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1、碱性电弧炉炼钢常识一、 电弧炉耐火材料和炉衬：耐火材料是所有工业用炉不可缺少的材料，冶金工业用量占耐材生产量的70%左右。但目前尚无一种耐火材料的性能能够完全满足使用的要求，即使同一种材料，在不同的使用条件下，所表现出的性能也不同。为了合理使用耐火材料，必须了解它的性能和工作条件。（一） 耐火材料的主要性能指标：1、耐火度、热稳定性、抗渣性、体积稳定性、荷重软化温度、体积密度、真比重、显气孔率、真气孔率、常温耐压强度等，除上述指标外，还有导热性、导电性、可塑性、透气性和吸水率等重要指标。另外，外观检验一般制品的尺寸公差不得超过3%（二） 耐火材料的分类：按耐火度分普通耐火材料、（1580-17
2、70）高级（1770-2000）、特级（2000-3000）、超特级（3000以上）。按化学性质分：酸性耐火材料：石英（硅石）、硅砖；半酸性：半硅砖；中性：铬砖、粘土砖、高铝砖、粘土质耐火泥。碱性耐火材料：镁砖、铬镁砖、铝镁砖、白云石砖、镁砂、白云石及镁质耐火泥。二 、电炉用耐火材料（一） 对耐火材料的一般要求：高耐火度（电弧温度4000-6000）炼钢温度（15001750）、高荷重软化温度、热稳定性良好（温度1600下降至900以下）、高耐压强度、低导热性（导热系数小）。气孔率小、密实度高等。如果密实度低，可能气孔率要高，危害很大。气孔率高不但强度达不到，而且膨胀系数大，热稳定性变差。（二
3、） 常用耐火材料：1、镁砂 ： 镁砂是砌筑碱性电弧炉炉衬的主要材料之一，可用来打结炉底、炉坡，可制成镁砂砖，同时又是补炉的主要材料。耐火度2000以上，具有较高的抵抗碱性炉渣的能力，热稳定性差、导热系数大、主要成分为氧化镁87%，二氧化硅小于4%，氧化钙小于5%。二氧化硅高、降低耐火度，氧化钙高则易水解粉化。2、白云石：砌筑酸性电弧炉炉衬的主要耐火材料，由白云石矿（MgCa（CO3）2）高温培烧而成，主要成分为氧化镁与氧化钙，氧化镁大于35%、氧化钙52-58%，氧化铁加氧化铝2-3%二氧化硅08%，耐火度2000以上，具有抗渣力强、热稳定性好等优点，但易吸水粉化。3、石英砂。也是酸性电炉的主
4、要材料，纯的为水晶透明体，含少量杂质为白色，二氧化硅96-98.5%，氧化铁1%，三氧化二铝1.3%。（三） 粘结剂：1、沥青 高温（200度）下碳化后留下的固定碳起骨架作用，可以提高镁砂、白云石的耐火度及热稳定性。2、焦油 主要用于打结炉衬及制镁碳砖。3、卤水 成分氯化镁，作用：拌耐火泥及打结无碳炉衬时作镁砂的粘结剂。4、水玻璃 硅酸钠或泡花碱，用来拌耐火泥及打结酸性炉衬时作石英砂的粘结剂。三、 合金材料：1、硅铁。用作合金化，同时也用作脱氧剂，一般含量为45%，75%两种。2、锰铁：用于合金化及脱氧剂，分为高、中、低碳三种，含量50-80%。在冶炼特殊合金和超低碳不锈钢时用到电解锰和金属锰
5、。3、铬铁：根据碳含量分为碳素、中碳、低碳、微碳及金属铬，含量5065%。4、钨铁 含量65%以上，熔点高、比重大。一般装料时直接装入，在炉坡部位，以防沉底。还原期补加时应尽早加入，块度不大于80毫米。5、钼铁 、含量55-60%熔点较高、块度不宜过大，一般熔清后加入。6、钒铁：含量40%左右、含磷量较高，炼高钒钢时，应特别注意钢中磷的含量。7、钛铁：含量25%以上，除用于合金化外，也用来固定钢中的氮和获得细晶粒的钢。比重小、以块状加入。8、硼铁：含量5%和10%两种，钢中加入微量硼可以显著提高钢的淬透性，改善钢的机械性能。但过量时引起硼脆。9、镍；用于不锈钢、高温合金、精密合金及高级优质结构
6、钢的合金化，镍和钴的总量不低于99.5%，其中钴小于0.5%。含氢量很高，还原期补加量大时，需经长时间高温烘烤。10、铝；既是合金材料又是脱氧剂，用于沉淀脱氧，含量98%以上。11、铌铁；一般成分为铌+钛大于50%，碳小于0.20%，硅10-11%，铝小于7%、钛小于7%，价格高，节约用量。四、 造渣材料和脱氧剂造渣材料：1、石灰、是碱性电弧炉的主要造渣材料，一般成分CaO85%，SIO22%、氧化镁2%、氧化铁+氧化铝3%、硫0.150%、水分0.3%。2、莹石；主要成分氟化钙，主要作用降低石灰的溶解度、稀释炉渣，提高炉渣的流动性而不降低炉渣的碱度。能与硫生成挥发性化和物，具有脱硫能力，用量
7、大会严重侵蚀炉衬。3、硅石；是酸性电炉的主要造渣材料，在碱性电炉上，可以调整炉渣的流动性，但降低碱度，对炉衬有侵蚀性，应控制用量。4、粘土砖；（废火砖块）成分二氧化硅58-70%，氧化铝27-35%氧化铁1、3-2、2%。作用：改善炉渣的流动性，特别是对镁砂渣的稀释作用比莹石好，氧化铝改善炉渣的透气性，对于形成氧化泡沫渣有重要意义，但二氧化硅含量高，降低碱度、不能多用。（三） 氧化剂；1、铁矿石；在冶炼中的主要作用是脱碳、去磷、去气、去夹杂物。主要成分三氧化二铁或四氧化三铁，要求含量高、杂质少，硫磷铜含量低。氧化铁含量大于55%硫磷小于一百。磁铁矿含量高、杂质少，氧化作用强，是电炉理想的氧化剂
8、。2、氧化铁皮；是锻钢或轧钢过程中剥落下的麟片，用来调整炉渣的成分、增加炉渣中的氧化铁含量，提高氧化性，改善炉渣的流动性，提高炉渣的脱磷能力。3、氧气；是电弧炉炼钢重要的氧化剂，可以强化冶炼、降低电耗，吹氧时熔池沸腾，有助于去除钢中夹杂物。吹氧助熔时压力0.30.7MPa，脱碳时压力0.61.2MPa,小炉取下限。一般为0.60.8MPa。氧气水分要低于0.5%，水分超标时要脱除水分后使用。（四） 脱氧剂与增碳剂：（一）脱氧剂；硅铁、锰铁、铝、硅锰合金、硅钙合金、硅锰铝合金等，碳粉、硅铁粉、铝粉、硅钙粉、电石等。1、 硅锰合金、 是一种复合脱氧剂，使用它脱氧时，脱氧产物颗粒大、熔点低、易于上浮
9、，所以钢的质量较好。其关键是硅锰的比值，一般锰硅比值为46时脱氧效果较好。2、 硅钙合金：是一种强烈脱氧剂。还可以脱硫，冶炼不锈钢、高级合金钢、高级优质结构钢及某些特殊合金时使用。3、 硅锰铝合金：一般认为脱氧效果优于硅锰合金，广泛用于高级合金结构钢的冶炼上。成分为硅5-10%，锰20-40%，铝5-10%。4、 碳粉：扩散脱氧剂。脱氧产物一氧化碳，不污染钢液，同时也作为增碳剂使用。粒度0.5-1毫米。5、 电石：成分CaC用作还原期的强脱氧剂，兼有脱硫作用，可以缩短还原时间，强化冶炼。使用粒度10-70毫米。但在冶炼低碳钢时禁止使用，以防增碳。6、 硅铁粉：含硅75%的硅铁研磨而成，用于扩散
10、脱氧。7、 铝粉：脱氧能力强，用于冶炼低碳不锈钢和低碳合金结构钢，提高合金收得率，缩短冶炼时间。8、 硅钙粉：一种优良的脱氧剂，比重小、不易增硅，冶炼高级低碳合金钢和含钛、硼结构钢时使用广泛，常与硅铁粉配合加入。（二）增碳剂：1、电极粉：含碳量高、含硫低、比重大，增碳作用强。2、焦碳，含碳85%、灰分较多，有时含硫较高。3、生铁，硫、磷含量较高，还原期增碳量0.05%以下使用。4、石油焦或焦油：使用时会使炉渣变稠。配料： 氧化法冶炼的配料主要是废钢和生铁（焦碳或石油焦，起配碳作用）。配碳量根据熔化期碳的烧损、氧化期脱碳量和还原期的增碳量来决定。要求熔清后钢液的含碳量高出成品规格0.3-0.4%
11、。因此熔化期吹氧助熔时，配碳量应高出成品规格下限0.65%，但不能过高，否则，延长氧化时间，使钢液过热。硅不人为配入，熔清后硅含量不高于0.8%，过高钢液不易沸腾。硫磷含量越低越好。一般磷小于0.05%、硫小于0.08%。配料计算 步骤与公式第一步：确定出钢量出钢量=（钢锭单重钢锭支数+每块锭盘流钢通道及中注管重量锭盘数+注余重量）相对比重系数。注余重量-出钢量的0.51.0%，一般小炉取上限。相对比重系数-以45钢比重7.81Kg/立方分米，为标准比重，计算出不同钢种的相对比重系数，对出钢进行校正。第二步：计算炉料装入量装入量=出钢量-矿石加入钢液增加的纯铁量-添加铁合金数量/废钢综合收得率
12、矿石进入钢液的纯铁量=每吨钢加矿量钢水量矿石含铁量收得率氧化法冶炼吨钢加矿石15Kg（矿氧结合）或加矿40千克（不吹氧）矿石含铁量60%、收得率80%计算。配生铁量=装入量（配碳量-废钢含碳量）/生铁平均含碳量-废钢含碳量生铁平均含碳量4%，废钢通常为0.25%电极块配入量=装入量所需增碳量/电极成分收得率电极含碳量99%，收得率按80%计算。有时用焦碳配碳，焦碳含碳量80-85%，收得率70-80%高合金钢配料计算装入量=总进炉量-还原期补加合金量补加合金量=（出钢量控制成分-装入量配入合金成分收得率）/合金成分收得率装料：原则；下致密，上疏松，中间高、四周低，炉门口无大料。加料前炉底铺加占
13、料重1、5%石灰，可以提前造好熔化渣，前期脱磷、减少钢液吸气、加速升温。烘炉与补炉：烘炉用焦碳或废电极。电极成品字形。沥青镁砂炉烘炉需高电压、大电流快速升温，使炉温快速升温到200度以上，迅速度过沥青或焦油软化温度区。卤水镁砂炉烘炉用低电压，小电流缓慢升温，防止水分快速气化引起炉墙崩裂。补炉原则：快补、热补、薄补。先补门口两侧，如果损坏严重需分批补，每一批要闷炉烧结。熔化期造渣及脱磷：（一）熔化期提前造渣的作用：稳定电弧、覆盖钢液，防止钢液吸收气体、防止热量损失，吸附废钢铁料表面带入的杂质，减少元素挥发，去除钢中磷、硅，锰等元素，为氧化期创造有利条件。（二）熔化期去磷及炉渣的控制：为满足覆盖钢
14、液、稳定电弧的要求，只需1-1.5%的渣量就足够了。但从脱磷的要求考虑，熔化渣必须有一定的氧化性、碱度及渣量。在较低的温度条件下，造具有一定碱度、流动性良好的炉渣，可以有效的去磷，能否早期去磷，造好熔化渣是关键。在熔化中不断补充渣料，使总渣量达到4-5%。吹氧助熔时，碳氧并未激烈反应，此时渣中氧化铁含量达20%以上，所以造碱度1.82.0的炉渣，并加入适量氧化铁皮或矿石就可使磷去除50-70%，在炉料完全熔清后，流渣造新渣进入氧化期。炉料含磷高或冶炼高碳钢时，熔化期可流渣70-80%，另造新渣，利用换渣机会去磷。氧化去磷：磷对氧的亲和力比铁大，通过渣相传入的氧化铁与磷发生氧化反应，同时放出大量
15、的热。2P+5FeO=P2O5+Fe OH=-62200卡。生成物五氧化二磷比重轻，一经形成即转入渣相（不溶于钢液）由于渣中含有氧化亚铁，五氧化二磷与氧化亚铁结合生成磷酸铁盐存于渣中。P2O5+3FeO=3FeOP2O5 OH=-30600卡。但P2O5与FeOP2O5都是不稳定氧化物，温度稍高就会分解，（温度大于1400度）产生回磷现象。所以以氧化铁为主的炉渣脱磷能力很低。为了解决这一问题，就需向渣中加入强氧化物-氧化钙，使五氧化二磷和氧化钙生成稳定的磷酸钙，以提高炉渣的脱磷能力。P2O5+4CaO=4CaOP2O5 OH=-16500卡。脱磷的整个反应如下：2P+5FeO+4CaO=4CaOP2O5+5Fe OH=-227200卡。使反应向右进行的条件;1、 增加反应物的浓度。即加入石灰和矿石，增加渣中CaO、FeO的浓度。2、 减少生成物的浓度。即增大渣量，进行流渣操作。3、 控制较低的反应温度。脱磷反应是放热反应，低温有利于放热反应的进行，有利于磷的氧化。4、 设法增加钢渣接触面。加强搅拌，氧化沸腾。但必须指出：温度过低，炉渣流动性变差，不利于脱磷。吹氧助熔适当提高熔池温度，改善炉渣流动性，吹氧在钢渣界面产生良好沸腾有利脱磷。炉渣的氧化性是脱磷的首要条件，脱磷能力随氧化铁的浓度增高而提高。但并不是越高越好。氧化铁浓度过高降低氧化钙
