中频冶炼工艺学习资料一.原材料1.废钢：一是厂内的返回废料，二是外来废料如废模、轧辊等。
（1）对废钢要求：1）废钢表面应清洁少锈；2）废钢中不得混有铝、锡、砷、锌、铜等有色金属；3）废钢中不得混有密封容器、易燃物、爆炸物和有毒物；4）废钢化学成分应明确，S、P含量不宜过高；5）废钢外形尺寸不能过大。
（2）对废钢管理：1）须按来源、化学成分、大小分类堆放，并作相应标记；2）废钢中的密封容器，爆炸物、有毒物和泥砂等应予以清除和处理；3）对大块料进行分割处理。
2.合金材料（1）硅铁（Si--Fe）：用于合金化，以增Si，也可作脱氧剂使用。
Si—Fe多为含Si 45%和75%的两种。
45%（中硅）Si—Fe比75%（高硅）Si—Fe价格低，在满足钢种质量要求的情况下，尽量使用中硅，但研究所常用约75%的高硅铁。
含Si在50%--60%左右的Si—Fe极易粉化，并放出有害气体，一般都禁止使用这种中间成分的Si—Fe。
硅铁含氢量高，须烤红后使用，烘烤工艺为500℃烘烤约4小时，烘烤完后将其放于干燥处保存，超过一周未用的应重新烘烤。
（2）锰铁（Mn--Fe）：用于合金化，也可作脱氧剂。
根据含碳量可分为低碳、中碳、高碳锰三种，含Mn量均在50%--80%之间。
Mn—Fe含碳量越低，P就越低，价格也就越贵，因此冶炼时尽量用高碳锰。
锰铁烘烤工艺Si—Fe烘烤工艺。
除一般锰铁外，也有使用电解锰。
（3）铬铁（Cr--Fe）：用于合金化，调整合金含量。
根据含碳量多少可分高碳Cr、低碳Cr等。
除金属铬外，Cr—Fe中Cr含量都在50%--65%之间，研究所使用的约为63%。
Cr—Fe的价格随C含量的降低而急剧升高。
铬铁的烘烤工艺为700—750℃烘烤不少于3小时，烘烤完同样放于干燥处保存。
（4）钨铁（W--Fe）：用于合金化。
W—Fe含W量在65%以上。
W—Fe熔点高，密度大，在还原期补加时应尽早加入。
W—Fe需经烘烤后使用，烘烤工艺同Cr—Fe.(5)钼铁（Mo--Fe）：Mo—Fe含Mo量在55%--65%之间。
Mo—Fe熔点高，表面易生锈，需经烘烤后使用，烘烤工艺同Cr—Fe烘烤工艺。
（6）钒铁（V—Fe）：V—Fe含V量在45%--55%之间。
V—Fe使用前的烘烤工艺同Si—Fe烘烤工艺。
（7）镍（Ni）：镍含量约99%。
Ni中含H量很高，还原期补加的Ni需经高温烘烤，烘烤工艺同Cr—Fe。
3.造渣材料（1）石灰：碱性炉炼钢的主要造渣材料。
石灰极易受潮变成粉末，因此要注意防潮，用前应经烘烤，还原期用的石灰要在600℃高温下烘烤2小时以上。
无特殊手段时，不允许使用石灰粉末，因为其极易吸水，影响钢的质量。
中频冶炼一般不用石灰石和没烧透的石灰，因为石灰石分解是吸热反应，会降低钢液温度，增加电力消耗，且不能及时造渣，对冶炼不利。
（2）萤石（CaF2）:由萤石矿直接开采出来。
主要作用是稀释炉渣，它能降低炉渣的熔点，提高炉渣的流动性而不降低炉渣的碱度。
此外，萤石能与硫生成挥发性的化合物，因此它具有脱硫作用。
但萤石稀释炉渣的作用持续时间不长随氟的挥发而逐渐消失。
萤石的用量要适当，用量过多，渣子过稀会严重侵蚀炉衬。
4．氧化剂（1）氧化铁皮：锻钢和轧钢过程中剥落下来的碎片和粉末。
氧化铁皮主要用来调整炉渣的化学成分，提高炉渣的FeO含量，改善炉渣的流动性，提高炉渣的脱磷能力。
氧化铁皮Fe含量高，杂质少，但粘附的油分和水分多，因此使用前须在500℃以上的高温下烘烤4h以上。
5.脱氧剂（1）工业铝锭作为沉淀脱氧剂的Al，在使用前应根据炉子容量不用，锯成质量不一的Al块可用于预脱氧和终脱氧。
（2）硅钙合金一种强烈的脱氧剂，并且还可脱硫。
硅钙合金在潮湿空气中易吸水粉化，应注意防潮。
（3）碳粉：主要是扩散脱氧，由于脱氧产物（CO）是气体，不玷污钢液。
炭粉也是增碳剂。
（4）硅铁粉用含Si75%的Si—Fe磨制而成，这样密度小，含Si高，有利于扩散脱氧。
（5）Si—Ca粉一种优良的脱氧剂，它的密度小，故钢液不易增硅。
二.配料与装料1.配料（1）配料时注意事项：1）必须正确地进行配料计算和准确地称量炉料装入量；2）炉料的大小要按比例搭配，以达到好状、快装、快化的目的；3）各类炉料应根据钢的质量要求和冶炼方法搭配使用；4）配料成分应符合工艺要求；5）炉料装入量必须保证钢锭能注满，每炉钢有规定的注余钢水，防止短锭或余钢过多。
（2）配料要求：根据冶炼方法不同，可以分为氧化法配料、返回吹氧法配料和不氧化法配料。
在研究所采用的是不氧化法配料。
不氧化法冶炼时，炉料应由清洁少锈、干燥的本钢种返回料、类似本钢种的返回料、碳素废钢及切头等组成。
炉料中P应确保比成品规格低0.005%以上；碳比成品规格低0.03%--0.06%；配入合金元素应接近成品规格的中下限。
通常炉料的综合收得率按98%计算。
（3）配料计算第一步：确定出钢量：出钢量=(钢锭单重×钢锭支数+注余重量)其中注余重量约为出钢量的0.5%--1.0%（炉容量小可取上限）第二步：计算炉料装入量：炉料装入量=出钢量/钢铁料综合收得率-∑添加铁合金量添加铁合金量=出钢量×（控制含量-炉内含量）/（铁合金成分×收得率）第三步：算出各种炉料的配入量各种炉料配入量= 装入量×各种料的配比[例]H13钢化学成分为C：0.32—0.45% ；Si：0.80—1.20%；Mn：0.20—0.50%；Cr：4.75---5.50%；Mo：1.10—1.75%；V：0.80—1.2%,现考虑用切头（C%≈0.20%，Mn%≈0.5%）加合金要配750Kg的中频锭，高碳铬含C%=8%，Cr%=58%，低碳铬含C%=0.18%，Cr%=63%（具体合金成分以买回的合金为准），计算如下：总装入量=出钢量/钢铁炉料综合收得率=750kg～754kg/98%≈765kg～770kgH13的控制成分：C%=0.4，Si%=0.9%，Mn%=0.4，Cr%=5.0%，Mo%=1.15%，V%=0.85%合金加入量=总装入量×（控制含量-炉内含量）/（铁合金成分×收得率）高碳铬加入量=770×（0.4%-0.2%）/（8%×80%）≈24KG低碳铬加入量=（770×5.0%-24×61%）/（60%×95%）≈42KGSi铁加入量=770×（0.9%-0）/（73%×95%）≈10KG钼铁加入量=770×（1.15%-0）/（63%×98%）≈14KG钒铁加入量=770×（0.85%-0）/（55%×98%）≈12KG切头加入量=770-24-42-10-14-12=668KG通过计算知炉料组成为：切头668kg，硅铁10kg，高碳铬26.6kg，低碳铬37.4kg，钼铁14kg，钒铁12kg。
2.装料（1）装料方法：采用人工装料及天车辅助方式。
（２）布料顺序：为了使炉内料密实，装料时必须把大、中、小料合理搭配。
一般小料占１５％――２０％，中料占４０％――５０％，大料占４０％。
其中底部装小料，用量为小料总量的一半，然后在中心区装入全部大料，在大料之间填充小料，中型料装在大料的上面及四周。
而炉底则事先铺一层石灰，用量约为出钢量的3%.总之布料应做到：下致密、上疏松。
三.熔化期1.通电前应确保设备正常，正常则可通电熔化，在熔化过程中可相应添加炉料。
2.炉料熔化时的物化反应1）元素的挥发与氧化炉料熔化时会产生金属元素的挥发和氧化。
对不氧化或基本不氧化元素主要是挥发损失，对易氧化元素主要是氧化损失。
熔化期元素的氧化是不可避免的，因为炉内存在着氧。
元素的氧化损失量与元素和氧的亲和力大小有关，通常Al、Si等易氧化元素几乎全部被氧化。
在1530℃以下时，Si同氧的亲和力大于碳同氧的亲和力，所以首先氧化Si元素。
2）钢液吸气熔化期钢液要吸收气体，因为气体在钢中的溶解度随温度的升高而增加，为减少钢液的吸气量，应该尽早造好熔化渣。
3.缩短熔化期的途径熔化期的主要问题是时间长、耗电多。
为了加速炉料熔化，必须尽量减少热损失，可采用以下方法：１）快速补炉和合理装料出钢后高温炉体散热很快，为减少热量损失，出钢后炉前操作要分秒必争，补炉时应迅速。
废料在炉内的合理布置是保证炉料快速熔化的重要条件。
２）炉料预热炉料预热主要是提高入炉炉料的温度，从而使所需要的能量减少。
有资料表明炉料预热温度在500℃时，可节省能量1/4，而温度在600-700℃时可节省1/3，这意味着变压器输入功率不变，熔化期将按相应比例缩短，可根据实际情况决定。
4.熔化期造渣及去磷（1）熔化期提前造渣的作用有：①：能覆盖钢液，防止热量损失，保持温度；②：防止钢液吸收气体，聚集吸收废钢材料表面带入的杂质；③：有利于脱除钢中的P等。
（2）炉渣成分对渣况的影响①渣中FeO和MnO都能使石灰的溶解度增加，但FeO的影响比MnO的大。
②渣中SiO2含量增加，使炉料渣碱度降低，石灰的溶解速度增加。
但当其含量超过约２５％时，石灰的溶解速度反而下降。
③萤石中的主要成分CaF2 与渣中ＣaＯ作用可形成熔点为1635K的共晶体，直接促进石灰的熔化，萤石能量显著地降低2ＣaＯ·SiO2 的熔点，使炉渣在高碱度下有较低的熔点，并可以降低炉渣的粘度。
因此萤石化渣速度迅速，并且不降低碱度，但是其化渣作用持续时间不长，用量增加对炉龄不利。
④渣中MgO和MnO虽然也是碱性氧化物，但其生成的磷酸镁和磷酸锰远不如磷酸钙稳定。
特别是MnO会显著地降低炉渣的流动性。
判断氧化渣好坏的标准：用铁棒蘸渣待冷凝后进行观察，符合要求的氧化渣一般为黑色，在空气中不会自行破裂。
前期渣有光泽，断面疏松，后期渣断面颜色近于棕色。
如果断面光滑、易裂，说明炉渣碱度低，如果呈玻璃状，说明是酸性渣；如果炉渣呈黄绿色，说明渣中有氧化铬存在。
（3）熔化期炉渣控制及去P熔化期炉渣量只需总钢量的2％－3%即可，渣量过多，会使熔化期有用能量消耗增加。
从脱磷的要求考虑，熔化渣必须具有一定的氧化性、碱度和渣量。
炉渣过粘使钢渣反应减慢，对去P极为不利。
炉渣过稀则侵蚀炉衬厉害，这两种情况都要避免。
影响炉渣流动性的因素主要是温度和炉渣成分。
炉渣的流动性随温度的升高而增加。
在碱性渣中，提高CaO、MgO、Cr2O3等含量时，会使炉渣流动性变坏，而适当增加CaF2 、Al2O3、SiO2、FeO 等含量时，炉渣流动性会变好。
调整炉渣流动性常用的材料是萤石，但应适量使用。
因为萤石虽有稀释炉渣作用，但也严重侵蚀炉衬而使渣量中ＭgＯ含量增加，如果使用不当，流动性会重新变坏。
