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〕废钢外表应清洁少锈； 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—Feo硅铁含氢量高，须烤红后使用，烘烤工艺为500°C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—750C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，在复原期补加 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，外表易生锈，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，复原期补加的Ni需经高温烘烤，烘烤工艺同Cr—Fe3. 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 复原期用的石灰要在600C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°C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，以到达好状、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X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-工添加铁合金量添加铁合金量=出钢量X〔控制含量-炉内含量〕/〔铁合金成分X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X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X〔控制含量-炉内含量〕/〔铁合金成分X收得率〕 高碳铬加入量=770X〔0.4%-0.2%〕/〔8%X80%〕~24KG低碳铬加入量=〔770X5.0%-24X61%〕/〔60%X95%〕~42KGSi 铁加入量=770X〔0.9%-0〕/〔73%X95%〕~10KG钼铁加入量=770X〔1.15%-0〕/〔63%X98%〕~14KG钒铁加入量=770X〔0.85%-0〕/〔55%X98%〕~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% — —2 0%，中料占4 0% — —5 0%，大料占4 0%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防止的，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°C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说明炉料预热温度在 500C时，可节省能量1/4,而温度在600-700C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，聚集吸收废钢材料外表带入的杂质；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2 5%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Ca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2Ca0・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Mn0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，这两种情况都要防止 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、CrO等含量时，会使炉渣流动性变坏，而适当增加CaF、Al 0、SiO、FeO等含量时， 23 2 23 2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。
熔化期要脱磷，从脱磷反应的热力学条件知，在较低的温度条件下，造具有一定碱度的、流动性 良好的氧化性炉渣，可以有效地脱磷熔化期钢水温度较低〔约1500°C〜1550°C〕，所以能否较好地 脱磷关键在于造好熔化渣为使脱P彻底，使已被氧化的P不大量返回钢液，就需要向炉渣中加入强碱性氧化物C aO〔石 灰〕，使P O和CaO生成稳定的磷酸钙，从而提高炉渣氧化脱P能力在炉料熔清后扒去大部分炉渣，造新渣进入复原期四．复原期1.主要任务有： 〔1〕脱氧使钢液中深解的氧含量下降到0.002%〜0.003%的水平，同时要减少脱氧产物对钢液的 玷污程度〔2〕脱So保证成品钢的S量小于规格要求〔3〕控制化学成分〔4〕调整温度确保冶炼正常进行并有良好的浇铸温度2•脱氧炉料溶清后至复原期，钢液氧化性较强无论是生产钢锭还是铸造件，钢中氧含量高对钢的加工 性能及产品质量。