1、,第二篇 电弧炉炼钢,、,流渣,吹氧脱碳,加渣料 吹氧、流渣,扒渣,插铝,测温,加还原剂1,加还原剂2,取样分析,1）炉料熔化过程及供电 装料完毕即可通电熔化。炉料熔化过程图，基本可分为四个阶段。,炉料熔化过程与操作,金属料（固/液体）升温曲线,电炉典型钢种冶炼,一.滚珠轴承钢的冶炼。,1.滚珠轴承钢用途及分类.（1）滚动轴承用途：主要用来制造滚动轴承的滚珠、滚柱、滚筒、滚针、及内外套圈，少部分用来制造油泵、油嘴及其他工具等。,（2）滚珠轴承钢分类根据化学成分和特性我们把轴承分为五类(见(表1-1):表（1-1）,2.轴承钢中的化学成分和主要合金元素的影响2.1轴承钢中化学成分 表（1-2）（
2、%）,2.2轴承钢中主要元素的作用。（1）碳（0.90-1.20%）一般说来，含碳0.50-0.60%的马氏体基体上分布6%-8%过剩碳化物时，轴承的强度、硬度、抗疲劳性、耐磨性都较好；含碳量过少，过剩碳化物少，耐磨性差；含碳量高，增加钢的脆性，引起严重的碳化物偏析，影响轴承使用寿命。（2）锰 锰加入轴承钢中，可部分溶于铁素体,增加铁素体的强度和硬度。 锰能提高钢的淬透性。 当锰达到1.00-1.20%时，强度提高，塑性不受影响。,(3)硅钢中含有硅,能提高铝的脱氧能力。硅在钢中形成碳化物，能提高固溶体的强度。钢中含有适量的硅能提高弹性极限、屈服强度和疲劳强度。（4）铬铬能保证钢的硬度、强度、
3、耐磨度及抗疲劳性能；因为铬是碳化物的形成元素之一，在含碳1%的过共析钢中，形成含铬合金渗碳体（Fe，Cr）3C，他在退火时比较稳定，不易积聚长大，碳化物颗粒比较细小、均匀。铬的加入，使钢具有较高的淬透性。能提高轴承钢的抗腐蚀性能。,3.轴承钢冶炼工艺 （以GCr15SiMn为例，总钢水量以32t计） GCr15SiMn钢中化学成分（%）表（1-3）,3.1 冶炼前准备。（1）轴承钢安排在EAF中期炉龄的炉内冶炼。（2）炉体、设备良好，无漏水现象。（3）出钢槽、钢包、铁合金、辅助材料均必须清洁干燥，炉盖不漏水。3.2 配料 EAF炉冶炼，配用少锈的碳素钢和低硫磷生铁（不得配用帽口切头）；生铁配用
4、量30%，配碳量不足可用碎电极补充。 配料成分要求：碳：1.40-1.60%，磷0.035%。,3.3 熔化期（1） 吹氧助熔：送电30分钟，炉料发红，形成熔池，开始合理吹氧助熔，但不准埋吹氧管吹氧 。（3）目的： 提前造渣，早期去磷，减轻氧化期脱磷负担 。（3）炉料熔毕，温度大于1560，开始取样；熔清成分（%）表（1-4）,3.4 氧化期（1）氧化温度在1580以上，不准带料氧化；（2）采用氧气、矿石综合脱氧；（3） 保证脱碳量在0.30-0.45%，脱碳速度 0.01%/min；（4）从加矿脱碳到化渣时间不少于30分钟，确保在高温下氧化脱碳沸腾激烈、持续，在熔池各部位均匀进行；（5）纯沸
5、腾时间保持7-10min，并调节锰至0.25%；（6）扒渣条件：c在0.80%左右，p0.010%，温度：1580-1600。,3.5 还原期（1）稀薄渣量2-3%，渣料配比：石灰15-20kg/t，萤石4-5kg/t，硅石3-4kg/t；（2）稀薄渣下插铝1kg/t预脱氧，用SiC粉还原，在满足脱硫的前提下，最终用少量的萤石、硅石将炉渣的碱度调整到R=1.5-2.0左右，出钢前炉渣活跃；（3） 加合金，确保化学成分进入中下限； Si-Mn加入量计算：32*103*（0.95%-0.25%）/（0.95*0.66）=357（kg），同时增硅为：357*7%*0.95/32*103=0.07%；
6、H-Cr加入量计算： 32*103*（1.35%-0.10%）/（0.95*0.67）=628（kg），同时增碳为：628*7%*0.95/32*103=0.13%；,（4） 通电约10分钟后，合金全熔；（5）出钢温度控制在1580左右， 出钢时要求钢渣混充;4. LF精炼（P170）（1）座包、吹氩、加精炼渣、下电极加热化渣、测温、取样；（2）加小石灰、精炼渣等，继续造渣进行脱硫反应，辅加硅铁粉、炭粉还原，保持炉内的还原气氛，保持白渣。（3）根据表（1-5）成分，微调合金成分；,Fe-Si加入量：32*103*0.40%/（0.75*0.95）=180（Kg）；（4）在合金加入后，加热、吹氩
7、5min左右，待成分均匀后，进行测温、取样（见表（1-6）； LF第一个成分样（%）表（1-5）,（5）采用”EAF+LF+VD“三联式炼钢工艺时，须继续电极加热，当温度在16001620，即可以吊包至真空位；LF取的第二个成品样表（1-6）,5.VD真空（1）钢包入真空位，进行抽真空，一般5分钟真空度达67Pa，真空保持不小于15分钟；（2）停泵、破空，软吹氩大于3分钟；（3）停氩，定H 2.0ppm、O 10PPm；（4）测温：T1510时进行浇注；否则回LF继续升温；,二.合金结构钢的冶炼,1.合金结构钢的简述（1）合金结构钢中主要元素：碳、硅、锰、铬、镍、钒、钼、钨、铝、钛、硼等；（2
8、）合金结构钢用途；机械制造用钢和建筑用钢；制造各种机械零件、汽车、拖拉机、航空、造船及建筑部门用来制造承受各种载荷的构件；,2.含钛、铝、硼合金结构钢2.1 20CrMnTi、50BA、38CrMoAl的化学成分和各种元素的作用。20CrMnTi、50BA、38CrMoAl的化学成分(%)表（2-1）,各元素的作用如下:(1)C:合金结构钢含碳量一般小于0.55%;渗碳钢:含碳在0.25%以下,使用前经渗碳和淬火处理;调质钢:含碳量0.25-0.55%,使用前经淬火和高温回火处理;(2)Si:硅常以Fe-Si形式加入钢中作为脱氧剂;当硅大于0.40%,能提高钢的强度和硬度,但降低了钢的韧性;(
9、3)Mn:通常为了脱氧和减弱硫的有害作用；,锰能与铁素体形成固溶体，提高钢的强度和淬透性；当锰含量大于1.5%，降低钢的塑性和韧性，增加回火脆性；（4）B：结构钢中含量在0.005%以下，增加钢的淬透性；当钢中B0.007%,容易发生热脆;（5）Ti：Ti是良好的dO、去气、固N的元素；碳化钛，稳定、细化晶粒，提高钢的强度；（6）Cr：铬能保证钢的硬度、强度、耐磨度及抗疲劳性能；使钢具有较高的淬透性；能提高轴承钢的抗腐蚀性能。,（7）Mo：能提高钢的强度、淬透性、回火稳定性、高温强度；消除钢的回火脆性；（8）Al：脱氧剂和固N剂，能细化晶粒；在结构钢中，Al1.1%时，含铝钢渗氮后，提高钢的硬
10、度和疲劳强度，改善钢的耐磨性；,3. 合金结构钢的冶炼（以20CrMnTi、50BA、38CrMoAl为例，假设总钢水量为32t）3.1 冶炼前准备（1）炉料必须清洁、干燥；（2）炉体、设备良好，无漏水现象；（3）出钢槽、钢包、锭模、铁合金、辅助材料(矿石、萤石等)均必须清洁干燥；3.2 配 料（1）碳成分的配制： 右表（2-3）,（2）炉料由少锈废钢、碳素切头及低磷、硫生铁组成。配料中：P、S0.80%；3.3 氧化期（1）冶炼38CrMoAl，熔化末期，调整Mo成分；需Fe-Mo量：0.17%*32*103/（58%*95%）=99（kg）（2）炉料全熔，温度大于1580，进入氧化期；（3
11、） C 0.30%，脱碳速度大于0.01%/min；（4）高温均匀沸腾、自动流渣、能充分脱磷、去气、去除夹杂；（5）氧化末期净沸腾10分钟，执行锰制度Mn=0.20%；,（6）氧化末期碳、磷、硅控制： 表（2-4）(7)氧化末期，冶炼38CrMoAl，扒渣T1600；,3.4 还原期（1）还原期先欲插铝0.5Kg/t；（2）稀薄渣量2-3%，渣料配比：石灰15-20kg/t，萤石4-5kg/t，硅石3-4kg/t；（3）用碳粉、碳硅粉(4Kg/t)进行扩散脱氧，还原期要保持流动性良好的黄白渣；（4）锰、铬成分调节：锰、铬合金加入钢中调节钢中所需铬、锰的成分；要求：20CrMnTi中成分Cr中下
12、限、Mn中上限； 4MnB中Mn成分按中上限调节；（5）待合金全熔，温度T1580，初炼炉即可出钢；,4.LF、VD精炼（1）LF工位座包、吹氩、加精炼渣、下电极加热化渣、测温、取样；（2）加小石灰、精炼渣等，继续造渣进行脱硫反应，辅加炭粉、硅粉（还原，保持炉内的还原气氛，保持白渣。（3）在出站前5-10进行成分调节：A. 铝、钛、硼成分的调节表（2-5）,B. 碳、硅成分调节要求：钢中Si成分控制在下限，C控制在规格中下限；（4）喂铝线0.4kg/t，喂线后吹氩2.5min；（5）出站吊包温度的控制：20CrMnTi： T=1600-163040MnB、38CrMoAl：T=1580-160
13、0（ 38CrMoAl要求温度走上限）（6）若要经VD抽真空，吊包温度在原来基础上加上80-100；（7）经VD钢种，为了提高合金铝、钛、硼的回收率，成分可在抽完真空后，回LF调节，调节要求见表（2-5）。,钢的炉外精炼,1。炉外精炼的定义：2。炉外精炼的主要优点：3。炉外精炼的手段与内容主要有： 真空处理；吹惰性气体；加入渣料、脱氧剂与合金元素以及它们的组合。 方法分类：真空精炼法；非真空精炼法；喷射冶金及合金元素特殊添加法。,一、钢液真空处理,真空处理的作用：脱氧、去气和去非金属夹杂真空处理方法：液面脱气法、滴流脱气法、循环脱气法（RH法）和提升脱气法（DH法）。,二、钢包吹氩,氩气吹入钢
14、水，在钢水中形成大量细小气泡上浮，搅拌钢水。氩气泡像无数的小“真空室”，氢和氮不断向其中扩散，致使氩气泡中氢和氮的分压随气泡的上浮而增大。由于气泡在上浮过程中受热膨胀，故其中氢和氮的分压仍保持在较低的水平上，可继续去氢和氮，直至气泡逸出钢液。吹氩的作用：脱氧、脱碳、提高脱气效果、去非金属夹杂物，均匀钢液成分和温度。钢液在连续铸钢前一般都要进行吹氩处理。,三、电弧加热钢包精炼法,1.常用的方法：ASEA-SKF法、VAD法、LF法ASEA-SKF法：真空脱气加电磁搅拌加电弧加热的钢包精炼法；VAD法：真空脱气加吹氩加电弧加热的钢包精炼法；LF法：吹氩加电弧加热钢包精炼法，是不带真空设备的VAD法
15、 设备简单，费用最低廉。,四、炉外精炼不锈钢,1.VOD法：真空吹氧脱碳法2.AOD法：氩氧脱碳法（目前世界上75%以上，美国95.95%以上的不锈钢由此法生产）,五、钢包喷粉精炼法,是将喷射冶金技术应用于钢液的炉外精炼。 向钢液喷粉如石灰粉、合金粉等，可以完成脱漆、取硫、去磷、脱氧、去夹杂、改变夹杂形态、调温、控制微量元素（如稀土元素）和合金化等精炼操作。它既可提高钢的质量，又可大大提高生产率，比其它炉外精炼法更为方便可靠，而且设备简单，投资少，费用低和灵活性大。,喷吹得粉料根据需要选用。常用的粉料是： 去硫用：石灰、石灰加萤石，石灰加铝，石灰加萤石加电石加石灰石，电石加石灰加硅钙合金，电石等；脱氧用：硅钙合金，硅钙锰合金，硅钙合金加硼；去磷用：石灰加萤石加氧化铁；合金化：相应的合金剂。,
