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。
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。
(钢讯)