电弧炉炼钢洁净化冶炼关键问题
电弧炉炼钢洁净化冶炼关键问题
冶炼用原材料。
电弧炉炼钢以废钢为主要原料，石灰、增碳剂等为辅助原料。一方面，随着汽车、家电等报废数量的增加，社会废钢成分更加混杂；废钢中Cu、Zn、Pb、Sn等有害杂质元素，随废钢循环次数的增加不断富集。另一方面，辅料的使用同样会带来有害元素，影响钢液洁净度。为尽量降低原材料的影响，需根据钢种对原材料使用制订不同的标准，分钢种分级别进行原辅料的定制化选择。如冶炼优质合金棒材时，采用铁水加废钢、优质废钢或优质废钢加直接还原铁为原料；冶炼低硫钢时，尽量使用低硫石灰；冶炼低碳钢时，选择低碳辅助原料。
脱磷操作。
磷在绝大多数钢种中是有害元素，脱磷是电弧炉冶炼的重要任务之一。近年来，随着国民经济的发展，市场对低磷及超低磷高品质特殊钢需求增加，现有电弧炉炼钢工艺很难满足快速低成本脱磷的冶炼要求。其主要原因在于电弧炉炼钢原料结构复杂，熔清磷含量波动大；全废钢冶炼熔清后碳含量低、钢液黏稠度高，且受电弧炉炉型结构限制，熔池流动速度慢，脱磷动力学条件差，冶炼过程脱磷困难。传统电弧炉冶炼低磷钢通常采用多次造渣、流渣操作，冶炼周期长，渣量大，终渣（FeO）含量高，钢水过氧化严重，冶炼成本难以控制。
钢中氧及夹杂物的控制。
电弧炉冶炼终点钢液氧含量的稳定控制，是降低钢中夹杂物的关键。电弧炉炼钢普遍采用强化供氧操作以加快冶炼节奏、提高生产效率，但电弧炉炼钢终点控制不精准，钢液过氧化较为严重。这不仅导致后期精炼过程脱氧剂的过度消耗，而且使得精炼期夹杂物的产生量显著增加。为降低终点钢液氧含量，电弧炉炼钢主要采取以下措施：控制出钢前吹氧量，同时喷吹惰性气体强化搅拌；出钢时采用偏心炉底出钢控制下渣量；出钢前加入铁碳镁球，降低钢液氧含量。
钢中[N]与[H]的控制。
电弧炉采用大功率供电强化废钢熔化，电极放电产生的高温电弧会电离附近空气中N2，致使钢液易吸氮；N2有时会作为底吹气体或粉剂喷吹载气浸入熔池，造成钢液进一步吸氮。同时，电弧炉冶炼原料中含有水分并接触空气，会造成钢液中氢含量偏高。然而，电弧炉炼钢熔清后熔池碳含量偏低，供氧强度不足，冶炼后期脱碳期间熔池内产生的CO气泡数量少，所以不能有效脱除[N]、[H]。解决此类问题的方法主要是通过废钢预热的方式脱除水分，减少氢元素入炉；调整炉料结构，通过加入DRI、提高铁水比等方式提高熔池碳含量，在电弧炉冶炼后期进行高强度脱碳沸腾操作，以脱除钢液内[N]、[H]，再在后续精炼及浇铸过程中加以保护，控制钢中[N]、[H]的含量。
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