• 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。 升温期。 此阶段因炉壁暴露， 此阶段因炉壁暴露，尤其是炉壁热点区的暴 露受到电弧的强烈辐射。 露受到电弧的强烈辐射。 应注意保护炉壁， 应注意保护炉壁，即提前造好泡沫渣进行埋 弧操作，否则应采取低电压 大电流供电。 取低电压、 弧操作，否则应采取低电压、大电流供电。 各阶段熔化与供电情况见下表。 各阶段熔化与供电情况见下表。 典型的供电曲线如下图。 典型的供电曲线如下图。
电炉装料情况
三、熔化期
传统冶炼工艺的熔化期占整个冶炼时间的 50%～70%，电耗占70% 80%。 70%～ 50%～70%，电耗占70%～80%。因此熔化期的长短影 响生产率和电耗，熔化期的操作影响氧化期、 响生产率和电耗，熔化期的操作影响氧化期、还原 期的顺利与否。 期的顺利与否。 （1）熔化期的主要任务 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； 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 合理供电，及时吹氧，提前造渣。 合理供电，及时吹氧，提前造渣。
2）双渣氧化法 又称氧化法，它的特点是冶炼过程有正常的氧 又称氧化法，它的特点是冶炼过程有正常的氧 氧化法 化期，能脱碳、脱磷，去气、夹杂， 化期，能脱碳、脱磷，去气、夹杂，对炉料也无特殊要 求；还有还原期，可以冶炼高质量钢。 还有还原期，可以冶炼高质量钢。 还原期 目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶炼， 目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶炼， 以下主要介绍氧化法冶炼工艺。 以下主要介绍氧化法冶炼工艺。 主要介绍氧化法冶炼工艺
3）提前造渣 ）
2%～3%石灰垫炉底或利用前炉留下的钢 石灰垫炉底或利用前炉留下的钢、 用2%～3%石灰垫炉底或利用前炉留下的钢、 提前造渣。 实现提前造渣 渣，实现提前造渣。这样在熔池形成的同时就有 炉渣覆盖，使电弧稳定， 炉渣覆盖，使电弧稳定，有利于炉料的熔化与升 温，并可减少热损失，防止吸气和金属的挥发。 并可减少热损失，防止吸气和金属的挥发。 由于初期渣具有一定的氧化性和较高的碱度， 由于初期渣具有一定的氧化性和较高的碱度， 可脱除一部分磷；当磷高时，可采取自动流渣、 可脱除一部分磷；当磷高时，可采取自动流渣、 换新渣操作，脱磷效果更好， 换新渣操作，脱磷效果更好，这样为氧化期创造 条件。 条件。 为什么？脱磷反应与脱磷条件： 为什么？脱磷反应与脱磷条件：
第五章 电炉炼钢冶炼工艺
第一节 电炉冶炼操作方法 第二节 冶炼工艺
电炉冶炼操作方法 第一节 电炉冶炼操作方法
操作方法一般是按造渣工艺特点来划分的， 操作方法一般是按造渣工艺特点来划分的，有单渣 氧化法、单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法， 氧化法、单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普 遍采用后两种。 遍采用后两种。 1）双渣还原法 又称返回吹氧法 返回吹氧法， 又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的 氧化期（ 10min），造氧化渣，又造还原渣， ），造氧化渣 氧化期（≤10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱 去气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料 碳，去气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料 应由含低磷的返回废钢组成。 应由含低磷的返回废钢组成。 由于它采取了小脱碳量、短氧化期， 由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除 有害元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。因此， 有害元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。因此， 此法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr Cr、 高的钢种。 此法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。
炉料熔化过程与操作
熔化过程 点弧期 穿井期 主熔化期 熔末升温 期 电极位置 送电 → d极 d极→ 炉底 炉底 → 电弧 暴露 电弧暴露 → 全熔 必要 条件 保护 炉顶 保护 炉底 快速 熔化 保护 炉壁 办 较低电压 较低电流 较大电压 较大电流 最高电压 最大电流 低电压、 低电压、 大电流 水冷+ 水冷 泡沫渣 法 炉顶布 轻废钢 石灰垫底
典型的供电曲线
2）及时吹氧与元素氧化 ）
熔化期吹氧助熔，初期以切割为主， 熔化期吹氧助熔，初期以切割为主，当炉料 基本熔化形成熔池时，则以向钢液中吹氧为主。 基本熔化形成熔池时，则以向钢液中吹氧为主。 吹氧为主 吹氧是利用元素氧化热加速炉料熔化。 吹氧是利用元素氧化热加速炉料熔化。当固 是利用元素氧化热加速炉料熔化 体料发红（～900℃）开始吹氧最为合适，吹氧过 体料发红（～900℃）开始吹氧最为合适， （～900℃ 早浪费氧气，过迟延长熔化时间。 早浪费氧气，过迟延长熔化时间。 一般情况下，熔化期钢中的Si、Al、Ti、 一般情况下，熔化期钢中的Si、Al、Ti、V等 Si 几乎全部氧化，Mn、Ｐ氧化40% 50%， 、Ｐ氧化40%～ 几乎全部氧化，Mn、Ｐ氧化40%～50%，这与渣的 碱度和氧化性等有关；而在吹氧时Ｃ氧化10%～ 碱度和氧化性等有关；而在吹氧时Ｃ氧化10%～ 10% 30%、Fe氧化2% 3%。 30%、Fe氧化2%～3%。 氧化2%～
电炉脱磷操作： 电炉脱磷操作： 实际电炉脱磷操作正是通过提前造高碱度、 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， 高氧化性炉渣，并采用流渣、造新渣的操作等， 抓紧在熔化期基本完成脱磷任务。缩短熔化期的措施 ）
减少热停工时间，如提高机械化、自动化程度， 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； 减少装料次数与时间等； 强化用氧，如吹氧助熔、氧-燃助熔，实现废钢 强化用氧，如吹氧助熔、 燃助熔， 同步熔化， 同步熔化，提高废钢熔化速度 ； 提高变压器输入功率， 提高变压器输入功率，加快废钢熔化速度 ； 废钢预热， 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。 进行废钢预热等。
一、补炉 影响炉衬寿命的“三要素” 1）影响炉衬寿命的“三要素”
炉衬的种类、性质和质量； 炉衬的种类、性质和质量； 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； 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。
2）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,损坏情况也不一 炉衬损坏的主要部位如下： 样。炉衬损坏的主要部位如下： 受到高温电弧的辐射， 炉壁渣线 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； 学侵蚀与机械冲刷，以及吹氧操作等损坏严重； 尤其2 热点区还受到电弧功率大、 渣线热点区 尤其2＃热点区还受到电弧功率大、 偏弧等影响侵蚀严重， 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； 换炉的依据； 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； 常受急冷急热的作用、 炉门两侧 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。 及操作与工具的碰撞等损坏也比较严重。
脱磷反应与脱磷条件： 脱磷反应与脱磷条件： 脱磷反应： 脱磷反应：
Fe］ ］＋5(FeO) 4(CaO)＝(4CaO·P 5(FeO)＋ 2［P］＋5(FeO)＋4(CaO)＝(4CaO P2O5)＋5［Fe］, △ H＜ 0 分析：反应是在渣-钢界面上进行， 分析：反应是在渣-钢界面上进行，是放热反 应。
第二节 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。 其操作过程分为：补炉、装料、熔化、 其操作过程分为：补炉、装料、熔化、 氧化、还原与出钢六个阶段 因主要由熔化、 六个阶段。 氧化、还原与出钢六个阶段。因主要由熔化、氧 还原期组成，俗称老三期。 化、还原期组成，俗称老三期。
• 穿井期
点弧结束至电极端部下降到炉底为穿井期。 点弧结束至电极端部下降到炉底为穿井期。 穿井期 此期虽然电弧被炉料所遮蔽， 此期虽然电弧被炉料所遮蔽，但因不断出现 塌料现象，电弧燃烧不稳定。 塌料现象，电弧燃烧不稳定。 注意保护炉底，办法是： 注意保护炉底，办法是：加料前采取外加石 灰垫底，炉中部布置大、重废钢以及合理的炉型。 灰垫底，炉中部布置大、重废钢以及合理的炉型。 二次电压、 供电上采取较大的二次电压 较大电流， 供电上采取较大的二次电压、较大电流，以 增加穿井的直径与穿井的速度。 增加穿井的直径与穿井的速度。
脱磷反应的条件 条件： 脱磷反应的条件：
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； 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； 低温，抓紧在熔化期进行； 低温，抓紧在熔化期进行； 大渣量（适当大），采取流渣造新渣。 ），采取流渣造新渣 大渣量（适当大），采取流渣造新渣。
4）补炉材料
机械喷补材料主要用镁砂、白云石或两者 机械喷补材料主要用镁砂、 的混合物，并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。 的混合物，并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。
二、装料
目前，广泛采用炉顶料罐（或叫料篮、 目前，广泛采用炉顶料罐（或叫料篮、料 装料，每炉钢的炉料分1 次加入。 筐）装料，每炉钢的炉料分1～3次加入。装料的 好坏影响炉衬寿命、冶炼时间、电耗、 好坏影响炉衬寿命、冶炼时间、电耗、电极消耗 以及合金元素的烧损等。因此，要求合理装料， 以及合金元素的烧损等。因此，要求合理装料， 这主要取决于炉料在料罐中的布料合理与否。 这主要取决于炉料在料罐中的布料合理与否。 现场布料（装料）经验：下致密、上疏松、 现场布料（装料）经验：下致密、上疏松、 中间高、四周低、炉门口无大料，穿井快、 中间高、四周低、炉门口无大料，穿井快、不搭 熔化快、效率高。 桥，熔化快、效率高。
• 主熔化期
电极下降至炉底后开始回升时， 电极下降至炉底后开始回升时，主熔化期开 随着炉料不断的熔化，电极渐渐上升， 始。随着炉料不断的熔化，电极渐渐上升，至炉 料基本熔化，仅炉坡、渣线附近存在少量炉料， 料基本熔化，仅炉坡、渣线附近存在少量炉料， 电弧开始暴露时主熔化期结束。 电弧开始暴露时主熔化期结束。 主熔化期由于电弧埋入炉料中，电弧稳定、 主熔化期由于电弧埋入炉料中，电弧稳定、 热效率高、传热条件好，故应以最大功率供电， 热效率高、传热条件好，故应以最大功率供电， 即采用最高电压 最大电流供电。 最高电压、 即采用最高电压、最大电流供电。 主熔化期时间占整个熔化期的70 以上。 70％ 主熔化期时间占整个熔化期的70％以上。