碱性电弧炉炼钢工艺流程

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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50〜100mm,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 100mm,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+Ca0=Ca0?P05+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1550C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0.01%〜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 C。

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