传统的电炉炼钢工艺——“熔化——氧化——还原”，因为一直被广大炼钢工作者所推崇而沿袭至今。这一工艺的实质是强调扩散脱氧的作用，钢液必须在白渣下保持20～30 min的还原时间进行充分的脱氧去硫后方可出钢。这种工艺虽然在较大程度上冶炼出优质钢液，但冶炼时间长、耗...
传统的电炉炼钢
工艺——“熔化——氧化——还原”，因为一直被广大炼钢工作者所推崇而沿袭至今。
一工艺的实质
强调扩散脱氧的作用，钢液必须在白渣下保持20～30 min的还原时间进行充分的脱氧去硫后方可出钢。这种工艺虽然在较大程度上冶炼出优质钢液，但冶炼时间
、耗电高。为了节约能源，炼钢工作者正在探索新的炼钢理论和工艺。“无还原快速炼钢工艺”就是在这一时代背景下出现的一种节能降耗的新尝试。
“无还原快速炼钢工艺”的实质是取消白渣下的还原过程，采用“CaO-Al
2O
3-SiO
2”合成渣代替还原期的白渣，取消扩散脱氧，以充分发挥渣洗的作用来完成脱氧去硫的任务，即将还原期炉内扩散脱氧去硫的任务移到包内进行，从而达到节电省时的目的。
1 试验工艺 无还原快速炼钢工艺与传统的白渣冶炼工艺相比，在补炉、配料、熔化及氧化的前期操作上并无什么明显差异。生产试验只是在氧化后期和还原期对工艺上作了变更，主要是：
(1) 氧化末期的终碳量要求不同。白渣冶炼工艺要求终碳量控制在规格下限至下限以下0.06%，而新工艺则要求控制在中、下限。这是因为新工艺还原期大大缩短，使还原期钢液增碳量也随之大大减小以至为零。
(2) 氧化末期的扒渣温度，新工艺比旧工艺的出炉温度要高20～30 ℃，严禁低温扒渣。这是因为新工艺还原期短，钢液不能升温，而且新工艺所造的还原渣因含有较高的SiO
2而对炉衬浸蚀大，如果延长还原时间用于钢液升温，将会使炉衬受到严重的损坏。
(3) 还原渣料配比不同。新工艺要最大程度发挥渣洗的作用，必须使新造的还原渣具有很好流动性，因而渣料中耐火砖的比例应比白渣冶炼工艺大，我们采用的配比为，石灰∶碎耐火砖=2∶1，渣量为3%左右。两种渣的成分，见表1。
表1 渣料配比 %
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种类CaOAl2O3SiO2其余白渣55～652～315～20余快速合成渣40～5010～2020～25余</DIV>
2 试验效果及分析 (4)
合金一次加入，出钢前不再取样分析和调整，这就要求对合金及炉料进行准确称量并对各类合金的收得率有准确地了解。
(5) 在还原初期加渣料前后，在炉内插铝预脱氧，再加锰铁，最后加硅铁进一步脱氧，其与白渣冶炼工艺先加锰铁预脱氧，后插铝作终脱氧的顺序恰好相反。
无还原快速炼钢这一新工艺目前在
内、外还处于试验研究阶段，但已取得了较大的进展。笔者在我厂1.5 t电弧炉上结合生产，先后进行了15炉的工艺试验，取得了一些进展和经验，这一新工艺实施的重点和难点在于：(1)保证合格的化学成分；(2)保证适宜的钢液温度；(3)保证钢液脱氧的充分性；(4)保证钢件的
机械性能不低于白渣冶炼工艺生产的钢件；(5)真正达到省时、节电、降耗的工艺效果。
在实施15炉中。除1炉ZG25因炉前操作和判断严重失误外，其余14炉均达到工艺要求和有关技术标准。
现将试验结果分类讨论如下：
2.1 化学成分
表2是无还原快速炼钢工艺试验的化学成分与相应牌号工艺规定范围的对照情况。由表2可知，14炉的化学成分全部在工艺要求的范围内，即成分合格率100%，而近来按白渣冶炼工艺冶炼的钢液，其合格率只在80%～90%范围内，最初认为，取消了还原末期的取样分析与合金元素二次调整两个环节，其化学成分的不合格率一定比传统工艺的高得多。但试验结果恰恰相反，分析认为这是由新工艺的特点所决定：(1)扒渣后钢液经过插铝预脱氧，将钢液中的氧含量大大降低，从而使随后加入的锰、硅合金烧损少；(2)由于还原时间大大缩短，一般只有8～10 min，使Si、Mn及其它合金元素烧损的波动范围减少，回磷现象也大大减少；(3)由于新工艺所造的还原渣流动性好，钢渣混出时接触面积数倍、至数十倍增加，使钢液中的硫能充分地进入炉渣，因而使钢水中S含量可降到很低程度。
表2 无还原快速炼钢与常规炼钢化学成分对比
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序
号钢
号化 学 成 分 /%测温秒
数/s工
艺
要
求1ZG250.20～0.300.20～0.500.50～0.80≤0.04≤0.04 30～352ZG350.30～0.400.20～0.500.50～0.90≤0.04≤0.04 26～323ZG450.40～0.500.20～0.600.50～0.90≤0.04≤0.04 26～324ZG35CrMo0.30～0.400.20～0.400.50～0.80≤0.04≤0.040.80～1.100.20～0.3028～32试
验
结
果1ZG250.260.320.600.0240.028 -2ZG450.470.360.680.0350.030 303ZG350.320.300.710.0250.038 324ZG350.360.420.710.0270.035 285ZG250.240.370.730.0290.022 356ZG350.330.320.550.0320.032 267ZG350.400.320.550.0180.024 288ZG350.350.240.660.0240.026 289ZG250.260.350.620.0210.024 2810ZG250.250.430.790.0120.032 3011ZG250.270.320.580.0280.019 3012ZG250.280.380.590.0190.030 3413ZG250.260.260.550.0250.029 3014ZG35CrMo0.320.320.620.0350.0390.800.2930</DIV>
2.2 钢液温度
在新工艺生产试验中，由于条件的限制，不能选用测温装置对钢液直接测温，而是采用经验测温法——结膜法来判断钢液温度。测温秒数，见表2。将测试值与工艺要求值对比可知用无还原快速炼钢工艺炼钢，是可以有效地控制钢液温度的。
在生产试验中，还对浇注的铸件进行跟踪观察，14炉铸件无一件有粘砂、冷隔、浇不足、棱角不清等因钢液温度不当而产生的各类
铸造缺陷。
无还原快速炼钢工艺所以能如此有效地控制钢液温度也是由于还原时间缩短，从而避免了白渣法冶炼时间长，导致钢液温度波动大，超出工艺要求的范围。
2.3 钢液脱氧
取消造白渣和在白渣下扩散脱氧的环节后，从15炉新工艺冶炼的钢液来看，只有1炉因操作失误而浇注铸件发现有轻微气孔外，其余14炉全部合格。
无还原快速炼钢工艺虽然取消了扩散脱氧这一环节，脱氧任务主要由沉淀脱氧来完成，即增加了插铝预脱氧的工序。由于铝属强脱氧元素，其脱氧效果是很明显的，加之出钢时渣洗的作用，完全抵消了取消扩散脱氧所带来的不良后果。有关资料报道，用此工艺冶炼45
#钢，氧化末期钢液含氧量为0.0166%，经过插铝加Si-Fe、Mn-Fe沉淀脱氧，到出钢前钢液中氧含量降至0.0103%，最后经过出钢过程中的渣洗钢液氧含量又进一步降至0.0045%，前者降低38%，后者降低35%，两项之和即炉内脱氧与包内脱氧总效率为73%(脱氧效果与原始含氧量有关，钢液含氧愈高，脱氧效率愈高)。从上述的脱氧效率和脱氧深度来看，无还原快速炼钢工艺是完全可以保证铸件不出现气孔的。
2.4 机械性能
无还原速炼钢工艺所炼出的钢液，由于S、P含量低，脱氧充分，加之还原时间短、钢液吸气量少，其机械性能与传统工艺所炼的钢基本相当。表3是两种工艺所炼钢种的性能对比。
表3 两种工艺冶炼钢种性能对比
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冶炼工艺钢种σb
MPaσs
MPaψ
%δ
%aK
J/cm2GBZG25＞450＞230＞32＞22＞45白渣还原法ZG2551532430/47无还原法ZG2550133243.827.252GBZG35CrMo＞700＞552＞25＞12＞4白渣还原法ZG35CrMo1 147902/812无还原法ZG35CrMo1 006923/612.9</DIV>
注： ZG35CrMo试验值的强度大幅度高出标准，而塑性低于标准，可能与热处理有关。
2.5 节电效果
白渣还原法冶炼碳钢在我厂1.5 t电弧炉上一般为25～30 min，冶炼合金钢则时间更长，而无还原快速炼钢工艺仅需8～10 min，即比传统工艺缩短15～20 min以上。正是由于冶炼时间缩短，钢液耗电量也大大降低。经统计无还原法冶炼的15炉的单位耗电量比我厂1996年前6个月用白渣还原法炼钢的耗电量降低了150 kW.h/t左右。
2.6 降低原材料消耗
(1) 无还原法炼钢造还原渣时，不仅可以用废弃的袖砖等耐火制品代替部分石灰，减少石灰用量，还可节省炭粉和硅铁粉。因为新工艺不象传统工艺那样需要频繁地补加炭粉和硅铁粉来维持炉渣还原性。
(2) 由于插铝预脱氧和缩短还原时间，使硅、锰合金烧损减少，因此可以节约Si、Mn合金。
(3) 新工艺在出钢前不需取样化验，因此可节省化验费用，减少化验
员。
(4) 由于缩短了冶炼时间，还减少了石墨电极的消耗等损失。
3 结论
通过10多炉的工艺试验的研究与分析，得出以下结论：
(1) 无还原快速炼钢工艺比传统的白渣还原工艺缩短冶炼时间15～20 min以上，提高了电炉利用率和劳动生产率。
(2) 由于冶炼时间缩短，使钢液单位耗电量可降低150 kW.h/t左右。
(3) 无还原快速炼钢还节省了原材料的消耗，使钢液的单位成本进一步降低。
(4) 无还原快速炼钢工艺在降低生产成本的同时，熔炼出了合格的钢液。
(5) 无还原快速炼钢法工艺简单、节电、省时、降耗，值得推广应用。
