3吨一拖二中频炉熔炼怎么配料与装料

3吨一拖二中频炉配料

（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熔炼方法搭配使用；
   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：根据熔炼方法不同，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。
    不氧化法熔炼时，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：确定出钢量：
              出钢量=(钢锭单重×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-∑添加铁合金量
              添加铁合金量=出钢量×（控制含量-炉内含量）/（铁合金成分×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×各种料的配比
[例]H13钢化学成分为C：0.32—0.45% ；Si：0.80—1.20%；Mn：0.20—0.50%；Cr：4.75---5.50%；Mo：1.10—1.75%；V：0.80—1.2%,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=750kg～754kg/98%≈765kg～770kg

H13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×（控制含量-炉内含量）/（铁合金成分×收得率）

高碳铬加入量=770×（0.4%-0.2%）/（8%×80%）≈24KG

低碳铬加入量=（770×5.0%-24×61%）/（60%×95%）≈42KG

Si铁加入量=770×（0.9%-0）/（73%×95%）≈10KG

钼铁加入量=770×（1.15%-0）/（63%×98%）≈14KG

钒铁加入量=770×（0.85%-0）/（55%×98%）≈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。
3吨一拖二中频炉装料
  （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％――２０％，中料占４０％――５０％，大料占４０％。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。
一拖二中频熔炼炉熔化期
 1.通电前应确保设备正常，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1530℃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500℃时，可节省能量1/4，而温度在600-700℃时可节省1/3，这意味着变压器输入功率不变，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：
     ①：能覆盖钢液，防止热量损失，保持温度；
     ②：防止钢液吸收气体，聚集吸收废钢材料表面带入的杂质；
     ③：有利于脱除钢中的P等。
（2）炉渣成分对渣况的影响

  ①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。

  ②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２５％时，石灰的溶解速度反而下降。
　　③萤石中的主要成分CaF2 与渣中ＣaＯ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2ＣaＯ·SiO2 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。
    ④渣中MgO和MnO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、Cr2O3 等含量时，会使炉渣流动性变坏，而适当增加CaF2 、Al2O3、SiO2、FeO 等含量时，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1500℃～1550℃）,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ＣaＯ（石灰），使P2O5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。
3吨一拖二中频炉还原期

  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S。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。确保熔炼正常进行并有良好的浇铸温度。
  2.脱氧

     炉料溶清后至还原期，钢液氧化性较强。无论是生产钢锭还是铸造件，钢中氧含量高对钢的加工性能及产品质量都极为有害。危害归纳如下：
   （1）易引起钢锭的冒涨，皮下气泡和疏松等冶金缺陷；
   （2）钢液含氧高，浇铸时随温度下降析出的氧，与钢中硅、锰、铝等元素作用，生成的氧化物来不及浮出，造成钢中非金属夹杂物增多；
   （3）氧降低S在钢中的溶解度，加剧S的有害作用。钢中FeS和FeO形成低熔点的共晶体（熔点940℃）分布于晶界，当钢热加工时，低熔点的共晶体于940℃时熔化使钢村在锻造或轧制时开裂。
   （4）钢中含氧量高，使钢的综合性能变坏。
    为了限制或避免“氧”的种种有害影响，就必须Z大限度地脱氧，并将脱氧产物排出钢液，通常采用的方法有沉淀脱氧和扩散脱氧。
3.沉淀脱氧
    沉淀脱氧是将脱氧元素（即脱氧剂）直接加入钢液中与氧化合，过成稳定的氧化物，并和钢液分离，上浮进入炉渣，以达到降低钢中氧含量的目的，又称直接脱氧。
　　沉淀脱氧一般选择脱氧能力强，而且生成的脱氧产物也容易排出钢液的元素作为脱氧剂。各元素脱氧能力由强到弱的排序如下：
　　　　Ｒe、Ｚr、Ｃa、Ｍg、Al、Ｔi、Ｂ、Ｓi、Ｃ、Ｐ、Ｎb、Ｖ、Ｍn、Ｃr、（Ｆe、Ｗ、Ｎi、Ｃu）,氧化顺序在Ｆe以后的元素，如Ｎi、Ｃu等与ＦeＯ不起反应，因此Ｎi、Ｃu等不能作脱氧剂，亦不能被氧化去除。
　   相关数据证明，元素的脱氧能力（除Ｍn外）是随着钢液中该元素含量的增加而降低的，而且某些元素达到一定含量后反而使钢液中氧含量升高，所以不是说脱氧剂加入愈多钢中溶解的氧就愈少，它是有一个限度的。而Ｍg虽然有强的脱碳能力，但由于Ｍg在钢液中的溶解度非常小，不可能使钢与Ｍg之间发生分子交换，所以就不可能用纯Ｍg使钢液脱氧。
　　Mn作为脱氧剂虽然脱氧能力低，但在钢的脱氧过程中却是必不可少的。它的特点是随着钢液中Ｍn含量的升高其脱氧能力增加，而且在钢液中存在着几种脱氧元素时将影响其它元素的脱氧能力。如Ｍn提高Ｓi和Ａl的脱氧能力，当含Ｍn0.5％时使Ｓi的脱氧能力提高30%～50%，使Ａl的脱碳能力提高1～2倍。当Ｍn％＝0.66%、Si%=0.17%时，使Al的脱氧能力提高5～10倍。
　　炼钢中常用的脱氧剂，有单一的脱氧剂（如Al、Ｓi、Ｍn等，其中Ｓi、Ｍn以铁合金状态加入）和复合脱氧剂（如Ｍn-Ｓi、Ｃa-Ｓi等）。脱氧产物在钢液中上浮的速度主要取决于产物的性质及颗粒的大小。颗粒越大越易上浮。形成大颗粒夹杂物有两大途经：（１）形成低熔点的，在炼钢温度下是液态的脱氧产物。因为液态的脱氧产物容易凝聚成大颗粒迅速上浮。使用单一的脱氧剂在炼钢温度下，它的产物大部分为固体粒子，不易聚合上浮。所以必须同时使用几种脱氧剂或用复合脱氧剂，使生成物为低熔点的化合物。
（２）形成与钢液间界面张力大的脱氧产物，也易于在钢液中粘结聚合为大的“云絮”状颗粒集团快速浮出钢液。一般脱氧元素生成的脱氧产物同钢液间的界面张力都远大于其产物之间的界面张力，但以ＡL较为突出。用强脱氧剂ＡＬ脱氧，生成高熔点的细小的Ａl2Ｏ３夹杂物。而Ａl2Ｏ３与纯铁液间的界面张力高达2Ｎ／Ｍ，在钢液中受到排斥而迅速聚合在一起，呈大簇“云絮”状的Ａl2Ｏ３　颗粒集团能快速浮出钢液。
　　沉淀脱氧优点：操作简便，反应迅速，生产效率高而成本低；缺点：总有一部分脱氧产物残留在钢液中，影响钢的纯洁度。
　　沉淀脱氧主要是预脱氧和终脱氧。预脱氧在氧化末期或稀薄渣形成时进行，多用AL，也有加Ｆe-Ｍn、Ｆe-Ｍn-Ｓi或用Ｃa-Ｓi块。终脱氧是用强脱氧元素加入钢液，使钢液中氧量再进一步降低。出钢前用强脱氧剂终脱氧，除脱氧外还能细化晶粒，以改善钢材的性能。如用ＡＬ终脱氧，使钢中含有0.02％～0.03％残ＡＬ，就能细化晶粒，提高钢的性能；用Ｓi-Ｃa合金终脱氧能减少Ａl2Ｏ３　链状夹杂，减少钢的纵向与横向性能差别，还能增加钢液流动性，改善钢锭表面质量。
    若采用AL块进行沉淀脱氧，则预脱氧及终脱氧按1.0kg/t～1.5kg/t加，若采用Ｓi-Ｃa块，可按约0.5kg/t加。
3吨一拖二中频炉扩散脱氧
    原理是依据溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度的分配定律。在钢液表面，设法降低渣中FeO含量，使其低于与钢液相平衡的氧量，则钢液中的氧必然要转移到炉渣中，从而使钢中含氧量降低。因此往渣面上撒加与氧结合力强的粉状脱氧剂，如碳粉、硅铁粉、AL粉、Ｓi-Ｃa粉等，使与渣中FeO发生反应，使渣中FeO大幅降低，这就破坏了氧在渣钢之间的浓度分配关系，钢液中的氧就会不断地向渣扩散转移，力图达到新的平衡。
　　用碳粉扩散脱氧，其脱氧产物是ＣＯ气体，不会玷污钢液，同时能使表面具有还原气氛。但用碳粉还原由于固态碳粉与渣中（ＦeＯ）的反应不完全，且速度较慢，只能将钢液脱氧到一定程度，所以生产中还必须用硅铁粉或其他强脱氧剂进一步扩散脱氧。然而由于硅铁粉密度介于渣钢之间，部分硅铁粉起到沉淀脱氧作用，（ＳiＯ２）还有可能玷污钢液，所以用硅铁粉还原前要尽可能先用碳粉还原。同时为了保持还原性气氛，也需要分批量地向渣面加入碳粉。
５.综合脱氧
　　综合脱氧是在还原过程中交替使用沉淀和扩散脱氧。中频熔炼的脱氧制度为：还原期开始用沉淀脱氧，加入锰铁，或ＡＬ块等，称为预脱氧；薄渣形成后，用粉状脱氧剂如碳粉、硅铁粉扩散脱氧；出钢前再用强脱氧剂ＡＬ块、硅钙等沉淀脱氧，称为终脱氧。
６.脱硫

（1）影响脱S的因素

  ①还原渣碱度：渣中CaO是脱S的首要条件，在酸性渣中CaO全部被ＳiＯ２ 所结合而无脱S的能力，所以脱S要在碱性渣条件下才能进行。R=2.5～3.0时脱S效果Z好。
  ②渣中FeO含量：在还原其中，（ＦeＯ）随着扩散脱氧的进行而逐渐降低，随着（ＦeＯ）降低脱S反应顺利进行。因此在还原气氛下炉渣只要保持较高的碱度，脱S效果就越好。
 ③渣中CaF2 和MgO
    渣中加入CaF2 能改还原渣的流动性，提高S的扩散能力有利于脱S。同时CaF2 能与S形成易挥发物，有直接脱S作用，且不影响碱度。然考虑到对炉衬的侵蚀作用，CaF2  用量不宜过多。
    MgO是碱性氧化物，渣中MgO过多会使炉渣流动性变坏，影响S的扩散能力，并给脱氧等带来许多困难，因而不希望炉渣中MgO过多。
 ④渣量

适当加入渣量可以稀释渣中CaS浓度，对脱S有明显效果。实际操作中可控制渣量在钢水量的约3%，，若渣量过多可扒部分渣。
　⑤温度
　　 在炼钢温度范围内（1500～1650℃）,温度对脱硫的平衡状态影响不大。但钢渣间的脱硫反应状态远离平衡，脱硫的限制性环节是Ｓ的扩散速度小，提高熔池温度改善了钢渣的流动性，提高Ｓ的扩散能力，从而加速了脱Ｓ过程。
（２）还原期脱Ｓ应注意：
　　①薄渣一形成就加入足够的脱氧剂，迅速造好流动性良好的白渣。整个还原期白渣要稳定，（ＦeＯ）≤0.5%；
    ②保持钢液和炉渣的高温，多搅拌，为S在钢渣界面间扩散创造良好条件；
    ③适当运用合金元素对脱S的有利作用。如将C、Mn、Si等元素在还原初期合金化中本加到规格下限或接近下限。

④还原期[S]较高的情况下，可适增加渣量，也可扒除部分还原渣，补加一批渣料再造渣。

7.还原期的炉渣

（1）白渣是炼钢中常造的一种碱性渣，具有良好的脱氧和脱S的能力。白渣的碱度高（3左右），氧化钙在60%左右。造白渣的方法是在稀薄渣形成后，向炉中加电石、碳粉、硅铁粉等，还原炉渣中的氧化铁和氧化锰等氧化物。随着渣中氧化物减少，炉渣就逐渐变白。白渣极易与钢水分离而上浮，较少玷污钢水，所以通常规定必须要要白渣下出钢。

（2）炉渣的流动性是影响钢间物化反应的重要因素。流动性良好的炉渣能活跃物化反应，炉渣过稀过稠都会降低脱氧脱硫速度，也会增加钢中气体。

（3）渣量
　　在一定限度内使渣量增大时，（ＦeＯ）和（ＣaS）的浓度相应降低，从而有利于钢液的脱氧和脱硫。渣量大，白渣也比较稳定，不易变黄，能保证炉渣的脱氧能力。另外增大渣量时，出钢后相应地在钢包内具有较厚渣层，有利于钢液保温。但渣量过大，渣层过厚，会使熔池的物化反应不活跃，并使钢液熔池加热困难，增加电耗及浪费造渣材料，同时加剧对炉衬的侵蚀还原渣量一般控制在３％～５％大容量炉可取下限，小容量炉及对夹杂和发纹有严格要不熟的钢种取上限，熔炼贵重合金元素的钢种时，可适当减少渣量，以提高回收率。
（4）渣况判断
    评定白渣好坏首先要注意渣色，不仅要看炉渣白的程度，而且要看白渣的保持时间。白渣颜色稳定而保持时间长，才能说明钢液脱氧良好。渣色反复变化，表明炉渣脱氧不良。碱性渣随着炉渣氧化性的高低而呈现不同的颜色，所以渣色是炉渣与钢液脱氧程度的标志。炉渣氧化性强时，即渣中氧化物如ＦeＯ、MnO等含量较高时，炉渣呈黑色，随着炉渣氧化性的减弱颜色也逐渐变浅，由黑色→棕色→黄色→浅黄色→白色（此时（ＦeＯ）一般不大于1%～2%）。如进一步脱氧还原形成电石渣时，根据含CaC2      量的多少，炉渣颜色逐渐转为灰白（CaC2＜2%＝→灰色（CaC2为2%左右）→深灰带色（CaC2＞2%）。
    氧化渣一般呈黑色，还原期如果炉渣呈淡黄色、黄色、棕色以至发黑时，就说明炉渣脱氧不良，须进一步加强还原。如果炉渣呈白色或稍带一些灰色，说明炉渣脱氧良好，可以不加或少加碳粉及硅铁粉。如果炉渣太灰，说明了形成一定数量的CaC2 ，出钢前要予以破坏，使之变成白渣。
   电石渣与氧化渣的区别：
　　　　①氧化渣渣色黑而发亮，强电石渣呈黑色，有时还带有白色条纹；
        ②氧化渣温水无反应，电石渣遇水分解出难闻的乙炔气体；
　　　　③炉渣冷下来氧化渣比较疏松，电石渣较致密。
    随时观察及掌握炉渣颜色，对控制钢液成分也有较大影响，如是灰渣容易增碳，黄渣下加合金易使回收率偏低，黄渣下出钢Si、Mn、Cr等元素容易降低。
8.还原期温度控制
（1）还原期温控的重要性
    ①影响还原精炼操作
　　温度过高炉渣变稀，使白渣不稳定易变黄，钢液脱氧不良容易吸气；同时严重侵蚀炉衬，影响炉龄及增加外来夹杂物。温度过低，熔渣流动性差，钢渣间物化反应不能顺利进行，脱氧、脱Ｓ及钢中夹杂物上浮等都进行不好。而且钢液成分不均匀性严重，影响化学分析准确性。此外，还造成还原期后升温，损坏炉墙，并延长了熔炼时间，熔池温度不均匀。
　　②影响钢液成分控制
　　还原期温度高低对合金元素的回收率、钢液成分的均匀性、分析试样的代表性均有很大影响。如熔池温度偏高，易氧化的元素如ＡＬ、Ｔi、Ｂ的回收率降低，Ｓi、Ｍn、Ｃr 这些元素的回收率仿高。如果熔池温度偏低，则Ｗ、Ｍo等元素回收率偏低，成分不好控制。
　　③影响浇铸操作与钢锭质量
　　温度过高，在出钢与浇铸过程中极易吸收气体，二次氧化严重，并对钢包衬等耐火材料侵蚀加剧，增加外来夹杂物。高温浇铸还容易出现冒涨、裂纹、缩孔、皮下气泡、白点、疏松、偏析等冶金缺陷，严重时导致浇铸事故，如钢包漏钢、钢锭模被熔损等。
    温度过低，造成镇静时间不足，使钢中夹杂物不能充分上浮，影响的内在质量。过低的浇铸温度容易造成短、重皮、冷溅、缩孔和发纹等缺陷。甚至钢包口与塞捧头粘住或冷钢结底，不能进行正常浇注，造成钢液报废。
（2）熔池温度判断
     为防止温度不正常，整个熔炼过程都应加强对温度的控制，由于还原期正常的调温范围不大（30℃左右），所以控制好扒渣温度极为重要。绝大多数钢种的扒渣温度应比其出钢温度高出10～20℃。对在还原期要加入大量铁合金的钢种，宜按上限控制，甚至可以高出30℃。
（3）出钢温度控制
     出钢温度由钢的熔点及出钢到注入钢模过程中钢液的热损失来决定的。一般高出钢种熔点80～150℃，即：

          T出钢=T熔点+（80～150℃）。
   小炉子出钢，浇铸过程热损失大，可选取上限（120～150℃），20t 以上的炉了可取下限（80～150℃）。钢液的熔点与钢种元素含量有关，如下表所示：             
             钢中元素对熔点温度降低的影响

例：熔炼H13钢，其成分为0.4%C、0.9%Si、0.5%Mn、5.0%Cr、1.15%Mo、0.85%V,总装入量770kg，出钢温度应控制在多少？
    解：熔点温度为：
         T熔点=1539-65×0.4-8×0.9-5×0.5-1.5×5-2×1.15-2×0.85≈1492(℃)
  出钢温度控制在：T出钢=1492+（120-150）=1612～1642（℃）
   但是需考虑其他因素的影响，如钢中含Ti、Mn、Ni高时，出钢温度要偏听偏低些；含AL、Cr、Ti元素高时，出钢温度要偏高些，此外，还要考虑浇铸的是大锭还是小锭，浇铸锭支数多少，不能一概而论。
  3吨一拖二中频炉：http://www.kexindianlu.com/BdwlkjProduct.asp?id=220