強(qiáng)化中頻電爐在鑄鋼熔煉過程中的冶金反應(yīng)

時(shí)間：2016-02-25作者：山東榮泰感應(yīng)科技有限公司（銷售）瀏覽：217

中頻電爐在鑄鋼行業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)較為普遍，特別是在小型砂型鑄鋼和失蠟熔模精密鑄鋼中幾乎都是采用中頻電爐煉鋼，由于技術(shù)力量的不足，絕大多數(shù)企業(yè)對(duì)中頻電爐在熔煉過程中的冶金反應(yīng)研究較少，以至于形成了一種較為普遍的觀點(diǎn)，即中頻電爐在鋼熔煉過程中只有較弱的冶金反應(yīng)，難以進(jìn)行脫磷、脫硫操作，基本上是一種廢鋼和鐵合金的重熔過程。現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)當(dāng)中，很多使用中頻電爐冶煉鑄鋼材質(zhì)的企業(yè)，在遇到原材料出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，造成鋼液成份中磷或硫**標(biāo)，解決問題的方法基本上是傾倒出部分鋼液，再加低磷硫的廢鋼重新配料熔化，常常造成較大的損失，因此，強(qiáng)化中頻電爐熔煉過程中的冶金反應(yīng)，掌握脫磷、脫硫的方法，是一項(xiàng)很有**的工作。

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一．鋼水熔煉過程中脫P(yáng)、脫S的冶金原理

（一）脫P(yáng)的冶金反應(yīng)原理

磷在鋼液中以Fe2P的形式存在，在鋼液中溶解度很高，容易與自爐渣擴(kuò)散到鋼液中的(FeO)作用并釋放熱量，反應(yīng)式:

★

2[P]+5(FeO)→(P2O5)+5[Fe]；△H=-260000J★

磷的氧化物在鋼液中溶解度很低，但易溶于爐渣，并與爐渣中的(FeO)反應(yīng)生成（3FeO?P2O5），反應(yīng)式如下：

★

(P2O5)+3(FeO)→（3FeO?P2O5）；△H=-127900J★

（P2O5）和（3FeO?P2O5），都是不穩(wěn)定的氧化物，在冶煉時(shí)，溫度稍高就會(huì)分解，使磷重回鋼液，因此，以FeO為主的爐渣脫磷能力很差，為了**很好的脫P(yáng)效果，就**向爐渣中加入強(qiáng)堿性氧化物CaO(石灰)，與（P2O5）結(jié)合成穩(wěn)定的磷酸鈣，反應(yīng)式如下：

★

（P2O5）+4（CaO）→[（CaO）4 ?P2O5]；△H=-689700J★

脫P(yáng)過程綜合反應(yīng)式如下：

★

2[P]+ 5(FeO)+ 4（CaO）→[（CaO）4 ?P2O5]+5[Fe]；△H=-949700J★

由以上反應(yīng)式可知，做好脫P(yáng)工作，注意以下幾個(gè)方面：

（1）鋼液氧化性強(qiáng)，爐渣堿度高是脫P(yáng)的必要條件；

? ? ? （2）控制鋼液溫度，由于脫磷是放熱反應(yīng)，因此鋼液溫度低有利于脫P(yáng)

? ? ? （3）流動(dòng)性良好的爐渣能提高渣中的CaO活性，有利于脫P(yáng)；

? ? ? ?（4）加強(qiáng)鋼液與渣的攪拌，有利于脫P(yáng)。

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（二）脫S的冶金反應(yīng)原理

硫在鋼液與爐渣中均以FeS形態(tài)存在，鋼液中的[FeS]與爐渣中的（FeS）可以通過擴(kuò)散互相轉(zhuǎn)移，在一定溫度下，兩者質(zhì)量分?jǐn)?shù)比是一個(gè)常數(shù)，脫S過程，就是利用這一原理。在鋼液脫氧還原充分的條件下，促使?fàn)t渣中的（FeS）與Ca2+ 作用形成CaS,減少渣中的（FeS），從而導(dǎo)致鋼液中的[FeS]往渣中擴(kuò)散，來達(dá)到鋼液脫S的目的，反應(yīng)式如下：

★

（FeS）+（CaO）=(CaS)+ (FeO)★

因此，做好脫硫工作注意以下方面： ? ?（1）鋼液脫氧越充分越好，鋼液在還原期**做好脫氧工作，這是脫硫的必要前提條件。

? ?（2）增加渣的堿度，以使渣有足夠的（CaO）參與反應(yīng)。一般認(rèn)為爐渣堿度以2.5～3.5較佳。

? ?（3）適當(dāng)?shù)妮^高的鋼液溫度。提高鋼液的溫度可以降低爐渣的黏度，利于FeS的擴(kuò)散，提高脫硫效率。

? ?（4）加強(qiáng)鋼液與渣的攪拌作用。脫硫過程是緩慢的擴(kuò)散過程，加強(qiáng)攪拌、增強(qiáng)鋼液與爐渣的接觸面積是提高脫硫效率的較有效的措施。基于此，出鋼時(shí)的“鋼渣混出”是一種較佳有效的重要操作方法。

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二．中頻電爐冶煉過程中脫磷、脫硫操作要點(diǎn)。

（一）熔化期的脫磷

根據(jù)脫磷的冶金反應(yīng)機(jī)理，脫磷的操作應(yīng)安排在熔化期，并注意注重鋼液的氧化、初渣的制備、扒渣和二次造渣四個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）鋼液的氧化

為了盡快達(dá)到脫磷的目的，以使鋼液在熔化的整個(gè)過程中都有效參與脫磷的反應(yīng)，在熔化前加爐料時(shí)可將氧化鐵皮或鐵礦石與廢鋼一起放入爐中熔化，每噸鋼液準(zhǔn)備氧化鐵皮或鐵礦石8～10kg，先期加入廢鋼總量所需的氧化鐵皮或鐵礦石量的一半。如果沒有氧化鐵皮或鐵礦石，可以在熔化初期吹氧，以使鋼液氧化。

（2）初渣的準(zhǔn)備

廢鋼開始熔化后，即可進(jìn)行造初渣。秤取總爐料的0.6～0.8%左右的石灰與螢石（石灰與螢石的比例為10：1），邊熔化邊隨廢鋼一起加入，至廢鋼化至要求總量的70%時(shí)，準(zhǔn)備扒渣，以便造二次渣較好地脫磷。注意造渣用的石灰**是干燥的有粒度的。粉狀的石灰由于吸潮，嚴(yán)禁使用，因此石灰**隨烘隨用。氧化鐵皮和螢石**經(jīng)烘干使用。

（3）扒渣

鋼液化至要求的60～70%時(shí)停止加料并降低功率，維持熔化狀態(tài)，攪拌渣液，傾爐出渣。

（4）二次造渣

待渣基本出凈后，重新加入廢鋼，加大功率熔化，并秤取總爐料0.5%的渣料與剩余的氧化鐵皮或鐵礦石加入爐內(nèi)。使廢鋼全部熔清后，傾爐扒渣，取樣化驗(yàn)P是否在允許的范圍內(nèi)。一般來說，碳素廢鋼經(jīng)以上操作，脫磷效果可以達(dá)50%。

（二）還原期的脫硫

實(shí)踐證明，鋼液脫氧操作的好壞，直接影響到脫硫效果。由于中頻電爐的熔煉特性，爐渣直接曝露在空氣中，相對(duì)于電弧爐在造還原渣時(shí)可關(guān)閉爐門減少爐內(nèi)氣氛與外界交換的機(jī)會(huì)，中頻電爐造還原渣的外部條件比較差。因此，中頻電爐脫硫操作有其特殊性，應(yīng)做好以下操作：

? ?（1）熔化后期出盡氧化渣后，加入適量的石灰和螢石，以能覆蓋整個(gè)液面即可，防止鋼液吸氣氧化。待稀薄渣形成后，用硅鈣粉預(yù)脫氧，然后加入各種合金，調(diào)整成份，以使除硫以外的鋼液化學(xué)成份符合企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，隨后撒Si-Ca粉預(yù)脫氧為造還原渣脫硫做好準(zhǔn)備。

? ?（2）將準(zhǔn)備好的占鋼液總量1.5%的還原渣（生石灰：三氧化二鋁：碳酸鈉：螢石=20：5：2：2）分批加入，提升鋼液至相對(duì)高溫，并不斷攪拌渣液，維持20～30分鐘的時(shí)間。其間為了渣液的穩(wěn)定，需間隔5分鐘左右往渣面撒入Si-Ca粉。

? ?（3）出鋼時(shí)，終脫氧在包內(nèi)進(jìn)行，一般將鋁放入鋼包內(nèi)，按0.3kg/t計(jì)算。堅(jiān)持鋼渣同出，如果需要脫去的硫量較多，可以將包內(nèi)的渣扒除，鋼液重新回爐，重復(fù)第二步驟的造渣過程。

（三）中頻電爐脫磷脫硫的實(shí)例。

1. 脫P(yáng)實(shí)例：

2009年3月21日，我公司利用3噸中頻電爐做的脫磷對(duì)比試驗(yàn)，實(shí)際鋼水量2700kg。

由于脫P(yáng)扒渣后的鋼液氧化嚴(yán)重，為了取樣對(duì)照，加入了少許碳粉和硅鈣粉，導(dǎo)致對(duì)比樣略微增碳增硅。

2.脫硫?qū)嵗?

2009年4月28日，使用3噸中頻電爐冶煉德標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)鑄鋼1.6760材質(zhì)鋼液量3200kg.

三. 總結(jié)

中頻感應(yīng)電爐只要掌握好正確的冶煉操作工藝，是*可以做好鋼液的脫磷脫硫工作，達(dá)到凈化鋼液降低成本的目的。

加強(qiáng)中頻電爐在鑄鋼熔煉過程中的冶金反應(yīng)，需要注意以下幾個(gè)方面的問題：

1.選購合適的爐襯材料，因?yàn)槿蹮掃^程中的脫磷脫硫冶金反應(yīng)對(duì)爐襯侵蝕嚴(yán)重，選擇合適的爐襯材料非常重要，建議選用中性耐火材料燒結(jié)坩堝，中性料耐急冷急熱，不易開裂。酸性爐襯是無法開展脫磷脫硫操作的。

2.脫磷操作過程中鋼水氧化嚴(yán)重，與O結(jié)合比Fe親和力較強(qiáng)的合金元素會(huì)大量燒損，在扒除脫磷渣時(shí)會(huì)去除掉，因此同材質(zhì)的合金鋼澆冒口建議在脫磷工作完成以后加入。

3.中頻電爐熔煉時(shí)脫磷操作方便快捷，效果顯著；但脫硫操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，熱輻射強(qiáng)。由于爐渣曝露于空氣中，做好鋼液的脫氧操作，造好還原渣，是提高中頻電爐脫硫效率的關(guān)鍵所在。





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• 中頻爐的日常使用維修

  3、設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，易出現(xiàn)的故障 故障現(xiàn)象：設(shè)備運(yùn)行正常，但在正常過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)，燒毀多支KP晶閘管和快熔。 分析處理：過流保護(hù)時(shí)，為了向電網(wǎng)釋放平波電抗器的能量，整流橋由整流狀態(tài)轉(zhuǎn)到逆變狀態(tài)，這時(shí)如果а＞1500就有可能造成有源逆變顛覆，燒毀多支晶閘管和快熔,開關(guān)跳閘，并伴隨有**的電流短路爆、炸聲。對(duì)變壓器產(chǎn)生較大的電流和電磁力沖擊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞變壓器。 4、晶閘管 故障現(xiàn)象：更換晶閘管后，