉炼钢熔化期约占全炉冶炼时间的一半，电能消耗占总电耗的50%～60%。因此，快速化料，缩短冶炼时间，对改善电炉炼钢的技术经济指标具有很大的实际意义，这也是电炉炼钢工作者长期研究的又一课题。
一、炉料的熔化过程
送电开始后，就是熔化期的开始，炉料的熔化过程大体上分为如图12—1所示的四个阶段。
图12─1 炉料熔化过程示意图
a-起弧阶段;b-穿井阶段;c-电极回升阶段;d-低温区炉料熔化阶段
第一阶段：起弧阶段。送电后，电极下降，当电极端部距炉料有一定的距离时，由于强大电流的作用，中间的空气被电离成离子，并放出大量的电子而形成导电的电弧，随之产生大量的光和热。起弧阶段的时
间较短，约为3～5min，但常出现瞬时短路电流，所以电流一般不稳定并造成了对电网的冲击，从而产生了灯光闪烁或电视图像干扰等现象。
第二阶段：穿井阶段。起弧后，在电弧的作用下，电极下的炉料首先熔化，随着炉料的熔化，电极逐渐下降并到达它的最低位置，这就是穿井阶段。一般说来，极心圆较大的电炉往往在炉料中央部位，电极把炉料穿成比电极直径大30%～40%的三口小井，而极心圆较小的电炉三相电极间的炉料几乎同时熔化，一开始便容易形成一口大井。在穿井阶段，电极下熔化的金属液滴顺着料块间隙向下流动，开始时炉温较低，液滴边流动边凝结在冷料上，当炉温升高后，熔化的液滴便落在炉底上积存下来形成熔池并逐渐扩大。
第三阶段：电极回升阶段。这个阶段主要是熔化电极周围的炉料，并逐渐向外扩大。随着熔化继续的进行，中央部分的炉料跟着熔化，三口小井汇合成一口大井，熔池面不断扩大上升，电极也相应向上抬起，这就是电极回升阶段。在电极回升过程中，周围炉料被熔化。当炉内只剩下炉坡、渣线和其他低温区附近的炉料时，该阶段即告结束。
第四阶段：熔化低温区炉料阶段。三相电弧近似于点热源，各相的热辐射不均匀，所以炉内的温度分布也不均匀。一般情况，在电极下边和靠2#电极热点区的炉料熔化较快，而炉门、出钢口两侧及靠l#炉壁处低温区的炉料熔化较慢，第四阶段主要是熔化这些部位的炉料。在此过程中，电极虽然也继续稍有回升，但不明显。
二、影响炉料熔化的主要因素
电炉炼钢的能源主要是把电能转换成热能，目前发展趋势之一是加大电炉输入功率，从而有利于炉料的熔化，因此一些高功率、超高功率电炉相继投入生产;其次是利用外界辅助热源，如炉料预热、氧气及氧—燃烧嘴等助熔。据资料介绍，废钢铁料入炉前的预热温度为500℃时，可节省电能l/4，而温度为600～700℃时，可节省电能l/3，如果温度达到900℃，只需冷装料时的l/2左右的电能。这就意味着，变压器输入功率不变，熔化期将按相应的比例缩短。此外，热的炉料入炉还可增加电弧的稳定性和提前吹氧助熔，也促使熔化期的缩短。为了减少电能消耗和加速废钢铁料的熔化，在炉内除及时合理地吹氧助熔外，就是利用氧—燃烧嘴加热。氧—燃烧嘴是用氧气助燃，燃烧天然气或轻油，也有的使用煤粉，一般多用于炉内低温区的死角部位或炉温不高的熔化开始阶段。
熔化期的长短不仅与热源有直接关系，而且还取决于电力使用制度、装料方法、布料情况、炉料的化学成分、冶炼工艺、造渣制度及炉体的设计参数等。变压器的有用功率越大，炉子的热损失越小，熔化期就越短。在熔化初期，由于冷料能够吸收大量的热量，因此在穿井和电极回升阶段，使用大电流和最高级电压是有利的。当炉中塌铁后，弧光不能被炉料包围，这时应更换2#电压较为合适(对备有4～6个常用的次级电压的普通功率变压器而言)，因2#电压的弧光较l#电压的短，短的弧光容易被熔渣包围，这样就减少了热辐射造成的热耗，同时也有利于熔池内的热传导，从而缩短了炉料的熔化时间。快速装料能减少热损失，充分利用炉中的余热来加热炉料。如果等料、人工装料或因设备坏等原因不能及时装料，势必延长熔化时间。合理的布料也是缩短熔化期的有效措施之一。如炉料装得疏松或在上部装入大块难熔的低碳废钢等，在熔化时炉内容易形成料桥，极易延长熔化时间，如再出现塌铁而把电极打断，更拖延了熔化时间。熔化速度也取决于炉料的化学成分。碳含量为%碳素钢的电阻是铜的电阻的6倍，而碳含量为%碳素钢的电阻是铜的l4倍;炉料可看成是电流的二次线路，根据焦耳定律：
Q=I2Rt
炉料的电阻越大，电流通过时所产生的热量越多。更何况高碳钢的熔点比低碳钢的熔点低，所以高碳料比低碳料熔化得快。另外，炉料中含Si、Al、P等易氧化元素能与氧发生放热反应，反应热可看成是炉料熔化的辅助热源，因此炉料中含有易氧化元素的含量越高越有利于炉料的熔化。金属炉料的合理扩装也可缩短炉料熔化时间。早期造渣有助于炉料的熔化。早期造渣不仅可以防止钢液的吸气，同时也能减少热量的散失，如果采用泡沫渣埋弧操作，不仅可以减轻弧光对炉壁的热辐射，而且更有利于熔池的加热与升温。采用留钢留渣操作，在装料后就可吹氧助熔，也可使熔化期明显缩短。炉体的设计参数对炉料的熔化也有直接的影响。当炉膛的直径与极心圆直径之比较大时，炉料熔化得较慢;如炉膛的直径与极心圆直径之比较小时，炉料熔化得就快。对于熔池较深，炉膛直径略小的炉体，因散热面小，电极所走的行程长，炉料的熔化速度也是比较快的。
三、熔化期的物化反应
炉料熔化的同时，熔池中也发生各种各样的物化反应，主要有元素的挥发和氧化、钢液的吸气、热量的传递与散失以及夹杂物的上浮等。
1.元素的挥发
炉料熔化的同时，伴随着元素的部分挥发。挥发有直接挥发和间接挥发两种形式。直接挥发是因温度超过元素的沸点而产生的。电弧的温度高达4000～6000℃，而最难熔元素W的沸点也仅为5900℃，至于低沸点的Zn、Pb等就更容易挥发了。间接挥发是通过元素的氧化物进行的，即先形成氧化物，然后氧化物在高温下挥发逸出。一般说来，多数金属氧化物的沸点低于该金属的沸点，如M0的沸点为4800℃，而M003。的沸点仅为ll00℃，因此许多金属氧化物的挥发往往先于该元素的直接挥发。熔化期从炉门或电极孔逸出的烟尘中含有许多金属氧化物，其中最多的还是Fe203，这是因为铁在炉料中占的比例最大，液态铁的蒸气压也较大，所以熔化期逸出的烟尘多为棕红色。
2.元素的氧化
炉料熔化时，除产生元素的挥发外，还存在着元素的氧化。这是因炉中存在着氧的来源：一是炉料的表面铁锈;二是炉气;三是为了脱磷而加入的矿石或为了助熔而引入的氧等。在炉料熔化过程中，元素氧化损失量与元素的特性、含量、冶炼方法、炉料表面质量及吹氧强度(压力、流量、时间)等因素有关。Fe、C、Mn的氧化损失量在氧化法和返吹法中基本相似。在一般情况下，Al、Ti、Si元素在氧化法中几乎全部氧化掉，P只能大部分氧化，但这些元素在返吹法中，因不使用矿石助熔，氧化损失略少些，而在不氧化法中为最少。在冶炼高合金钢时，如炉料的配Si量大于%，Si的氧化损失量约为50%～70%。铁的氧化损失通常为2%～6%。废钢质量越差，熔化时间越长，吹氧强度越大，铁的氧化损失也越大。碳的氧化损失量一般为%，但不用氧时碳的损失不太大。而用氧时，碳的变化与钢液中的碳含量、吹氧强度有关。当炉料中的配碳量小于%时,碳的氧化损失不大，并可为电极增碳所弥补;配碳大于%时，碳的氧化损失要多些。吹氧助熔的氧气压力越大、流量越多、吹氧时间越长，碳的损失也越多。碳的氧化损失还随炉料中硅含量的增高而降低，这是因为硅同氧的亲和力在1530℃以下时大于碳的缘故。炉料熔化过程中，有时因塌铁而引起熔池沸腾，也会使碳的氧化损失增加，这主要是由于熔池中的金属液无熔渣覆盖，液面富集大量的Fe0与碳反应的结果。
3.钢液的吸气
在一般情况下，气体在钢液中的溶解度随温度的升高而增加，被高温电弧分解出的氢和氮会因温度的
升高直接或通过渣层溶解于钢液中。在熔化期，钢液具有较好的吸气条件，这是因为除大气外，炉料中还含有一定的水分。而且熔化初期的钢液液滴向下移动时是裸露的，而初期的熔池有时又无熔渣覆盖，液滴直接与炉气接触。为了减少钢液的吸气量，应尽早造好熔化渣。熔化期合理的吹氧助熔也能降低钢中的气体含量。
4.热量的传递与散失
热量的传递与散失属于物理过程。熔化期熔池中主要进行着热传导。炉料除了吸收炉衬的余热外，绝大部分热量是从电弧获取的，在起弧和穿井阶段热量由上向下传递;当熔池有熔渣覆盖后，热量通过熔渣传给钢液，这时的热量仍是由上向下传递，一般说来，熔渣的温度高于钢液的温度。当然，在炉中还有热量的辐射与反射，但不是主要的。关于辅助热源，由于提供的方式不同，传递方向也不同。熔池出现后，初期如无熔渣覆盖或熔渣较少，热量散失严重。为了减少散热，应尽早造好熔化渣。
5.熔化期非金属夹杂物的上浮
熔池出现后，钢液中就存在着内在夹杂和外在夹杂，随着熔池的扩大，这些夹杂物也就有不同程度的上浮，它们是熔化渣的来源之一。实践证明，合理的吹氧助熔和尽早造好熔化渣能促使夹杂充分上浮。吹氧后，由于氧气流的作用，造成熔池局部沸腾，进而有助于夹杂物的碰撞和上浮;理想的熔化渣不仅对脱磷有利，而且还能很好地捕捉、吸附非金属夹杂物。
四、熔化期脱磷操作
熔化期的正确操作，可以把钢中的磷去除50%～70%，剩余的残存磷在氧化期借助于渣钢间的界面反应、自动流渣、补造新渣或采用喷粉脱磷等办法继续去除。因此，一个成熟的电炉炼钢工，应在熔化期紧紧地抓住脱磷操作。
熔化期提前造好熔化渣，并使之具有适当的碱度和较好的流动性，能为前期脱磷创造有利的条件。另外，在条件允许的情况下，除加入助熔矿石外，还可在大半熔时分批加入料重l%的氧化铁皮或矿石粉，或在垫炉底灰的同时装入少量的铁矿石等，从中提高熔化渣的氧化能力;在炉料大半熔或全熔后扒除部分熔化渣，对于高磷炉料或磷规格要求较严的钢种，也可全部扒除，然后重造新渣，更是强化脱磷的行之有效的
好办法，此时去磷效率可达50%～70%，而钢液中的剩余磷移到氧化初期去继续处理。
五、熔化期操作
送电后应紧闭炉门，堵好出钢口，扣严炉盖与炉壁的接合处及加料孔等，以防冷空气进入炉内。在起弧阶段结束后，还要调放电极长度，使一次穿井成功并能保证全炉冶炼的需要。备有氧—燃烧嘴装置的炉子也应适时点燃，以使炉料能够同步熔化。需多次装料时，在炉料每次塌铁后，熔炼室能容纳下一料筐中的料时再装入。在炉料熔化过程中，还应适时地进行吹氧、推铁或加矿助熔及早期造渣与脱磷等操作。熔化末期如果发现全熔碳不能满足工艺要求，一般应先进行增碳操作。
熔化渣的渣量一般为料重的2%～3%，电炉功率越高越取上限值。炉料全熔并经搅拌后，取全分析样，然后扒除部分熔化渣，补造新渣。如果认为脱磷困难或发现熔渣中含有大量的Mg0，也可进行全扒渣，重新造渣。当熔池温度升到符合工艺要求时，方可转入下一阶段的冶炼。
第五节氧化期及其操作
目前，氧化期主要是以控制冶炼温度为主，并以供氧和脱碳为手段，促进熔池激烈沸腾，迅速完成所指定的各项任务。在这同时，也为还原精炼创造有利的条件。
不配备炉外精炼的电炉氧化期的主要任务如下：
(1)继续并最终完成钢液的脱磷任务，使钢中磷降到规程规定的允许含量范围内;
(2)去除钢液中的气体;
(3)去除钢液中的非金属夹杂物;
(4)加热并均匀钢液温度，使之满足工艺要求，一般是达到或高于出钢温度，为钢液的精炼创造条件。
在上述任务完成的同时，钢液中的C、Si、Mn、Cr等元素及其他杂质也发生不同程度的氧化。配备炉外精炼装置的冶炼，电炉只是一个高效率的熔化、脱磷与升温的工具。在这种条件下，钢液中的气体及非金属夹杂物的去除等，均移至炉外进行，而氧化期的任务也就得以减轻。
一、氧化方法
1.矿石氧化法
矿石氧化法属于间接方式的供氧，它主要是利用铁矿石或其他金属化矿石中的氧通过扩散转移来实现钢液中的C、Si、Mn等元素及其他杂质的氧化。
该法的特点是渣中(FeO)浓度高，脱磷效果好。碳和[FeO]的反应是脱碳过程的主要反应，但[FeO]必须通过(FeO)的扩散转移来实现，因此脱碳速度慢，氧化时间长。而铁矿石的分解是吸热反应，会降低熔池温度，所以矿石加入前炉中应具有足够高的冶炼温度。矿石氧化法的钢液中容易带进其他夹杂。因渣中(FeO)含量高，所以熔渣的流动性较好。
2.氧气氧化法
氧气氧化法又称纯氧氧化法。它主要是利用氧气和钢中的C、Si、Mn等元素及其他杂质的直接作用来完成钢液的氧化。除此之外，吹氧后，熔池中还发生下述反应：
O2+2[Fe]=2[FeO]
[FeO]=(FeO)
氧气氧化和矿石氧化存在着本质的不同。氧气氧化时，由于纯氧对钢液的直接作用，各元素氧化的动力学条件好，在供氧强度较高的情况下，更有利于低碳钢或超低碳钢的冶炼。
氧气氧化属于放热反应，进而也有利于提高和均匀熔池温度而减少电能消耗。此外，氧气氧化后，钢液纯洁，带进其他杂质少，且吹氧后，钢液中的氧含量也少，所以又有利于后步钢液的脱氧。但由于(FeO)含量不高，因此脱磷效果差，熔渣的流动性也差。
3.矿、氧综合氧化法
在电炉钢生产过程中，矿石氧化和氧气氧化经常交替穿插或同时并用，这就是所谓的矿、氧综合氧化。其特点是脱碳、升温速度快，既不影响钢液的脱磷，又能显著缩短冶炼时间。但该法如不熟练，难以准确
地控制终脱碳。
二、脱碳操作
1.钢液的加矿脱碳
由于矿石的熔化与分解及Fe0的扩散转移均吸热，所以脱碳反应的总过程是吸热。钢液的加矿脱碳开始时必须要有足够高的温度，一般应大于1530℃。为了避免熔池急剧降温，矿石应分批加入，每批的加入量约为钢液重量的%～%，而在前一批矿石反应开始减弱时，再加下一批矿石，间隔时间为5～7min。熔池的均匀激烈沸腾主要通过对矿石的加入速度和保持合适的间隔时间来控制，当熔池温度较高时，矿石的加入速度也不能太快，如在炉门及电极孔冒出猛烈的火焰，则应停止加矿，以避免发生喷溅或跑钢事故。
钢液的加矿脱碳原则上是在高温、薄渣下进行。但考虑到钢液的继续脱磷与升温，温度控制是先慢后快，渣量是先大后薄，且还要有足够的碱度及良好的流动性。粘稠的熔渣不仅不利于脱磷，也不利于(FeO)的扩散及CO气泡的排除，特别是在钢液温度不太高的情况下，熔池容易出现“寂静”的现象，加矿后熔池不沸腾，这时应立即停止加矿，而要用萤石调整熔渣的流动性并升温。
脱碳初期，流动性良好的熔渣在C0气泡的作用下呈泡沫状，并经炉门能自动流出，如不能流出应进行调整，否则以后也难以作到高温、薄渣脱碳。为了加速矿石的熔化与分解，且又不过多地降低熔池温度，当条件允许时，矿石应预先在大于800℃的高温下烘烤4h后使用。矿石的加入量由脱碳量决定，理论计算及经验告诉我们，每氧化C %，每吨钢液约用矿石lkg。理想的全熔碳应满足工艺的要求，但因装料贻误或助熔不当，有时出现脱碳量过大或不足。脱碳量过大不仅增加了各种原材料的消耗，而且也延长冶炼时间，脱碳量不足需进行增碳，这两种情况对操作不利，应尽量避免。
2.钢液的吹氧脱碳
钢液的吹氧脱碳有碳的直接氧化和碳的间接氧化两种情况。吹入钢液中的氧直接与钢液中的碳发生反应属于碳的直接氧化，而吹入钢液中的氧先与钢液中的铁反应，然后生成的[Fe0]再与钢液中的碳进行反应，属于碳的间接氧化。
吹入钢液中的高压氧气流以大量弥散的气泡形式在钢液中捕捉气泡周围的碳，并在气泡表面进行反应。与此同时，氧气泡周围形成的[FeO]与钢液中的碳作用，反应产物也进入气泡中。而[Fe0]的出现与扩散，又提高了钢液中的氧含量，因此碳的氧化不仅可以在直接吹氧的地方进行，而且也能在熔池中的其他部位进行。吹氧脱碳最大的特点是脱碳速度快，一般约为～%/min，而且钢液温度越高、供氧量越大、钢中的碳含量越高，脱碳速度越快。
当钢液中的碳含量降低到%以下时，钢液中所需与碳平衡的氧量将急剧上升，而与钢液中碳平衡所需渣中的氧量也是上升的，这时要保持脱碳速度，就必须增加供氧量，加矿脱碳受到炉温下降的影响，一次不能加得太多，且渣中(FeO)向钢中的扩散转移又是限制环节，而吹氧脱碳不受这种限制，因此当钢液中的碳含量降到%以下时，吹氧脱碳优于加矿脱碳，且两者的速度也有显著的差别。生产实践也证明，在冶炼低碳或超低碳钢时，吹氧容易把碳很快降到很低，而且合金元素的氧化损失比矿石氧化要少，这使得利用返吹法冶炼高合金钢并回收炉料中的贵重合金元素成为可能。在其他条件相同的情况下，吹氧脱碳和加矿脱碳相比，渣中(FeO)的含量少，且钢液中[FeO]的最终含量也少，这样可减轻钢液精炼的脱氧负担。然而脱磷条件却恶化了，所以脱磷任务必须在熔化末期或氧化初期且当钢液的温度处于不太高的情况下就已完成。吹氧脱碳冶炼时间短，可提高产量20%以上，电耗降低l5%～30%，电极消耗降低l5%～30%，总成本约降低6%～8%，且钢的质量也大有改善。吹氧降碳时，最好选用较高的氧压。因为氧压高，氧气流在钢液内可吹入到更深的部位，并能分裂成更多的小气泡，从而提高氧的利用率。此外，氧压高还可减少氧管的消耗，这是由于提高了脱碳速度，缩短了吹氧时间，提高了氧的流速，强化了对管壁端的冷却作用。
3.钢液的矿、氧综合脱碳
矿、氧综合脱碳加大了向熔池供氧的速度，扩大了矿氧反应区，同时也减少了钢中氧向渣中的转移，又由于氧气流的搅动作用，使FeO的扩散速度加快，所以这种脱碳方法能使钢液的脱碳速度成倍的高于单独加矿或吹氧的脱碳速度。在操作过程中，矿石的加入是分批进行，且先多后少，最后全用氧气。吹氧停止后，再进行清洁沸腾或保持锰等操作。
4.碳含量的经验判断
钢液的碳含量主要依靠化学分析、光谱分析及其他仪器来确定。但在实际操作中，为了缩短冶炼时间，
电炉炼钢工也常用经验进行准确的判断，方法介绍如下：
(1)根据用氧参数来估计钢中的碳含量。在冶炼过程中，依据吹氧时间、吹氧压力、氧管插入深度、耗氧量或矿石的加入量、钢液温度、全熔碳含量等，先估算lmin或一段时间内的脱碳量，然后再估计钢中的碳含量。因这个办法使用方便，所以应用的时候较多。
(2)根据吹氧时炉内冒出的黄烟多少来估计钢中的碳含量。炉内冒出的黄烟浓、多，说明碳含量高，反之较低。当碳含量小于%时，黄烟相当淡了。这个办法只能大概地估计钢中碳含量，难以作到准确的判断。
(3)根据吹氧时炉门口喷出的火星估计钢中的碳含量。吹氧时炉门口喷出的火星粗密且分叉多则碳高，反之则低。
(4)根据吹氧时电极孔冒出的火焰状况判断钢中的碳含量。常用于返吹法冶炼高合金钢上。一般是碳含量高则火焰长，反之则火焰短。当棕白色的火焰收缩，且熔渣与渣线接触部分有一沸腾圈，这时的碳含量一般小于%。在返吹法冶炼铬镍不锈钢时，当棕白色的火焰收缩并带有紫红色火焰冒出且炉膛中烟气不大，可见到渣面沸腾微弱，这时的碳含量约为%～%;如果熔渣突然变稀，这是过吹的象征，碳含量一般小于%。碳低熔渣变稀，这种现象在冶炼超低碳钢时经常遇到。
(5)根据表面张力的大小进行粗略的判断。当碳含量位于%～%和碳含量小于%时，钢的表面张力较大，取样时，样勺的背面在钢液面上打滑。
(6)根据试样断口的特征判断钢中的碳含量。这种方法是把钢液不经脱氧倒入长方形样模内，凝固后取出放入水中冷却，然后再打断，我们可利用试样断口的结晶大小和气泡形状来估计钢中的碳含量。
(7)根据钢饼表面特征估计钢中的碳含量。这种方法主要用于低碳钢的冶炼上。一般是舀取钢液不经脱氧即轻轻倒在铁板上，然后根据形成钢饼的表面特征来估计碳含量。
(8)根据火花的特征鉴别钢中的碳含量。利用火花的特征鉴别钢中的碳含量应具备砂轮机一台，但该法偏差大，这主要是砂轮打磨出的火花与砂轮机的转数及砂轮的砂粒粗细等有关，在炉前并不常用。
(9)根据碳花的特征判断钢中的碳含量，该法简称碳花观察法。由于该法简便、迅速、准确，因此获得
【本章学习要点】本章学习电炉炼钢的配料计算，装料方法及操作，电炉熔化期、氧化期、还原期的任务及其操作，出钢操作等。 电炉炼钢，主要是指电弧炉炼钢，是目前国内外生产特殊钢的主要方法。目前，世界上90%以上的电炉钢是电弧炉生产的，还有少量电炉钢是由感应炉、电渣炉等生产的。通常所说的电弧炉，是指碱性电弧炉。 电弧炉主要是利用电极与炉料之间放电产生电弧发出的热量来炼钢。其优点是：(1)热效率高，废气带走的热量相对较少，其热效率可达65%以上。 (2)温度高，电弧区温度高达3000℃以上，可以快速熔化各种炉料。 (3)温度容易调整和控制，可以满足冶炼不同钢种的要求。 (4)炉内气氛可以控制，可去磷、硫，还可脱氧。 (5)设备简单，占地少，投资省。 第一节冶炼方法的分类 根据炉料的入炉状态分，有热装和冷装两种。热装没有熔化期，冶炼时间短，生产率高，但需转炉或其他形式的混铁炉配合;冷装主要使用固体钢铁料或海绵铁等。根据冶炼过程中的造渣次数分，有单渣法和双渣法。根据冶炼过程中用氧与不用氧来分，有氧化法和不氧化法。氧化法多采用双渣冶炼，但也有采用单渣冶炼的，如电炉钢的快速冶炼，而不氧化法均采用单渣冶炼。此外，还有返回吹氧法。根据氧化期供氧方式的不同，有矿石氧化法、氧气氧化法和矿、氧综合氧化法及氩氧混吹法。 冶炼方法的确定主要取决于炉料的组成以及对成品钢的质量要求，下面我们扼要介绍几种冶炼方法： (1)氧化法。氧化法冶炼的特点是有氧化期，在冶炼过程中采用氧化剂用来氧化钢液中的Si、Mn、P等超规格的元素及其他杂质。因此，该法虽是采用粗料却能冶炼出高级优质钢，所以应用极为广泛。缺点是冶炼时间长，易氧化元素烧损大。 (2)不氧化法。不氧化法冶炼的特点是没有氧化期，一般全用精料，如本钢种或类似本钢种返回废钢以及软钢等，要求磷及其他杂质含量越低越好，配入的合金元素含量应进入或接近于成品钢规格的中限或下限。不氧化法冶炼可回收大量贵重合金元素和缩短冶炼时间。在缺少本钢种或类似本钢种返回废钢时，炉料中可配入铁合金，这种冶炼方法又叫做装入法，用“入”字表示，多用于冶炼高合金钢等钢种上。 不氧化法冶炼如果不采取其他有效措施相配合，则成品钢中的氢、氮含量容易偏高。为了消除这种缺点，从而出现了返回吹氧法。 (3)返回吹氧法。返回吹氧法简称返吹法，用“返”字表示。该法主要使用返回废钢并在冶炼过程中用氧气进行稍许的氧化沸腾，既可有利于回收贵重的合金元素，又能降低钢中氢、氮及其他杂质的含量。因此，该法多用于冶炼铬镍钨或铬镍不锈钢等钢种。 (4)氩氧混吹法。炉料全熔后，按比例将混合好的氩、氧气体从炉门或从炉底吹入，即相当于一台电炉又带一台AOD精炼炉。该法主要用于不锈钢的冶炼上，特点是铬的回收率高，成本低，操作灵活简便，且钢的质量好。
第二章、转炉物料平衡和热平衡计算 1、低磷生铁吹炼（单渣法） 一、原始数据 （一）铁水成分及温度 （二）原材料成分 （三）冶炼钢种及成分 （四）平均比热 (五)冷却剂 用废钢做冷却剂，其成分与冶炼钢种中限相同。 （六）反应热效应
反应热效应通常采用25℃为参考温度，比较常用的反应数据见表2-1-5 （七）根据国内转炉实测数据选取 1、渣中铁珠量为渣量的2.5%； 2、金属中[C]假定85%氧化成CO，15%氧化成CO2； 3、喷溅铁损为铁水量的0.3%； 4、取炉气平均温度1450℃,自由氧含量0.5%，烟尘量为铁水量的1.8%，其中FeO=75%，Fe203=22%； 5、炉衬侵蚀量为铁水量的0.15%； 6、氧气成分为98.9% O2，1.5% N2。 根据铁水成分，渣料质量，采用单渣不留渣操作。先以100公斤铁水为计算基础。 （一）炉渣及其成分的计算 1、铁水中各元素氧化量 表2-1-6 成分，kg C Si Mn P S 合计项目 铁水 4.36 0.57 0.62 0.07 0.05 终点钢水0.13 痕迹0.13 0.008 0.019 氧化量 4.23 0.57 0.49 0.062 0.031 5.308 [C]：取终点钢水含碳量0.15%； [Si]：在碱性氧气转炉炼钢中，铁水中的Si几乎全部被氧化； [Mn]：顶底复吹转炉残锰量取60%； [P]：采用低磷铁水吹炼，铁水中磷90%进入炉渣，10%留在钢中； [S]：氧气转炉去硫率不高，取40%。 2、各元素氧化量，耗氧量及其氧化产物量见表2-1-7 3、造渣剂成分及数量 根据国内同类转炉有关数据选取 1）矿石加入量及成分 矿石加入量为1.00公斤/100公斤铁水，成分及重量见表2-1-8 2）萤石加入量及成分
电炉炼钢技术操作规程 一九八八年六月 目录 电炉炼钢基本技术操作规程 第一章冶炼前的准备 1 第二章扒补炉、装铁 4 第三章熔化期 6 第四章气化期8 第五章还原期12 第六章不氧化、返回吹氧法、返回单渣法操作要点18 第七章加入铁合金的规定19 第八章电炉炼钢的配料23 第九章渣洗操作规程64 第十章炼渣操作规程66 附录一烤炉制度70 附录二炉体标准76 附录三电炉工具标准77 附录四冶炼、铸锭操作记录项目78 电炉炼钢分钢种技术操作规程 工艺一 炭素弹簧钢、硅猛弹簧钢、炭素工具钢、猛及猛硅合金结构钢技术操作规程83 铬、铬猛、铬钼及铬猛钼合金结构钢冶炼技术操作规程93 铬猛增钛合金结构钢冶炼技术操作规程98
铬钼铝合结冶炼技术操作规程104 镍、铬镍合结钢冶炼技术操作规程109 铬镍钨合金结构钢冶炼技术操作规程117 铬硅、铬猛硅、铬猛硅镍合结钢冶炼技术规程122 铬钒、铬钼钒、铬镍钼钒、铬镍钨钒、名镍钒合结钢冶炼支术操作规程127 中碳铬镍（钨）合结钢冶炼技术、操作规程133 硅猛钼钒合结钢技术操作规程137 炮钢冶炼技术操作规程140 硼钢冶炼技术操作规程145 合结钢电极棒冶炼技术操作规程150 含铝、钛合结钢电极棒冶炼技术操作规程155 高碳铬轴承钢冶炼技术操作规程161 铬、猛、铬猛、名猛钼、铬镍钼、铬镍钒、铬硅合金工具钢冶炼技术操作规程167 钨、铬钨、铬钨硅、铬钨猛、铬钨钼钒、铬钨钒硅合工钢冶炼技术操作规程172 3Cr2W8V合金工具钢冶炼技术操作规程178 高铬合金工具钢冶炼技术操作规程183 高速工具钢冶炼技术操作规程189 不锈钢冶炼基本操作195 铬、铬钼、铬钼钒不锈钢冶炼技术操作规程210 2Cr13 Ni4 Mn9不锈钢冶炼技术操作规程214 1Cr11Ni2W2MoV、1Cr12Ni2 WMoVNb冶炼技术操作规程217
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 铸钢件生产技术课程 感应电炉炼钢 制作人：陈小红 浙江机电职业技术学院
感应电炉炼钢 一、感应电炉炼钢原理与工艺 1.感应电炉炼钢原理 感应电炉炼钢是利用交流电感应的作用，使坩埚内金属炉料本身发出热量，将其熔化而进行熔炼的一种炼钢方法。感应电炉按其构造分为无芯式和有芯式两种类型。炼钢用的是无芯式感应电炉，其工作原理如图1所示。在一个耐火材料筑成的坩埚外面，有螺旋形的感应器（感应线圈）。在炼钢过程中，盛装在坩埚内的金属材料（或熔化的钢液）尤如插在线圈中的铁芯。当往线圈中通以交流电时，由于感应作用，在炉料（或钢液）内部产生感应电动势，并因此产生感应电流（涡流）。由于炉料（或钢液）本身有电阻，故在涡流通过时会发出热量。感应电炉炼钢所需的热量就是利用这种原理产生的。与电弧炉炼钢相比，感应电炉炼钢有以下特点。 图1 感应加热原理图 1）加热速度较快，炉子的热效率较高感应电炉炼钢所需的热量是在炉料和钢液内部产生的，这种直接的加热方式，加热速度快，热量散失少。 2）氧化烧损较轻，吸收气体较少。由于感应电炉不用电弧加热，没有电弧的超高温，使得钢中元素的烧损较少；没有电弧作用，空气中的水蒸汽也不能被电离成氢和氧，使钢吸气量减少。 3）炉渣的作用较弱。感应电炉炼钢过程中，炉渣是被钢液加热的，其上面又与大气接触，所以炉渣温度较低，使化学性质较不活泼，不能充分发挥其在冶炼过程中的作用。 4）炼钢工艺比较简单，生产比较灵活。 目前，感应电炉炼钢方法在我国得到了广泛的应用，特别是在一些生产铸钢件的中、小工厂和精密铸造厂应用更为广泛。
2.感应电炉炼钢工艺 按坩埚炉衬材料性质不同，感应电炉分为酸性和碱性两种。酸性感应电炉的炉衬所用的耐火材料为硅砂，碱性感应电炉的炉衬所用的耐火材料为镁砂。一般都用硼酸和水玻璃作粘结剂。炼钢过程中用酸性炉造酸性渣，不能脱磷和脱硫；用碱性炉造碱性渣，能够脱磷和脱硫。 感应电炉炼钢有氧化法和不氧化法两种。由于感应电炉炼钢过程中炉渣温度低，化学反应能力较弱，所以多采用不氧化法炼钢。一般情况下，待炉料全部熔化后，即行脱氧、调整化学成分和出钢。下面是具体的感应电炉不氧化法炼钢工艺。 （1）配料 酸性感应电炉由于不能脱磷和脱硫，因此所用的炉料必须是低磷和低硫的。 碱性感应电炉炼钢，通过造碱性渣，能起到一定的脱硫、脱磷作用，所以对炉料的适应性较强，炉料的平均含磷量和含硫量允许稍高一些。但就脱磷和脱硫的能力而言，碱性感应炉远低于碱性电弧炉。 感应电炉炼钢一般不采用氧化法。由于没有氧化脱碳沸腾精炼的手段，故应尽量减少气体和夹杂物的来源。要求炉料表面无锈、油，炉料的化学成分应明确，并要求精确地进行配料。炉料的平均含碳量按规格成分上限配入；炉料的平均含磷量和含硫量均应比规格成分的限量低0.005%～0.01%。 （2）装料 感应电炉坩埚内的温度分布情况如图2所示。坩埚壁处温度高，而中心部分和炉底部分的炉温较低。因此块炉料和难熔合金应装在坩埚壁处，小块料装在中间和炉底，小块料上加铁合金，上面加中块料。并在大块料的缝隙中填塞小块料。炉料应装得密实，以利于导磁和导电，减少耗电量。 图2 感应炉钳埚内温度分布
The prerequisite for vigorously developing our productivity is that we must be responsible for the safety of our company and our own lives. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 2021版中频感应炉炼钢工安全操 作规程
2021版中频感应炉炼钢工安全操作规程导语：建立和健全我们的现代企业制度，是指引我们生产劳动的方向。而大力发展我们生产力的前提，是我们必须对我们企业和我们自己的生命安全负责。可用于实体印刷或电子存档（使用前请详细阅读条款）。 1．开炉前应通知中频机组操作人员起动机组，同时应检查炉体、冷却水系统、中频电源开关、倾炉机械和吊包运行轨道等是否正常，地沟盖板是否缺损，盖好。如有问题应先行排除，才能开炉。 2．在中频机组启动完毕之后，方可送电开炉。 3．开炉时，需先将炉料放入炉膛，开放冷却水后，才能合上中频电源开关。停炉时，断开中频电源后，方可通知中频机组停机。冷却水应继续保持15分钟。 4．炉料中不得混有密闭容器、管子或其它易爆炸物。炉料必须干燥，不带水或冰、雪块。装填炉料时，不准用锤子猛打，应轻放、轻敲以免损坏炉膛。炉膛烧损减薄超过规定时，应停炉修理。 5．工具应放在指定地点，使用时应事先烘烤干燥。 6．炼合金钢加入合金材料时，应在预热后用钳子夹住，缓慢，分批加入，加入时操作者脸部应避开炉口。 7．倾侧炉体将钢水注入浇包时应先停电，然后操纵机械缓慢倾注。
天津钢铁集团有限公司作业文件（天津天钢集团有限公司） 电炉炼钢工艺技术操作规程 （试行） 提出部门：生产技术部 起草人：王宝明 初审人：蔡振胜 审核人：时东生 批准人：许克亮 发布日期：2010-3-12 实施日期：2010-3-12 受控状态：发放编号：
目录 1 电炉铁水倒罐站工艺技术操作规程（试行） 2 电炉铁水倒罐除尘工艺技术操作规程（试行） 3 110t超高功率电弧炉除尘工艺技术操作规程（试行） 4 110t超高功率电弧炉炼钢工艺技术操作规程（试行） 5 110吨LF炉工艺技术操作规程（试行） 6 110吨VD炉工艺技术操作规程（试行） 7 方/圆坯连铸工艺技术操作规程(试行)
电炉铁水倒罐站工艺技术操作规程（试行）
1 技术参数 1.1 鱼雷罐车 1.1.1 鱼雷罐车外行尺寸 两钩舌内侧距×全宽×全高：23800×3551×4355mm 1.1.2 装载量及铁水密度 新罐衬时，公称容量260t，自重～260t 旧罐衬时，最大容量300t，自重～220t 铁水密度：6.8～7.0t∕m3 1.1.3 轨距、车钩中心高 轨距1435mm；车钩中心高（重车时）880±10mm 1.1.4 罐体倾动性能及动力 动力电源: AC 380V DC 220V 倾翻速度：炼钢作业时0.15r/min 铸铁机作业0.015～0.0015r/min 倾翻角度：平常作业时±120°，最大角度±180° 手动复位：手柄转动17圈，罐体回转1度 1.1.5 罐体装置 罐口耐火砖内径φ1300㎜。 耳轴倾转中心与罐体中心的偏心量90㎜。 1.1.6 电源连接 采用手动连接。 1.2 铁水包 1.2.1 铁水包内容积8.65m3 ；正常铁水装入量50～60t。 1.2.2 包壳重19t；衬砖重18.6t ；内衬厚215㎜。 1.2.3 包衬材质：内衬高铝粘土砖，工作层铝碳化硅碳砖。 1.2.4 铁水包外形尺寸：全高4090㎜；桶体高2940㎜； 上口直径φ2910㎜；下口直径φ2560㎜；耳轴内距4400㎜。 1.2.5 砌衬后铁水包内尺寸：包底距上沿高度2600㎜； 上口直径2480㎜；下口直径2130㎜。 1.2.6 装入量为50 t铁水包净空≥560㎜； 装入量为60 t铁水包净空≥320㎜。 1.3 铁水称量车
感应电炉炼钢配料的计算 感应电炉炼钢，多半采用不氧化法熔炼，配料计算多参照电弧炉不氧化法配料计算方法进行。经过探索，对感应电炉炼钢配料和调正计算进行总结，应用于生产，取得一定效果。 1 配料计算 1.1配料注意事项 （1）根据铸钢牌号和性能要求，确定合理的控制值。 （2）根据炉料质量和炉子实际情况，合理的确定回收率。通常各元素的回收率见表1。 （3）主要金属炉料化学成分必须明确，回炉料只知道牌号时，各元素均按照中上限计算。 （4）含C量按中限配入，炉料中的C不计烧损。 （5）硫磷含量控制：碱性炉熔炼，S、P含量不大于标准规定值；酸性炉熔炼，S、P含量应比标准规定值低0.005%～0.010%。 表1 中频炉炼钢元素回收率
1.2配料计算步骤 为了简化运算，以炉料问题代替钢液量。 （1）计算铁合金加入量 铁合金加入量(%)=炉料总量(KG)×控制值(%)÷回收率(%)?回炉料含该元素量(KG) 铁合金中该元素含量(%) 低合金钢：铁合金加入量(KG)=出钢量(KG)×(控制成分%?炉内钢液元素含量%)铁合金中元素含量%×收得率%
单元高合金钢:铁合金加入量(KG)=炉内钢液量(KG)×(控制成分%?炉内钢液元素%) (铁合金成分%?控制成分%)×收得率 （2）计算碳素废钢（或原料纯铁）预加量 碳素废钢预加量（KG）=炉料总量（KG）―回炉料重量（KG）―铁合金总量（KG）（3）核算炉料中C、Si、Mn平均含量 平均含量(%)=∑各种炉料重量(KG)×元素含量(%) 炉料总量(KG) ×100% （4）计算生铁、硅铁、锰铁加入量 加入量=炉料总量(KG)×〔控制值(%)÷回收率(%)?炉料中平均含量(%)〕生铁含C量（或硅铁、锰铁中Si、Mn含量）(%) 注意：使用高碳锰铁配料时，因为锰铁要带入较多的碳，生铁的加入量应比实际计算结果适当减小。 （5）碳素钢实际加入量(KG)=碳素废钢预加量(KG)―生铁加入量 (KG)―硅铁加入量(KG)―锰铁加入量(KG) （6）验算硫、磷含量 ∑各种炉料重量(KG)×各种炉料S、P含量(%) 炉料总量(KG) ×100%≤炉料中S(P)允许含量(%) 1.3高锰钢配料计算步骤 （1）根据含C量计算高碳锰铁加入量 高碳锰铁加入量(%)=炉料要求含C量(%)?废钢含C量(%) 高碳锰铁含C量(%)?废钢含C量(%) ×100% （2）计算中碳锰铁预加量 中碳锰铁预加量(%)=控制值(%)÷回收率(%)?高碳锰铁加入量(%)×高碳锰铁含Mn量(%) 中碳锰铁含Mn量(%) ×100%（3）计算废钢预加量 废钢预加量(%)=1－高碳锰铁加入量(%)－中碳锰铁预加量(%) （4）计算中碳锰铁加入量
电弧炉炼钢工艺 2010级冶金1001班，3100701011，魏宏兴 摘要：回顾了电弧炉炼钢发展概况，详细介绍电弧炉炼钢工艺和生产情况，重点分析了短流程炼钢发展趋势。 关键词：电弧炉炼钢发展趋势 Abstract：The general situation of the EAF steelmaking development was reviewed in this article,production and electric arc furnace steelmaking process are introduced in detail, analyses the development trend of short flow steelmaking. Key word：electric arc furnace steelmaking The development trend 1电弧炉炼钢概述 电弧炉（EAF）炼钢是以电能作为热源，以废钢为主要原料的炼钢方法，它是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金一种炼钢方法。 1.1工艺过程 电弧炉炼钢以前的方法（老三期）： 补炉→装料→熔化期（分为四个阶段：起弧期→穿井期→主熔化期→熔末升温期）→氧化期→还原期→出钢 装料：废钢；也可以装入少量铁水，叫热装铁水。 熔化期：主要是废钢等的熔化。 氧化期：通过矿石氧化或者吹氧等操作，去除钢水中的杂质、N、H等 还原期：造渣、配合今等。 现在常用：废钢预热→熔氧期→出钢→精炼 现在一般把还原期拿到LF来操作，这样可以缩短冶炼周期，操作也比较方便 1.2工艺特点 1）电能为热源，避免了燃烧燃料对钢液的污染，热效率高，可达65%以上。 2）冶炼熔池温度高且容易控制，满足冶炼不同钢种的要求。 3）电热转换时，输入熔池的功率容易调节，因而容易实现熔池加热制度自动化，操作方便。 4）电弧炉炼钢可以消化废钢，是一种铁资源回收再利用的过程，也是一项处理污染的环保技术，它相当于是钢铁工业和社会废钢的回收工具。
电弧炉冶炼作业指导书 电弧炉炼钢力求时间短、质量高、耗电少、充分利用原材料的合金元素和降低辅助的消耗，以达到冶炼出高质量、低消耗的合格钢水。 一、原材料的准备 1.1原材料应少锈、少砂，防止雨水淋湿，入炉料不得含有有色金属及爆炸物。 1.2 废钢应避免油污。对于空心物（管、盒和罐）应仔细检查出来，经开口处理后方可使用。 1.3在冶炼每一炉钢前，冶炼班应将配料单送给选料操作工，以便按炉配料，并送往炉前。 1.4入炉的铁合金必须附有成分单，成批进公司的金属料应进行主要元素的分析，并附有成分单。合金废钢应另加分类保管，并标出合金钢牌号。 1.5入炉的石灰与萤石以及所有附加材料应是干净和烘烤过的。石灰水分每天分析一次，水分不得大于1%，粉末状石灰严禁入炉。 二、补炉 2.1保证补炉质量，以利于补炉材料能与原炉衬紧密地烧结，热补时强调高温、快速、薄补炉。先补出钢口和炉两侧，再补渣线，厚度25~30mm为宜。 2.2 应由专人负责准备足够数量的铁耙等扒补炉工具。出钢后应迅速清除炉门坎上的残渣和残钢。如炉门坎烧结较好而又干净，在不影响补炉操作时可不必除掉。
2.3 补炉材料和粘结剂应由专人准备。力求数量足，补炉材料不得附有其它杂物。根据公司的实际情况，补炉材料：70~80% 1~3mm和20~30% 0~1mm镁砂粉及比重1.1~1.3g/cm3MgCl2≥30%的卤水，比例为镁砂：卤水≈8~10：1；也可用镁砂7~8%沥青焦油代替卤水镁砂进行补炉。 2.4 出钢后炉子复位后应迅速扒除残渣残钢，随即投补损坏严重的地方。一般先补炉门两侧和炉门坎下的炉坡，当炉温很高，难以观察炉体损坏情况时，应根据上一炉出钢的炉体情况分析判断，立即向损坏严重处投补，然后补出钢口两侧。 2.5 若出钢口堤坡处浸蚀严重时，可用耙子推挡进行阶梯修补，并保证有良好的烧结。 2.6 评定烧结好与坏，即看新补的材料和原有炉衬一样发红时，证明烧结良好。 2.7 若需补得厚些，则应通电进行烧结。 2.8 扒补炉过程中所决定的重大事项及炉体情况应作记录。 三、配料 氧化法冶炼配料原则： 3.1 炉料配比：冒口用量不得超过40%；钢屑用量≤20%；炼钢生铁配加量不得超过15%。 3.2 配料应达到熔毕时，碳应高于规格下限的0.3~0.4%，若采用吹氧助熔，碳应高于规格下限0.5%，炉料中的磷、硫应≤0.06%。 3.3 炉料块度配比采用20~40%的大料，≥35%的中料，≤45%的小
电炉炼钢配料工艺规程 电炉炼钢用原材料的好坏，直接影响到炼钢生产的全过程和钢的质量、产量、消耗等技术经济指标。因此，炼钢用原材料都必须符合相应的国家、部或厂订技术标准。 1钢铁料 1．1钢铁料是电炉钢生产的最基本原料，包括：生铁、重型废钢（外厂切头、报废钢锭、钢坯、余水等）、中型废钢、轻薄料等。对钢铁料的基本要求是：成分准确、块度合适、不允许有混有易爆炸物、密封容器、有毒物和铜、铅、锌、锡等有色金属。铁料中的油污要烧掉、泥砂杂物等要清除。因此要求：严格验收、分选、分类保管。 1．2块度：重型废钢要求不大于1000×500×500mm，最大质量不大于5000Kg；中型废钢要求不大于800×400×200mm，单重≤500㎏，堆积密度≥0.7t/m3；薄板及切边、钢丝、盘条、钢绳等要求压块、打包、打捆，成型后的铁料密度要大于2t/m3，外型尺寸不大于800×500×400mm；块度不合上述要求的废钢要求进行切割、加工；废铁要求尺寸(长×宽×高)≤800×600×400mm，S、P≤0.15%； 1．3废钢和废铁，碳素废钢和合金废钢要求分开。高硫铁、含S、P比较高的钢巴、高锰废钢等要按种类分开堆放。 1．4返回废钢应按化学成份分类保管。 1.4.1高合金钢切头按钢号分类保管，不许混有泥砂、火砖、油污等； 1.4.2余水钢巴应做成分分析后做标志，避免配料混装； 1.4.3用于配料的报废高合金钢锭必须有化学成份。 1．5生铁应按级别堆放，要求有化学成份分析单，成份及外型尺寸应符合Q/JGGB84（S）-2008要求，单重≤40㎏。 2.配料制度 2.1钢铁料配比 配料工按每炉55-65%废钢、30-40%生铁的比例进行配料，并辅以少量废铁、切头； 2.2料篮装料,装料过程,不得使用钢球砸料。 2.3钢铁料要求：清洁、干燥、无油污,不得混有密封罐等危险品。 2.4每罐料配料顺序：先装入轻薄料、生铁,中间装入重、中型废钢,最后在面上铺上轻薄料；如遇特殊情况需配入超常料时应在一次料中配入或单独吊入。 2.5钢铁料配入量 2.5.1预留钢水量：5～10吨；
炼钢工艺流程 造渣：调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣，以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下，并使吹氧时喷溅和溢渣 的量减至最小。 出渣：电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。如用单渣法冶炼时，氧化末期须扒氧化渣；用双渣法造还原渣时，原来的氧化渣必须彻底放 出，以防回磷等。 熔池搅拌：向金属熔池供应能量，使金属液和熔渣产生运动，以改善冶金反应的动力学条件。熔池搅拌可藉助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。 电炉底吹：通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化，促进冶金反应过程的目的。采用底吹工艺可缩短冶炼时间，降低电耗，改善脱磷、脱硫操作，提高钢中残锰量，提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀，从而改善钢质量，降低成本，提高生产率。 熔化期：炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将 炉料熔化及升温，并造好熔化期的炉渣。 氧化期和脱炭期：普通功率电弧炉炼钢的氧化期，通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷；去除气体及夹杂物；使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度，要求脱碳量大于0.2％左右。随着炉外精炼技术的发展，电弧炉的氧 化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。 精炼期：炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物，经化学反应选入气相或排、浮入渣中，使之从钢液中排除的工艺操作期。 还原期：普通功率电弧炉炼钢操作中，通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。目前高功 率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。 炉外精炼：将炼钢炉（转炉、电炉等）中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程，也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼：炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是：可提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程并降低生产成本。炉外精炼的种类很多，大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同，又可分为钢 包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。 钢液搅拌：炉外精炼过程中对钢液进行的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化，并能促进
电炉冶炼的配料、装料 配料的要求与计算 配料的首要任务是保证冶炼的顺利进行。科学的配料既要准确，又要合理地使用钢铁料，同时还要确保缩短冶炼时间、节约合金材料并降低金属及其他辅助材料的消耗。 一、对配料的基本要求 1、准确配料 配料的准确性包括炉料重量及配料成分两个方面。配料重量不准，容易导致冶炼过程化学成分控制不当或造成铸件浇不足，也可能出现过量而增加消耗。炉料化学成分配得不准，会给冶炼操作带来困难，严重时将使冶炼无法进行。以氧化法冶炼为例，如配碳量过高，会增加矿石用量或延长用氧时间；配碳量过低，熔清后势必进行增碳；如炉料中S、P太高，给炉前操作带来极大困难，不仅延长冶炼时间，而且对炉衬侵蚀严重，有时甚至要终止冶炼。为了杜绝以上情况，配料前掌握有关钢铁料及铁合金的化学成分是十分必要的。 2、钢铁料的使用原则 钢铁料的使用原则主要考虑冶炼方法、装料方法、钢种的化学成分以及产品对质量的要求等。此外，在配料时，还应预先掌握好钢铁的块度和单位体积重量。一般炉料中应配入大块料30~40%、中块料40~50%、小块料或轻薄料15~25%。
二、配料计算公式 1、装入量=出钢量 / 钢铁综合收得率 2、配料量=装入量—铁合金总量—矿石进铁量—余钢回炉量 3、铁矿石进铁量=铁矿石加入量×含铁量×铁的收入率 矿石加入量一般按出钢量的4%计算，矿石含铁量为55%，铁的收得率按80%回收，炉料总的综合收得率波动于92~96%，一般按94%计算。 装料方法及要求 一、装料方法 电炉炼钢最常见的是冷装料，按其入炉方式不同分为人工装料和机械装料。人工装料多用于公称容量小于3t的电炉，缺点是装料时间长、生产率低、劳动强度大。料筐顶装料是目前最理想的装料方法，速度快、热损失小，且炉料可事先提前装好，布料合理。 二、对装料的要求 为了缩短时间，保证合金元素的收得率，降低电耗和提高炉衬的使用寿命，装料时要求做到：准确无误、装得致密、布料合理及快速入炉。 装料前，配料工要认真按计划炉号、钢种的要求配料，依据不同钢种工艺的要求，认真分析计算，准确配料。因此在装料前需核定所需配入的钢铁料的组成、合金成分，还要校核计量仪器，
1.炼钢工艺 1.1概述 某钢铁厂决定新建年产60万t铸坯的电炉炼钢厂。 新建电炉炼钢厂设有一座80t交流电弧炉、一座80tLF钢包精炼炉、一台R6m4机4流方坯连铸机。年产合格钢水61.86万t，年产合格铸坯60万t，经由辊道热送至轧钢车间作后续处理。 1.2生产规模及产品方案 1.2.1生产规模 新建电炉炼钢厂生产规模年产钢水61.86万t，连铸坯60万t。 电炉原料条件：100%废钢 1.2.2产品方案 铸坯断面：150mm×150mm。 定尺：6～12m。 主要生产钢种为低合金钢。 1.3钢水冶炼路线 电炉车间主要工艺设备如下： 1座80t电炉； 1座80tLF钢包精炼炉； 1座R6m4机4流连铸机。 由此确定的主要冶炼路线如下： 电炉→LF钢包精炼炉→连铸。 1.4主要原料及辅料供应
1.4.1 废钢 炼钢车间年需废钢：69.278万t。 1.4.2 辅助原料 （1）铁合金 炼钢车间年需铁合金0.866万t（含LF钢包精炼炉），常用的铁合金有硅铁、锰铁、硅锰合金、铝等，块度5~40mm。 （2）石灰 炼钢车间年需石灰37116 t。 （3）白云石 炼钢车间年需白云石0.309万t。 （4）萤石 萤石年需量3093 t。 （5）耐火材料 炼钢车间年需各种耐火材料（电炉、钢水罐、LF炉、连铸）0.835万t。 （6）合成渣 炼钢车间年需合成渣12372 t。 （7）电极 炼钢车间年需电极1237 t。 （8）铝丝和Si－Ca线 炼钢车间年需铝丝和Si－Ca线分别为247.44t和927.9t。 1.5金属物料平衡 电炉车间金属平衡图见图1-1。
图1-1 电炉车间金属平衡图（单位：×104t） 1.6工艺流程 1.6.1 炼钢工艺流程见图1-2
电弧炉炼钢的原理和工艺的详细过程 最佳答案 工艺一般都是老三期干法可分为熔化期氧化期还原期 原理：电炉练刚．电炉练钢是利用电能来作热源进行冶炼． 常用的电路有电弧炉和感应炉两种，而电弧炉练钢占电炉练钢产量的决大部分．一般所说电炉就是指电弧炉． 电炉可全部用废钢做为金属原料，可冶炼力学性能和化学成分要求严格的钢，如特殊工具钢，航空用钢和不锈刚等． 电炉按所有的炉衬分为酸性和碱性两种．目前主要用碱性电炉，这种炉子可以有效地祛除钢中的硫，这是其他练钢方法所及的．随着世界钢铁生产的发展，电炉钢的比例不断提高，目前占世界钢产量的30％左右，尤其以电路－连铸－连扎为特点的电炉短流程工艺的确立，使电炉钢得到了很大的发展．世界上近年来发展的新型电炉主要有超功率电炉，直流电路，双壳电炉，坚炉电炉
等．随着炉外精练工艺的发展，电炉作为初练炉的功能更加突出．电炉－精练炉的联合超作，使电炉的冶炼周期大大缩短，有生产节奏转炉化的趋势，生产效率大大提高．（累啊～～本人就是电炉练钢的本质料全部来源书） 电弧炉熔炼 （1）电弧炉构造及工作原理 电弧炉熔炼是利用石墨电极与铁料（铁液）之间产生电弧所发生的热量来熔化铁料和使铁液进行过热的。生产上普遍使用的是三相电弧炉，其炉体部分的构造示于图1。在电弧炉熔炼过程中，当铁料熔清后，进一步地提高温度及调整化学成分的冶炼操作是在熔渣覆盖铁液的条件下进行。电弧炉依照炉渣和炉衬耐火材料的性质而分为酸性和碱性两种。碱性电弧炉具有脱硫和脱磷的能力。 （2）弧炉熔炼的优缺点及其应用
电弧炉熔炼的优点是熔化固体炉料的 能力强，而且铁液是在熔渣覆盖条件下进行过热和调整化学成分的，故在一定程度上能避免铁液吸气和元素的氧化。这为熔炼低碳铸铁和合金铸铁创造了良好的条件。电弧炉的缺点是耗电能多，从熔化的角度看不如冲天炉经济，故铸铁生产上常采用冲天一电弧炉双联法熔炼。由于碱性电弧炉衬耐急冷急热性差，在间歇式熔炼条件下，炉衬寿命短，导致熔炼成本高，故多采用酸性电弧炉与冲天炉相配合。 图三相电弧炉体剖面简图
连续加料型电炉和中频炉的比较 （李勇） 1、电炉概述 电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子的统称，按电能转换成热能方式的差异，电炉可分为电渣重熔炉、感应熔炼炉、电子束炉、等离子炉以及电弧炉，世界上电炉钢产量的95%以上都是由电弧炉生产的，因此电炉炼钢主要指电弧炉。电渣重熔炉、电子束炉、等离子炉主要用于生产特钢，不适合生产碳钢及合金结构钢。感应熔炼炉（中频感应熔炼炉用于炼钢）及电弧炉均适合生产碳钢及合金结构钢。 2、中频感应熔炼炉(以下简称中频炉)及电弧炉对比分析 一、生产工艺比较 （1）电弧炉生产可进行吹氧操作，配料时可配入生铁、铸铁件等含碳（C）较高的钢铁料，吹氧脱碳过程中生成的CO气泡相对于钢中的[H]、[N]是真空室，有利于钢中[H]、[N]向CO气泡中扩散并排出，具有脱碳[C]、去气功能； （2）吹氧及加入石灰造渣可进行脱磷[P]工作，具备脱[P]功能； （3）吹氧氧化钢中的[Si]、[Mn]、[Cr]，可避免这些元素超标造成的化学废品； （4）LF炉吹氩搅拌可去除钢水中的非金属夹杂物，具有去夹杂功能； （5）LF炉操作过程中，向钢中加入合金及强脱氧材料，具有脱氧[O]、调整成分功能； （6）LF加石灰，具备脱硫[S]功能；
（7）LF送电升温，具备调整温度功能； （8）中频炉因不具备吹氧脱[C]、造渣脱[P]及氧化钢中的过量的[Si]、[Mn]、[Cr]元素的条件，因此控制不了初炼钢水中的[C]、[P]、[Si]、[Mn]、[Cr]等易氧化元素； 综上所述，电弧炉+LF炉生产工艺具有脱[C]、脱[P]、脱[O]、脱[S]；调整温度、成分；去气、去夹杂功能，而中频炉+LF只具备增加成分、脱[S]、脱[O]、去气(LF炉吹氩去气效果较差)、去夹杂及调整温度功能，中频炉只能算是化钢炉。 二、生产规模比较 额定容量60MVA、70t偏心底出钢超高功率节能型电弧炉平均冶炼时间可缩短至40分钟，年产钢量可达到80万吨，而同等容量的中频炉冶炼时间为60分钟,年产钢量为53万吨，中频炉产量仅为电炉的67%。 三、质量和品种比较 （1）因电炉+LF炉和中频炉+LF生产工艺不同，质量优于中频炉，可生产轴承钢、油井管、高质量弹簧钢等特钢，而中频炉只能生产质量要求不高的常用的碳素结构钢； （2）电炉+LF炉成分容易控制，品种命中率可达到99.5%以上，而中频炉[C]、[P]及合金元素配料高时不能调整，品种命中率低下。 （3）和连铸配匹 电炉+LF炉可和连铸一对一匹配，生产节奏容易控制，中频炉因冶炼时间长和连铸难以一对一匹配。 四、生产成本比较
( 操作规程 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 电弧炉炼钢工安全操作规程(新 版) Safety operating procedures refer to documents describing all aspects of work steps and operating procedures that comply with production safety laws and regulations.
电弧炉炼钢工安全操作规程(新版) 1．应将电炉前各种材料，工具放到指定地点。 2．电炉送电前，应检查所属机械、电器、水冷、液压(或气压)、除尘装置，使其符合安全规定。 3．当出钢坑和炉前出渣坑中有水，炉底过深，炉壁损坏超过规定时，不得送电炼钢。 4．炉料要有专人负责检查。严禁将易爆物，密封容器及水、雪块或带水的炉料装入，以防爆炸。 5．当停炉超过24小时，应检查炉膛情况。发现炉内潮湿或者有水，应设法进行烘烤，干燥后方可装料熔炼。 6．需要二次装料时，在装料前必须把炉门坎垫高，垫牢，以防钢水跑出。炉料高出炉壳需要吊车压料时，要有专人指挥，并遵守挂钩工安全操作规程。
7．吹氧前：①应检查好阀门，压力表，氧管(带)，②卡头要把好，卡紧。 8．吹氧时：①要有专人看管阀门和仪表，并互相配合好，②操作时严禁将手放在卡子上，以防回火伤人，③氧气压力应保持0．6～0．8兆帕，吹氧熔化合金时，也不要超过1.2兆帕。 9．加矿石或吹氧氧化时，不得过猛过急，以防大沸腾跑钢伤人。自动流渣时，严禁使用潮湿材料掩压，以防爆炸。 10．捅料、揽拌，扒渣时，炉门坎必须加横杠，并使其接地，以防触电。 11．样勺、样模，拨样板等要经常保持干燥，剩余钢水要倒在干燥的地方，以防钢花伤人。 12．严禁带负荷停电，也不得两相送电。送电时，不得有人在炉顶操作。接放电极时，必须和配电员联系好，先停电，后操作。操作者严禁站在炉盖上。 13．调换电极时，要先将电源切断。通电时要检查电压是否合乎要求，通电后电流不得超过规定数值。
感应炉炼钢配料的计算 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
感应电炉炼钢配料的计算 感应电炉炼钢，多半采用不氧化法熔炼，配料计算多参照电弧炉不氧化法配料计算方法进行。经过探索，对感应电炉炼钢配料和调正计算进行总结，应用于生产，取得一定效果。 1 配料计算 1.1配料注意事项 （1）根据铸钢牌号和性能要求，确定合理的控制值。 （2）根据炉料质量和炉子实际情况，合理的确定回收率。通常各元素的回收率见表1。 （3）主要金属炉料化学成分必须明确，回炉料只知道牌号时，各元素均按照中上限计算。 （4）含C量按中限配入，炉料中的C不计烧损。 （5）硫磷含量控制：碱性炉熔炼，S、P含量不大于标准规定值；酸性炉熔炼，S、P含量应比标准规定值低%～%。 表1 中频炉炼钢元素回收率
1.2配料计算步骤 为了简化运算，以炉料问题代替钢液量。 （1）计算铁合金加入量 铁合金加入量(%)=炉料总量(KG)×控制值(%)÷回收率(%)?回炉料含该元素量(KG) 铁合金中该元素含量(%) 低合金钢：铁合金加入量(KG) =出钢量(KG)×(控制成分%?炉内钢液元素含量%)铁合金中元素含量%×收得率% 单元高合金钢:铁合金加入量(KG) =炉内钢液量(KG)×(控制成分%?炉内钢液元素%) (铁合金成分%?控制成分%)×收得率 （2）计算碳素废钢（或原料纯铁）预加量 碳素废钢预加量（KG） =炉料总量（KG）―回炉料重量（KG）―铁合金总量（KG）（3）核算炉料中C、Si、Mn平均含量 平均含量(%)=∑各种炉料重量(KG)×元素含量(%) 炉料总量(KG) ×100%
碱性电弧炉炼钢工艺流程 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。
前言 电炉炼钢主要是指电弧炉炼钢，是目前国内外生产特殊钢的主要方法。 目前，世界上90%以上的电炉钢是电弧炉生产的，还有少量电炉钢是由感应炉、电渣炉等生产的。通常所说的电弧炉，是指碱性电弧炉。 电弧炉主要是利用电极与炉料之间放电产生电弧发出的热量来炼钢。其优点是： （1）热效率高，废气带走的热量相对较少，其热效率可达65%以上。 （2）温度高，电弧区温度高达3000℃以上，可以快速熔化各种炉料。 （3）温度容易调整和控制，可以满足冶炼不同钢种的要求。 （4）炉内气氛可以控制，可去磷、硫，还可脱氧。 （5）设备简单，占地少，投资省。 第一节冶炼方法的分类 根据炉料的入炉状态分，有热装和冷装两种。根据冶炼过程中用氧与不用氧来分，有氧化法和不氧化法。氧化法多采用双渣冶炼，但也有采用单渣冶炼的，如电炉钢的快速冶炼，而不氧化法均采用单渣冶炼。此外，还有返回吹氧法。根据氧化期供氧方式的不同，有矿石氧化法、氧气氧化法和矿、氧综合氧化法及氩氧混吹法。 冶炼方法的确定主要取决于炉料组成以及对成品钢的质量要求，下面我们扼要介绍几种冶炼方法： (1)氧化法。 (2)不氧化法。 (3)返回吹氧法。 (4)氩氧混吹法。 第二节配料 配料的首要任务是保证冶炼的顺利进行。科学的配料既要准确，又要合理地使用钢铁料，同时还要确保缩短冶炼时间、节约合金材料并降低金属及其他辅助材料的消耗。 一、对配料的基本要求 1．准确配料 一般是根据冶炼的钢种、设备条件、现有的原材料和不同的冶炼方法进行配料。以氧化法冶炼为例，如配碳量过高，会增加矿石用量或延长用氧时间；配碳量过低，熔清后势必进行增碳；配入不氧化元素的含量如果高于冶炼钢种的规格，需加入其他金属料撤掉多余的含量或进行改钢处理，既延长了冶炼时间，降低了炉衬的使用寿命，增加了各种原材料的消耗，又影响钢的质量，如果配得过高而又无其他钢种可更改时，只有终止冶炼。 2．钢铁料的使用原则 钢铁料的使用原则主要应考虑冶炼方法、装料方法、钢种的化学成分以及产品对质量的要求等。根据冶炼方法的不同特点使用钢铁料，钢铁料的化学成分必须符合冶炼钢种的需要。氧化法有较好的脱磷、去气、除夹杂的能力，应多使用普通的粗料；返吹法和不氧化法因脱磷、去气、除夹杂能力不强，但能回收贵重的合金元素，所以应尽量使用优质的返回精料。 一般炉料中应配入大块料30％～40％、中块料40％～50％、小块料或轻薄铁15％～25％。当然，料源不好或采用炉外精炼时，轻薄杂铁也可多配。 表l2-1常见钢种的密度系数