5-电炉工艺.ppt

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1、冶金学冶金学炼钢篇炼钢篇电炉炼钢及炉外精炼电炉炼钢及炉外精炼阎立懿阎立懿东北大学钢铁冶金研究所东北大学钢铁冶金研究所2008年年10月月2911月月24日沈阳日沈阳（No5）主要内容主要内容n电炉炼钢及其发展电炉炼钢及其发展n电炉炼钢设备及其电热特性电炉炼钢设备及其电热特性n电炉炼钢原料及电炉炼钢原料及冶炼工艺冶炼工艺n电炉新技术、新工艺电炉新技术、新工艺n炉外处理炉外处理n中国钢铁与大型电炉现状中国钢铁与大型电炉现状4/4/20232东北大学/阎立懿上次介绍第二章、三章的内容：上次介绍第二章、三章的内容：n供供电电制制度度指指某某一一特特定定的的电电弧弧炉炉，当当能能量量供供给给制制度度确确

2、定定之之后后，在在确确定定的某一电压下工作电流的选择。的某一电压下工作电流的选择。n在在传传统统的的确确定定方方法法中中，最最重重要要的的是是遵遵守守电电气气特特性性所所表表达达的的规规律律性性，即以即以“经济电流经济电流”概念来确定工作电流。概念来确定工作电流。n电电炉炉炼炼钢钢原原材材料料：金金属属材材料料：废废钢钢铁铁料料、废废钢钢代代用用品品及及铁铁合合金金；辅辅助材料：氧化剂、造渣剂及增碳剂。助材料：氧化剂、造渣剂及增碳剂。n电电炉炉冶冶炼炼操操作作方方法法：普普遍遍采采用用双双渣渣还还原原法法（返返回回吹吹氧氧法法）与与双双渣渣氧氧化法（氧化法）。化法（氧化法）。4/4/20233

3、东北大学/阎立懿第四章第四章电炉炼钢冶炼工艺电炉炼钢冶炼工艺n电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法n电炉炼钢冶炼工艺电炉炼钢冶炼工艺n钢钢液液的的合合金金化化4/4/20234东北大学/阎立懿4.1电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 一一般般是是按按造造渣渣工工艺艺特特点点来来划划分分的的，目目前前普普遍遍采采用用双双渣渣还还原法与双渣氧化法。原法与双渣氧化法。1）双渣还原法）双渣还原法又又称称返返回回吹吹氧氧法法，其其特特点点是是冶冶炼炼过过程程中中有有较较短短的的氧氧化化期期（10min），造造氧氧化化渣渣，又又造造还还原原渣渣，能能吹吹氧氧脱脱碳碳，去去气气、夹夹杂杂。但但由由于于该该种种方方

4、法法脱脱磷磷较较难难，故故要要求求炉炉料料应应由由含含低磷的返回废钢组成低磷的返回废钢组成。由由于于它它采采取取了了小小脱脱碳碳量量、短短氧氧化化期期，不不但但能能去去除除有有害害元元素素，还还可可以以回回收收返返回回废废钢钢中中大大量量的的合合金金元元素素。因因此此，此此法适合冶炼不锈钢、高速钢等含法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。高的钢种。4/4/20235东北大学/阎立懿 2）双渣氧化法）双渣氧化法双双渣渣氧氧化化法法又又称称氧氧化化法法，它它的的特特点点是是冶冶炼炼过过程程有有正正常常的的氧氧化化期期，能能脱脱碳碳、脱脱磷磷，去去气气、夹夹杂杂，对对炉炉料料也也无特殊要求；

5、还有还原期，可以冶炼高质量钢。无特殊要求；还有还原期，可以冶炼高质量钢。目目前前，几几乎乎所所有有的的钢钢种种都都可可以以用用氧氧化化法法冶冶炼炼，以以下下主要介绍氧化法冶炼工艺。主要介绍氧化法冶炼工艺。4/4/20236东北大学/阎立懿4.2电炉传统冶炼工艺电炉传统冶炼工艺传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础。传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础。其其操操作作过过程程分分为为：补补炉炉、装装料料、熔熔化化、氧氧化化、还还原原与与出出钢钢六六个个阶阶段段。主主要要由由熔熔化化、氧氧化化、还还原原期期组组成成，俗俗称称老老三期。三期。4.2.1补炉补炉1）影响炉衬寿命的）影响炉衬寿命的“三要素三

6、要素”n炉衬的种类、性质和质量；炉衬的种类、性质和质量；n高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀；高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀；n吹氧操作与渣、钢等机械冲刷以及装料的冲击。吹氧操作与渣、钢等机械冲刷以及装料的冲击。4/4/20237东北大学/阎立懿2）补炉部位）补炉部位炉衬各部位的工作条件不同（炉衬各部位的工作条件不同（图图4-1）损坏情况也不）损坏情况也不一样。炉衬损坏的主要部位如下：一样。炉衬损坏的主要部位如下：n炉壁渣线炉壁渣线受到高温电弧的辐射，渣、钢的化学侵蚀与机受到高温电弧的辐射，渣、钢的化学侵蚀与机械冲刷，以及吹氧操作等损坏严重；械冲刷，以及吹氧操作等损坏严重；n渣线热点区渣线热点区尤其尤

7、其2热点区还受到电弧功率大、偏弧等热点区还受到电弧功率大、偏弧等影响侵蚀严重，该点的损坏程度常常成为换炉的依据；影响侵蚀严重，该点的损坏程度常常成为换炉的依据；n出钢口附近出钢口附近因受渣钢的冲刷也极易减薄；因受渣钢的冲刷也极易减薄；n炉门两侧炉门两侧常受急冷急热的作用、流渣的冲刷及操作与工常受急冷急热的作用、流渣的冲刷及操作与工具的碰撞等损坏也比较严重。具的碰撞等损坏也比较严重。4/4/20238东北大学/阎立懿图图4-1槽出钢、偏心槽出钢、偏心底出钢电炉炉衬情况底出钢电炉炉衬情况4/4/20239东北大学/阎立懿 3）补炉方法）补炉方法补炉方法分为人工投补和机械喷补两种。补炉方法分为人工投

8、补和机械喷补两种。目目前前，在在大大型型电电炉炉上上多多采采用用机机械械喷喷补补，机机械械喷喷补补设设备备有有炉炉门门喷喷补补机机、炉炉内内旋旋转转补补炉炉机机以以及及炉炉前前补补炉炉机机械械手手，机械喷补补炉速度快、效果好。机械喷补补炉速度快、效果好。补炉的原则是：高温、快补、薄补。补炉的原则是：高温、快补、薄补。4）补炉材料）补炉材料机机械械喷喷补补材材料料主主要要用用镁镁砂砂、白白云云石石或或两两者者的的混混合合物物，并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。结剂。4/4/202310东北大学/阎立懿4.2.2装料装料 目目前前，广广泛泛采采用用炉炉顶顶料料罐罐（或或叫叫料料

9、篮篮、料料筐筐）装装料料（图图4-2），每每炉炉钢钢的的炉炉料料分分23次次加加入入。装装料料的的好好坏坏影影响响炉炉衬衬寿寿命命、冶冶炼炼周周期期、电电耗耗、电电极极消消耗耗以以及及合合金金元元素素的的烧烧损损等等。因因此此，要要求求合合理理装装料料，这这主要取决于炉料在料罐中的布料合理与否。主要取决于炉料在料罐中的布料合理与否。其其中中装装料料时时间间直直接接影影响响冶冶炼炼周周期期及及吨吨钢钢电电耗耗，两两年年前前提提出出的的改改善善炉炉料料结结构构、加加强强炉炉料料管管理理、合合理理装装料料次次数数等等措措施施，实实现现“零零压压料料”，受到现场重视。受到现场重视。现现场场布布料料（装

10、装料料）经经验验：下下致致密密、上上疏疏松松、中中间间高高、四四周周低低、炉门口无大料，穿井快、不搭桥，熔化快、效率高。炉门口无大料，穿井快、不搭桥，熔化快、效率高。4/4/202311东北大学/阎立懿图图4-2电炉装料情况电炉装料情况4/4/202312东北大学/阎立懿4.2.3熔化期熔化期 传传统统冶冶炼炼工工艺艺的的熔熔化化期期占占整整个个冶冶炼炼时时间间的的50%70%，电电耗耗占占70%80%。因因此此熔熔化化期期的的长长短短影影响响生生产产率率和和电电耗，熔化期的操作影响氧化期、还原期的顺利与否。耗，熔化期的操作影响氧化期、还原期的顺利与否。（1）熔化期的主要任务）熔化期的主要任务

11、n将块状的固体炉料快速熔化，并加热到氧化温度；将块状的固体炉料快速熔化，并加热到氧化温度；n提前造渣，早期去磷，减少钢液吸气与挥发。提前造渣，早期去磷，减少钢液吸气与挥发。（2）熔化期的操作）熔化期的操作合理供电，及时吹氧，提前造渣。合理供电，及时吹氧，提前造渣。4/4/202313东北大学/阎立懿 1）炉料熔化过程及供电）炉料熔化过程及供电装料完毕即可通电熔化。装料完毕即可通电熔化。炉炉料料熔熔化化过过程程见见图图4-3，基基本本可可分分为为四四个个阶阶段段（期期），即点弧、穿井、主熔化及熔即点弧、穿井、主熔化及熔末升温。末升温。4/4/202314东北大学/阎立懿n点（起）弧期点（起）弧期

12、从送电起弧至电极端部下降到深度为从送电起弧至电极端部下降到深度为d电极电极为点弧期，如图。为点弧期，如图。此此期期电电流流不不稳稳定定，电电弧弧在在炉炉顶顶附附近近燃燃烧烧辐辐射射，二二次次电电压压越越高高，电电弧越长，对炉顶辐射越厉害，并且热量损失也越多。弧越长，对炉顶辐射越厉害，并且热量损失也越多。为为保保护护炉炉顶顶，在在炉炉上上部部布布一一些些轻轻薄薄料料，以以便便让让电电极极快快速速进进入入料料中中，减少电弧对炉顶的辐射。减少电弧对炉顶的辐射。供电上采用供电上采用较低电压、较低电流较低电压、较低电流。4/4/202315东北大学/阎立懿n穿井期穿井期点弧结束至电极端部下降到炉底为穿井

13、期。点弧结束至电极端部下降到炉底为穿井期。此此期期虽虽然然电电弧弧被被炉炉料料所所遮遮蔽蔽，但但因因不不断断出出现现塌塌料料现现象象，电电弧弧燃燃烧烧不稳定。不稳定。注注意意保保护护炉炉底底：加加料料前前采采取取外外加加石石灰灰垫垫底底，炉炉中中部部布布置置大大、重重废废钢钢以以及及合合理理的的炉炉型型。供供电电上上采采取取较较大大电电压压、较较大大电电流流，以以增增加加穿穿井井的的直径与穿井的速度。直径与穿井的速度。4/4/202316东北大学/阎立懿n主熔化期主熔化期电电极极下下降降至至炉炉底底后后开开始始回回升升时时，主主熔熔化化期期开开始始。随随着着炉炉料料不不断断熔熔化化，电电极极渐

14、渐渐渐上上升升，至至炉炉料料基基本本熔熔化化，仅仅炉炉坡坡、渣渣线线附附近近存存在在少少量量炉炉料，电弧开始暴露时主熔化期结束料，电弧开始暴露时主熔化期结束.主主熔熔化化期期由由于于电电弧弧埋埋入入炉炉料料中中，电电弧弧稳稳定定、热热效效率率高高（85）、传传热热条条件件好好，故故应应以以最最大大功功率率供供电电，即即采采用用最最高高电电压压、最最大大电电流流供供电电。主熔化期时间占整个熔化期的主熔化期时间占整个熔化期的7080以上。以上。4/4/202317东北大学/阎立懿n熔末升温期熔末升温期电弧开始暴露给炉壁至炉料全部熔化为熔末升温期。电弧开始暴露给炉壁至炉料全部熔化为熔末升温期。此此阶

15、阶段段因因炉炉壁壁暴暴露露，尤尤其其是是炉炉壁壁热热点点区区的的暴暴露露受受到到电电弧弧的的强强烈烈辐辐射射（图（图4-3）。应应注注意意保保护护炉炉壁壁，即即提提前前造造好好泡泡沫沫渣渣进进行行埋埋弧弧操操作作，否否则则应应采采取取低电压、大电流供电。低电压、大电流供电。各阶段熔化与供电情况见表各阶段熔化与供电情况见表4-1，典型的供电曲线如图，典型的供电曲线如图4-4。4/4/202318东北大学/阎立懿表表4-1炉料熔化过程与操作炉料熔化过程与操作熔化过程熔化过程电极位置电极位置必要必要条件条件办办法法点弧期点弧期送电送电d极极保护保护炉顶炉顶较低电压较低电压较低电流较低电流炉顶布炉顶布

16、轻废钢轻废钢穿井期穿井期d极极炉底炉底保护保护炉底炉底较大电压较大电压较大电流较大电流石灰垫底石灰垫底主熔化期主熔化期炉底炉底电弧电弧暴露暴露快速快速熔化熔化最高电压最高电压最大电流最大电流熔末升温熔末升温期期电弧暴露电弧暴露全熔全熔保护保护炉壁炉壁低电压、低电压、大电流大电流水冷水冷+泡沫渣泡沫渣4/4/202319东北大学/阎立懿图图4-4典型的供电曲线典型的供电曲线4/4/202320东北大学/阎立懿2）及时吹氧与元素氧化）及时吹氧与元素氧化熔熔化化期期吹吹氧氧助助熔熔，初初期期以以切切割割为为主主，当当炉炉料料基基本本熔熔化化形成熔池时，则以向钢液中吹氧为主。形成熔池时，则以向钢液中吹

17、氧为主。吹吹氧氧是是利利用用元元素素氧氧化化热热加加速速炉炉料料熔熔化化。当当固固体体料料发发红红（900）开开始始吹吹氧氧最最为为合合适适，吹吹氧氧过过早早浪浪费费氧氧气气，过过迟延长熔化时间。迟延长熔化时间。一一般般，熔熔化化期期钢钢中中的的Si、Al、Ti、V等等几几乎乎全全部部氧氧化化，Mn、P氧氧化化40%50%，这这与与渣渣的的碱碱度度和和氧氧化化性性等等有有关关；而在吹氧时氧化而在吹氧时氧化10%30%、Fe氧化氧化2%3%。4/4/202321东北大学/阎立懿3）提前造渣）提前造渣用用2%3%石石灰灰垫垫炉炉底底或或利利用用前前炉炉留留下下的的钢钢、渣渣，实实现现提提前前造造渣

18、渣。这这样样在在熔熔池池形形成成的的同同时时就就有有炉炉渣渣覆覆盖盖，使使电电弧弧稳稳定定，有有利利于于炉炉料料的的熔熔化化与与升升温温，并并可可减减少少热热损损失失，防防止吸气和金属的挥发。止吸气和金属的挥发。由由于于初初期期渣渣具具有有一一定定的的氧氧化化性性和和较较高高的的碱碱度度，可可脱脱除除一一部部分分磷磷；当当磷磷高高时时，可可采采取取自自动动流流渣渣、换换新新渣渣操操作作，脱脱磷效果更好，这样为氧化期创造条件。磷效果更好，这样为氧化期创造条件。脱磷反应与脱磷条件：脱磷反应与脱磷条件：R4/4/202322东北大学/阎立懿脱磷反应：脱磷反应：2P5(FeO)4(CaO)(4CaOP

19、2O5)5Fe,H0分析：反应是在渣分析：反应是在渣-钢界面上进行，是放热反应。钢界面上进行，是放热反应。脱磷反应的条件：脱磷反应的条件：n高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；n高氧化性，造高氧化性渣，增加渣中氧化铁；高氧化性，造高氧化性渣，增加渣中氧化铁；n低温，抓紧在熔化期进行；低温，抓紧在熔化期进行；n大渣量（适当大），采取流渣造新渣。大渣量（适当大），采取流渣造新渣。实际电炉脱磷操作正是通过提前造高碱度、高氧化性实际电炉脱磷操作正是通过提前造高碱度、高氧化性炉渣，并采用流渣、造新渣的操作等，抓紧在熔化期基本炉渣，并采用流渣、造新渣的操作等，抓紧在熔化

20、期基本完成脱磷任务。完成脱磷任务。4/4/202323东北大学/阎立懿（3）缩短熔化期的措施）缩短熔化期的措施n减少热停工时间，如提高机械化、自动化程度，减少装减少热停工时间，如提高机械化、自动化程度，减少装料次数与时间等；料次数与时间等；n强化用氧，如吹氧助熔、氧强化用氧，如吹氧助熔、氧-燃助熔，实现废钢同步熔燃助熔，实现废钢同步熔化，提高废钢熔化速度化，提高废钢熔化速度；n提高变压器输入功率，加快废钢熔化速度提高变压器输入功率，加快废钢熔化速度；n废钢预热，利用电炉冶炼过程产生的高温废气进行废钢废钢预热，利用电炉冶炼过程产生的高温废气进行废钢预热等。预热等。4/4/202324东北大学/阎

21、立懿4.2.4氧化期氧化期氧氧化化期期是是氧氧化化法法冶冶炼炼的的主主要要过过程程，能能够够去去除除钢钢中中的的磷磷、气气体体和和夹夹杂物。杂物。当当废废钢钢料料完完全全熔熔化化，并并达达到到氧氧化化温温度度，磷磷脱脱除除7080%以以上上进进入入氧氧化化期期。为为保保证证冶冶金金反反应应的的进进行行，氧氧化化开开始始温温度度高高于于钢钢液液熔熔点点5080。（1）氧化期的主要任务）氧化期的主要任务n继续脱磷到要求继续脱磷到要求脱磷脱磷n脱碳至规格下限脱碳至规格下限脱碳脱碳n去除气、去夹杂去除气、去夹杂二去二去n提提高高钢钢液液温度温度升温升温4/4/202325东北大学/阎立懿（2）氧化期操

22、作）氧化期操作 1）造渣与脱磷）造渣与脱磷传传统统冶冶炼炼方方法法中中氧氧化化期期还还要要继继续续脱脱磷磷，由由脱脱磷磷反反应应式式可可以以看看出出：在在氧氧化化前前期期（低低温温），造造好好高高氧氧化化性性、高高碱碱度度和和流流动动性性良良好好的的炉炉渣渣，并及时流渣、换新渣，实现快速脱磷是可行的。并及时流渣、换新渣，实现快速脱磷是可行的。2）氧化与脱碳）氧化与脱碳近近些些年年，强强化化用用氧氧实实践践表表明明：除除非非钢钢中中磷磷含含量量特特别别高高需需要要采采用用氧氧化化铁铁皮皮（或或碎碎矿矿）造造高高氧氧化化性性炉炉渣渣外外，均均采采用用吹吹氧氧氧氧化化，尤尤其其当当脱脱磷磷任务不重时

23、，通过强化吹氧氧化钢液降低钢中碳含量。任务不重时，通过强化吹氧氧化钢液降低钢中碳含量。降降（脱脱）碳碳是是电电炉炉炼炼钢钢重重要要任任务务之之一一，然然而而脱脱碳碳反反应应的的作作用用不不仅仅仅是为了降碳，脱碳反应的作用？仅是为了降碳，脱碳反应的作用？4/4/202326东北大学/阎立懿脱碳反应的作用如下：脱碳反应的作用如下：n降降低低钢钢中中的的碳碳，利利用用碳碳-氧氧反反应应（2CO）这这个个手手段，来达到以下目的；段，来达到以下目的；n搅动熔池，加速反应，均匀成分、温度；搅动熔池，加速反应，均匀成分、温度；n去除钢中气体与夹杂。去除钢中气体与夹杂。实实际际上上，电电炉炉就就是是通通过过高

24、高配配碳碳，利利用用吹吹氧氧脱脱碳碳这这一一手手段段，来来达达到到加加速速反反应应，均均匀匀成成分分、温温度度，去去除除气气体体和和夹夹杂杂的目的。的目的。脱碳反应与脱碳条件如下：脱碳反应与脱碳条件如下：4/4/202327东北大学/阎立懿CO=CO,HCO0.24kcal=22kJ0分析：该反应是在钢中进行，是放热反应。分析：该反应是在钢中进行，是放热反应。n高氧化性，加强供氧，使高氧化性，加强供氧，使O实际实际平衡平衡。n高高温温，加加速速-间间的的扩扩散散（由由于于脱脱碳碳反反应应是是“弱弱”放放热热反反应应，温温度度影影响响不不大大（热热力力学学温温度度），但但从从动动力力学学角角度度

25、，温温度度升升高高改改善善动动力力学学条条件件，加加速速-间间的的扩扩散散，故故高高温温有有利利脱碳的进行）。脱碳的进行）。n降降低低PCO，如如充充惰惰性性气气体体（AOD），抽抽气气与与真真空空处处理理（VD、VOD）等均有利于脱碳反应。等均有利于脱碳反应。4/4/202328东北大学/阎立懿 3）气体与夹杂物的去除）气体与夹杂物的去除电电炉炉炼炼钢钢过过程程气气体体与与夹夹杂杂的的去去除除是是在在那那个个阶阶段段，怎怎么么进行的？进行的？去去气气、去去夹夹杂杂是是在在电电炉炉氧氧化化期期的的脱脱碳碳阶阶段段进进行行的的。它它是是借借助助碳碳-氧氧反反应应、一一氧氧化化碳碳气气泡泡的的上上

26、浮浮，使使熔熔池池产产生生激激烈沸腾，促进气体和夹杂的去除、均匀成分与温度。烈沸腾，促进气体和夹杂的去除、均匀成分与温度。去气、去夹杂的机理？去气、去夹杂的机理？4/4/202329东北大学/阎立懿去气、去夹杂的机理：去气、去夹杂的机理：nC-O反应生成反应生成CO使熔池沸腾；使熔池沸腾；nCO气泡气泡对对N2、H2等来说，等来说，PN2、PH2分压为零，分压为零，N2、H2极易并到极易并到CO气泡中，长大排除；气泡中，长大排除；nC-O反应，易使反应，易使2FeOSiO2、2FeOAl2O3及及2FeOTiO2等等氧化物夹杂聚合长大而上浮；氧化物夹杂聚合长大而上浮；nCO上升过程粘附氧化物夹

27、杂上浮排除。上升过程粘附氧化物夹杂上浮排除。为此，一定要控制好脱碳反应速度，保证熔池有一为此，一定要控制好脱碳反应速度，保证熔池有一定的激烈沸腾时间。定的激烈沸腾时间。4/4/202330东北大学/阎立懿 4）氧化期的温度控制）氧化期的温度控制氧氧化化期期的的温温度度控控制制要要兼兼顾顾脱脱磷磷与与脱脱碳碳二二者者的的需需要要，并并优优先先去去磷磷。在在氧氧化化前前期期应应适适当当控控制制升升温温速速度度，待待磷磷达达到到要要求后再放手提温。求后再放手提温。一一般般要要求求氧氧化化末末期期的的温温度度略略高高于于出出钢钢温温度度2030，以以弥弥补补扒扒渣渣、造造新新渣渣以以及及加加合合金金造

28、造成成的的钢钢液液降降温温，见见图图4-5。当当钢钢液液的的温温度度、磷磷、碳碳等等符符合合要要求求，扒扒除除氧氧化化渣渣、造造稀薄渣进入还原期。稀薄渣进入还原期。4/4/202331东北大学/阎立懿图图4-5金属料（固金属料（固/液体）升温曲线液体）升温曲线4/4/202332东北大学/阎立懿4.2.5还原还原期期传统电炉冶炼工艺中，还原期的存在显示了电炉传统电炉冶炼工艺中，还原期的存在显示了电炉炼钢的特点。而现代电炉冶炼工艺的主要差别是将还炼钢的特点。而现代电炉冶炼工艺的主要差别是将还原期移至炉外进行。原期移至炉外进行。（1）还原期的主要任务）还原期的主要任务n脱脱氧氧至至要要求求脱氧脱氧

29、n脱硫至一定值脱硫至一定值脱硫脱硫n调调整整成成分分合金化合金化n调调整整温温度度调温调温其中：脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证其中：脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证。4/4/202333东北大学/阎立懿1）脱氧方法）脱氧方法脱氧方法有沉淀脱氧、扩散脱氧及综合脱氧法。脱氧方法有沉淀脱氧、扩散脱氧及综合脱氧法。电电炉炉炼炼钢钢采采用用沉沉淀淀脱脱氧氧法法与与扩扩散散脱脱氧氧法法交交替替进进行行的的综综合合脱脱氧氧法法，即即氧氧化化末末、还还原原前前用用沉沉淀淀脱脱氧氧预预脱脱氧氧，还还原原期期用用扩扩散散脱脱氧氧，出出钢钢前前用沉淀脱氧用沉淀脱氧终脱氧。终脱氧。其中沉淀脱氧反应式：其中沉淀脱

30、氧反应式：xM块块yO(MxOy)n沉淀脱氧是将块状脱氧剂加入钢液中，直接进行钢液脱氧。沉淀脱氧是将块状脱氧剂加入钢液中，直接进行钢液脱氧。n常常用用的的脱脱氧氧剂剂有有：Fe-Mn、Fe-Si、Al、V和和复复合合脱脱氧氧剂剂Mn-Si、Ca-Si等，脱氧能力依次增加。等，脱氧能力依次增加。n该该法法的的特特点点：操操作作简简单单，脱脱氧氧迅迅速速；脱脱氧氧产产物物易易留留在在钢钢中中（当当上上浮浮时时间短时）。间短时）。4/4/202334东北大学/阎立懿扩散脱氧反应式：扩散脱氧反应式：x(M)粉粉+y(FeO)(MxOy)+yFeFeO(FeO)n扩散脱氧是将粉状脱氧剂加在渣中，使炉渣脱

31、氧，钢中氧扩散脱氧是将粉状脱氧剂加在渣中，使炉渣脱氧，钢中氧再向渣中扩散，间接脱出钢中氧。再向渣中扩散，间接脱出钢中氧。n粉状脱氧剂有：粉状脱氧剂有：C、Fe-Si、Ca-Si、CaC、Al粉等。粉等。n与沉淀脱氧法比较，扩散脱氧法的特点：反应在渣中进行，与沉淀脱氧法比较，扩散脱氧法的特点：反应在渣中进行，产物不进入钢中，钢质好；脱氧速度慢，时间长。此法常产物不进入钢中，钢质好；脱氧速度慢，时间长。此法常用在电炉还原期稀薄渣形成后。用在电炉还原期稀薄渣形成后。4/4/202335东北大学/阎立懿 2）脱硫反应及其条件）脱硫反应及其条件FeS+（CaO）=（CaS）+（FeO），H 0分析：该反

32、应是在渣分析：该反应是在渣-钢界面上进行的，为一吸热反应。钢界面上进行的，为一吸热反应。n高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；n强强还还原原气气分分（或或低低氧氧化化性性），造造还还原原性性渣渣，减减少少渣渣中中的的氧化铁；氧化铁；n高温，同时高温改善渣的流动性；高温，同时高温改善渣的流动性；n大渣量（适当大），充分搅拌增加渣大渣量（适当大），充分搅拌增加渣-钢接触。钢接触。由由于于电电炉炉还还原原期期或或精精炼炼炉炉精精炼炼期期的的还还原原气气分分强强烈烈，(FeO)0.5%1.0%，对脱硫特别有利，对脱硫特别有利。4/4/202336东北大学/阎立懿（2

33、）还原操作）还原操作脱氧操作脱氧操作 电炉常用综合脱氧法，其还原操作以脱氧为核心电炉常用综合脱氧法，其还原操作以脱氧为核心.1）当钢液的）当钢液的T、P、C符合要求，扒渣符合要求，扒渣95；2）加）加Fe-Mn、Fe-Si块等预脱氧（沉淀脱氧）；块等预脱氧（沉淀脱氧）；3）加石灰、萤石、火砖块，造稀薄渣；）加石灰、萤石、火砖块，造稀薄渣；4）还原，加）还原，加C粉、粉、Fe-Si粉等脱氧（扩散脱氧），分粉等脱氧（扩散脱氧），分35批，批，710min批；批；5）搅拌，取样、测温；）搅拌，取样、测温；6）调整成分）调整成分合金化；合金化；7）加）加Al或或Ca-Si块等终脱氧（沉淀脱氧）；块等终

34、脱氧（沉淀脱氧）；8）出钢）出钢4/4/202337东北大学/阎立懿（3）温度的控制）温度的控制 考考虑虑到到出出钢钢到到浇浇注注过过程程中中的的温温度度损损失失，出出钢钢温温度度应应比比钢钢的的熔熔点点高高出出100140。由由于于氧氧化化期期末末控控制制钢钢液液温温度度大大于于出出钢钢温温度度2030以以上上，所所以以扒扒渣渣后后还还原原期期的的温温度度控控制制，总的来说是保温过程总的来说是保温过程（图图4-5）。）。若若还还原原期期大大幅幅度度升升温温，则则造造成成：钢钢液液吸吸气气严严重重、高高温温电电弧弧加加重重对对炉炉衬衬的的侵侵蚀蚀及及局局部部钢钢水水过过热热。为为此此，应应避避

35、免免还还原期原期“后升温后升温”操作。操作。4/4/202338东北大学/阎立懿4.2.6出出钢钢 传传统统电电炉炉冶冶炼炼工工艺艺，钢钢液液经经氧氧化化、还还原原后后，当当化化学学成成分分合合格格，温温度度符符合合要要求求，钢钢液液脱脱氧氧良良好好，炉炉渣渣碱碱度度与与流流动性合适时即可出钢。动性合适时即可出钢。因因出出钢钢过过程程的的渣渣-钢钢接接触触可可进进一一步步脱脱氧氧与与脱脱硫硫，故故要要求采取求采取“大口、深冲、渣大口、深冲、渣-钢混合钢混合”的出钢方式。的出钢方式。4/4/202339东北大学/阎立懿电电炉炉传传统统老老三三期期冶冶炼炼工工艺艺操操作作集集熔熔化化、精精炼炼和和

36、合合金金化化于于一一炉炉，包包括括熔熔化化期期、氧氧化化期期和和还还原原期期，在在炉炉内内既既要要完完成成废废钢钢的的熔熔化化，钢钢液液的的升升温温，钢钢液液的的脱脱磷磷、脱脱碳碳、去去气气、去去除除夹夹杂杂物物，又又要要进进行行钢钢液液的的脱脱氧氧、脱脱硫硫，以以及及温温度度、成成分分的调整，因而冶炼周期很长。的调整，因而冶炼周期很长。这这既既难难以以保保证证对对钢钢材材越越来来越越严严格格的的质质量量要要求求，又又限限制制了电炉生产率的提高。了电炉生产率的提高。4/4/202340东北大学/阎立懿13）电电炉炉传传统统氧氧化化法法冶冶炼炼过过程程熔熔化化期期、氧氧化化期期及及还还原原期期的的主要任务。主要任务。14）电电炉炉炼炼钢钢去去气气、去去夹夹杂杂主主要要在在哪哪个个工工艺艺期期进进行行，如如何何实现。实现。15）分分别别写写出出脱脱C、P、S反反应应方方程程式式，并并分分析析脱脱C、P、S的有利条件。的有利条件。课后思考题课后思考题54/4/202341东北大学/阎立懿