中频炉冶炼工艺资料

1、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）废钢表面应清洁少锈；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CSi-Fe）：用于合金化，以增Si，也可作脱氧剂使用SiFe多为含Si 45%和75%的两种。 45% （中硅）SiFe比75% （高硅）SiFe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SiFe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SiFeo硅铁含氢量高，须烤红后使用，烘烤工艺为500C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（MnFe）：用于合金化，也可作脱氧剂。根据含碳量可分为

2、低碳、中碳、高碳锰三种，含 Mn量均在50%80%之间。MnFe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SiFe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，CrFe中Cr含量都在50%-65%之间，研究所使用的约为63%。CrFe的价格随C含量的 降低而急剧升高。铬铁的烘烤工艺为700750C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。WFe含W量在65%以上。WFe熔点高，密度大，在还原期补加 时应尽早加入。WFe需经烘烤后使用，烘烤工艺同CrFe.（5）钼铁（MoFe）： MoFe含Mo量在55%65%之间。MoFe熔点高，表面易生锈，需经烘烤后使 用，烘烤工艺同CrFe烘烤工艺。（6）钒铁（VFe）： VFe含V量在45%55%之间。VFe使用前的烘烤工艺同SiFe烘烤工艺。（7）镍（Ni）：镍含量约99%。Ni中含H量很高，还原期补加的Ni需经高温烘烤，烘烤工艺同CrFe。3. 造渣材料（1）石灰：碱性炉炼钢

3、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 还原期用的石灰要在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500C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

4、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SiFe磨制而成，这样密度小，含Si高，有利于扩散脱氧。（5）SiCa 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，以达到好状、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

5、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： 0.320.45% ； Si： 0.801.20%； Mn： 0.200.50%； Cr： 4.75-5.50%； Mo： 1.101.75%； V： 0.801.2%，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=750kg754kg/98%765kg770kgH13 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

6、)/ (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

7、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避免的，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1530C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。有资料表明炉料预热温度在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

8、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： ：能覆盖钢液，防止热量损失，保持温度； ：防止钢液吸收气体，聚集吸收废钢材料表面带入的杂质； ：有利于脱除钢中的P等。(2) 炉渣成分对渣况的影响 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。 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。 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2Ca0SiO2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。 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

9、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，这两种情况都要避免。 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， 232232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1500C1550C)，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，造新渣进入还原期。四还原期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

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