炼钢的熔化期操作技术

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    在电弧炉炼钢过程中，从通电开始到炉料全部熔清为止称为熔化期。熔化期约占整个冶炼时间的一半，耗电量要占电耗总数的50~60%。所以加速炉料的熔化是提高产量和降低电耗的重要途径。
    熔化期的任务是在保证炉体寿命的前提下，以最少的电耗将固体炉料迅速熔化为均匀的液体。及早地造成一定碱度的熔渣，以稳定电弧和提前去除钢中部分的磷和其它杂质。此外，有目的地升高熔池温度，为下一阶段冶炼的顺利进行创造条件，也是熔化期的一项重要任务。
    第一节  炉料的熔化过程
    送电开始后，就是熔化期的开始，炉料的熔化过程大体上分为四个阶段。
    第一阶段：起弧阶段。送电后，电极下降，当电极端部距炉料有一定的距离时，由于强大电流的作用下，中间的空气被电离成离子，并放出大量的电子而形成导电的电弧，随之产生大量的光和热。起弧阶段的时间较短，约为3~5min，但常出现瞬时短路电流，电流一般不稳定，并造成了对电网的冲击，因此，为了限制短路电流，稳定电弧，此阶段一般使用有电抗的电压级，等电弧较稳定后，及时地撤除电抗。
    第二阶段：穿井阶段。起弧后，在电弧的作用下，电极下的炉料首先熔化，随着炉料的熔化，电极逐渐下降并到达它的最低位置，这就是穿井阶段。一般说来，极心圆较大的电炉往往在炉料中央部位，电极把炉料穿成比电极直径大30~40%的三口小井，而极心圆较小的电炉三相电极间的炉料几乎同时熔化，一开始便容易形成一口大井。
    穿井阶段经常发生炉料倒塌，电流、电压极不稳定。配电柜上电弧电流、电压表指针激烈摆动。此时由于电弧下钢液的蒸发（铁的沸点2857℃）并氧化，生成 的微粒，以红褐色的烟尘从电极孔冒出。
    第三阶段：电极上升阶段。电极“穿井”到底后，炉底已形成熔池，随着电极周围炉料的熔化，并逐渐向外扩大，熔池液面不断扩大上升，电极也相应向上抬起，这就是电极回升阶段。当炉内只剩下炉坡、渣线和其他低温区附近的炉料时，该阶段即告结束。此时，由于有一定的炉渣保护，金属蒸气显著地减少，烟尘的颜色由深褐色变为淡褐色。
    第四阶段：熔化低温区炉料阶段。炉料被熔化四分之三以后，电弧已不能被炉料遮敝，三个电极下的高温区已连成一片，只有在远离电弧的低温区炉料尚未熔化。此时，如有氧气时进行吹氧助熔，无氧气时要用钩子将炉料拉入熔池，以加速熔化，既可节省熔化时间，又降低了电能消耗。此时，若长时间采用最大功率通电，电弧会强烈损坏炉盖和炉墙。
    第二节 熔化期的物化反应
    炉料熔化的同时，熔池中也发生各种各样的物化反应，主要有元素的挥发和氧化、钢液的吸气、热量的传递与散失以及夹杂物的上浮等。
    一、元素的挥发：（提前造好熔化渣，减少钢液与电弧直接接触的机会，合金应避免放在电极下面。）
    炉料熔化的同时，伴随着元素的部分挥发。挥发有直接挥发和间接挥发两种形式。直接挥发是因温度超过元素的沸点而产生的。电弧的温度高达4000~6000℃，而最难熔元素钨的沸点也仅为5900℃，至于低沸点的Zn、Pb等更易挥发了。间接挥发是通过元素的氧化物进行的，即先形成氧化物，然后氧化物在高温下挥发逸出。熔化期从炉门或电极孔逸出的烟尘中含有许多金属氧化物，其中最多的还是 ，这是因为铁在炉料中占的比例最大，液态铁的蒸气压也较大，所以熔化期逸出的烟尘多为棕红色。
    二、元素的氧化
    炉料中的一些元素，如磷、硅、碳、锰、铬、铝等，在熔化过程中都会发生氧化。其氧化的数量以及先后的顺序取决于这些元素在炉料中的含量、炉内的气氛、熔渣成分以及熔池温度的控制。一般情况下，熔化期几乎可以把炉料中的铝、钛、硅全部氧化掉，锰被氧化掉30~60%；碳氧化10~20%；铁氧化2~6%；磷氧化50~70%。
    三、钢液的吸气
    熔化期钢液要吸收气体。因为气体在钢中熔解度随着温度的升高而增加。在高温电弧作用下，炉气中的水气和氮气被分解成为氢原子和氮原子，直接或通过渣层溶解于钢液中。因此，为了减少钢液的吸气量，应该提前造好熔化渣，避免钢液与炉气接触和钢液与电极直接燃弧。除此之外，原材料的干燥、废钢的少锈，都是减少气体来源的重要措施。
    四、热量的传递与散失
    高温的钢液热量易散失，应尽早造熔化渣，以覆盖熔液，减少热量损失。
    五、熔化期非金属夹杂物的上浮。
    吹氧后，由于氧气流的作用，造成熔池局部沸腾，进而有助于夹杂物的碰撞和上浮。理想的熔化渣不仅对脱磷有利，还能捕捉、吸附夹杂物。
    第三节  熔化期造渣及去磷
    熔化期的正确操作，可以把钢中的磷去除50~70%，剩余的残存磷在氧化期借助于渣钢间的界面反应、自动流渣、补造新渣或采用喷粉脱磷等办法继续去除。因此，一个成熟的电炉炼钢工，应在熔化期紧紧地抓住脱磷操作。
    1、熔化期提前造渣的作用
    （1）能稳定电弧；
    （2）能覆盖钢液，防止热量损失，保持温度；
    （3）防止钢液吸收气体，有利于脱除钢中磷、硅、锰等元素，为氧化期创造条件。
    2、熔化期炉渣控制及去磷
    为满足覆盖钢液及稳定电弧的要求，只需1~1.5%的渣量就已足够，但从脱磷的要求考虑，熔化渣必须具有一定的氧化性、碱度和渣量。
    在熔化期期间，除加入助熔矿石外，还可在大半熔时分批加入料重1%的氧化铁皮和矿石粉，或在炉底垫石灰的同时装入少量的铁矿石等，从中提高熔化渣的氧化能力；在炉料大半熔化或全熔化后排除部分熔化渣，对于高磷炉料或磷规格要求较严的钢种，也可全部排除，然后重新造新渣，更是强化脱磷的行之有效的好办法，此时去磷效率可达50~70%，而钢液中剩余磷移到氧化期去继续处理。