·50· 北京科技大学学报 第34卷 落后，其原因是电炉治炼状况复杂，检测手段落后 (2)制定供氧曲线，确保合理的用氧制度.电炉 目前国内电炉炼钢终点控制主要处于人工经验控制 冶炼前期主要任务是熔化炉料，氧化前期主要任务 和静态控制阶段囵 是脱磷，不能过快升温，但此时钢水碳含量高，温度 1.2电炉终点碳控制原理及方案 偏低，可以适当加大用氧：氧化中期主要任务是脱 目前电炉终点碳含量的控制主要是静态控制， 碳，钢水温度有所上升，可以最大限度地用氧，提高 其基本理论是质量平衡、热量平衡、治金过程热力学 脱碳速度，加快治炼节奏；氧化末期应防止用氧量过 等m.最基本的原理是C-0反应平衡理论 大造成钢水过氧化-.根据以上原则，确定用氧 治炼过程中C-0反应几乎发生在电炉的各个 制度为：熔化期及氧化前期适量，氧化中期较大，后 区域，但控制整个熔炼C一0反应的还是钢一渣界面 期较小. 反应图.可以描述为： (3)搞好喷吹碳粉，造好泡沫渣.治炼中后期钢 (FeO)+C]=Fe]+CO}. (1) 水中的C0反应逐渐减弱，不利于炉渣起泡，这时 在钢液内碳和氧含量达到平衡时，存如下关 应向炉内喷吹碳粉，利用炉渣中的氧与碳粉反应产 系回（图1）. 生一氧化碳气泡，达到使炉渣发泡的效果.泡沫渣 200 的益处是：防止冶炼后期氧大量进入钢水造成过氧 化，起到保碳的作用，有时还可以增加钢中碳含量； 150 有利于搞好埋弧操作，可提高电能利用率：减少钢水 100 1650℃ 的喷溅 50 1550C 2电炉终点碳控制技术应用 0.03 0.06 0.10 0.14 0.18 ICV% 2.1方案制定与实施 图1不同温度下C-0平衡图 根据电炉终点碳控制的基本原理，首先搞好电 Fig.1 C-O equilibrium diagram at different temperatures 炉原始数据的统计，这项工作是制定操作制度的基 础.本研究工作从2008年元月开始实施，开展以下 由图1可以看出，在一定温度下，终点钢水中的 一些工作： 氧含量与碳含量成反比，要控制钢水中的碳含量，主 (1)对2007年1#、2#45t电炉的治炼参数进行 要手段就是控制钢水中的氧含量.转炉终点静态控 统计.主要对每炉的用氧制度、造渣料加入制度和 制有拉碳法和增碳法两种理论或模式.电炉终点碳 喷吹碳粉情况进行统计分析，并对该炉的终点碳含 的控制可以采用类似转炉的拉碳法原理来进行. 量和钢水温度进行对比.通过统计分析，初步得出 根据各个品种[C]的技术要求，衡钢45t电炉 各个阶段的用氧和造渣情况 终点碳控制范围按以下几种方法执行. (2)规范配料，计算每炉配碳量，确保钢水配碳 (1)超低碳钢([C≤0.12%)：出钢[C]范围为 量达到1.8%~2.4%. 0.02%~0.06%: (3)设定各支氧枪的用氧量，制定各个时期的 (2)中低碳钢([C]≤0.25%)：出钢[C]范围为 用氧制度.根据2007年的统计分析结果，2008年元 0.05%-0.12%: 月确定了用氧制度（如表1所示）和各个时期的用 (3)中高碳钢(C]>0.25%):出钢[C]范围为 氧量（如图2所示） 0.07%-0.15%. (4)调整碳氧枪的碳、氧配吹量比例，氧化前期 根据C0平衡关系，通过优化电炉用氧制度， 供氧量大于供碳量，后期供碳量大于供氧量 在电炉冶炼各个阶段合理进行吹炼，可以同时达到 通过对供氧制度进行试行和跟踪，1一3月电炉 加快治炼节奏及有效控制终点钢水成分的目的0. 终点碳控制存在以下一些问题：(1)终点碳合格率 具体做法如下. 偏低，只有65%左右：(2)渣中氧化亚铁含量偏高， (1)稳定炉料配碳量，主要是控制生铁（铁水） 合格率较低：(3)氧气消耗仍然偏高，氧气利用效率 加入量，合理搭配废钢，从而保证炉料的配碳量控制 偏低.分析原因，主要是超音速氧枪开启不合理，造 在稳定的范围，要求配碳量控制在1.8%~2.4%. 成氧气的浪费，同时，氧化末期泡沫渣效果较差，加 防止钢水C]波动太大，对操作带来不稳定因素，导 上氧气用量较大，易造成钢水的过氧化.另外，氧化 致对终点碳的控制无法把握. 末期的操作节点不好把握，也造成氧气的消耗大.北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 落后，其原因是电炉冶炼状况复杂，检测手段落后． 目前国内电炉炼钢终点控制主要处于人工经验控制 和静态控制阶段［6］． 1. 2 电炉终点碳控制原理及方案 目前电炉终点碳含量的控制主要是静态控制， 其基本理论是质量平衡、热量平衡、冶金过程热力学 等［7］． 最基本的原理是 C--O 反应平衡理论． 冶炼过程中 C--O 反应几乎发生在电炉的各个 区域，但控制整个熔炼 C--O 反应的还是钢--渣界面 反应［8］． 可以描述为: ( FeO) +［C］=［Fe］+ { CO} ． ( 1) 在钢液内碳和氧含量达到平衡时，存如下关 系［9］( 图 1) ． 图 1 不同温度下 C--O 平衡图 Fig． 1 C-O equilibrium diagram at different temperatures 由图 1 可以看出，在一定温度下，终点钢水中的 氧含量与碳含量成反比，要控制钢水中的碳含量，主 要手段就是控制钢水中的氧含量． 转炉终点静态控 制有拉碳法和增碳法两种理论或模式． 电炉终点碳 的控制可以采用类似转炉的拉碳法原理来进行． 根据各个品种［C］的技术要求，衡钢 45 t 电炉 终点碳控制范围按以下几种方法执行． ( 1) 超低碳钢( ［C］≤0. 12% ) : 出钢［C］范围为 0. 02% ～ 0. 06% ; ( 2) 中低碳钢( ［C］≤0. 25% ) : 出钢［C］范围为 0. 05% ～ 0. 12% ; ( 3) 中高碳钢( ［C］＞ 0. 25% ) : 出钢［C］范围为 0. 07% ～ 0. 15% ． 根据 C--O 平衡关系，通过优化电炉用氧制度， 在电炉冶炼各个阶段合理进行吹炼，可以同时达到 加快冶炼节奏及有效控制终点钢水成分的目的［10］． 具体做法如下． ( 1) 稳定炉料配碳量，主要是控制生铁( 铁水) 加入量，合理搭配废钢，从而保证炉料的配碳量控制 在稳定的范围，要求配碳量控制在 1. 8% ～ 2. 4% ． 防止钢水［C］波动太大，对操作带来不稳定因素，导 致对终点碳的控制无法把握． ( 2) 制定供氧曲线，确保合理的用氧制度． 电炉 冶炼前期主要任务是熔化炉料，氧化前期主要任务 是脱磷，不能过快升温，但此时钢水碳含量高，温度 偏低，可以适当加大用氧; 氧化中期主要任务是脱 碳，钢水温度有所上升，可以最大限度地用氧，提高 脱碳速度，加快冶炼节奏; 氧化末期应防止用氧量过 大造成钢水过氧化［11--12］． 根据以上原则，确定用氧 制度为: 熔化期及氧化前期适量，氧化中期较大，后 期较小． ( 3) 搞好喷吹碳粉，造好泡沫渣． 冶炼中后期钢 水中的 C--O 反应逐渐减弱，不利于炉渣起泡，这时 应向炉内喷吹碳粉，利用炉渣中的氧与碳粉反应产 生一氧化碳气泡，达到使炉渣发泡的效果． 泡沫渣 的益处是: 防止冶炼后期氧大量进入钢水造成过氧 化，起到保碳的作用，有时还可以增加钢中碳含量; 有利于搞好埋弧操作，可提高电能利用率; 减少钢水 的喷溅． 2 电炉终点碳控制技术应用 2. 1 方案制定与实施 根据电炉终点碳控制的基本原理，首先搞好电 炉原始数据的统计，这项工作是制定操作制度的基 础． 本研究工作从 2008 年元月开始实施，开展以下 一些工作: ( 1) 对 2007 年 1#、2# 45 t 电炉的冶炼参数进行 统计． 主要对每炉的用氧制度、造渣料加入制度和 喷吹碳粉情况进行统计分析，并对该炉的终点碳含 量和钢水温度进行对比． 通过统计分析，初步得出 各个阶段的用氧和造渣情况． ( 2) 规范配料，计算每炉配碳量，确保钢水配碳 量达到 1. 8% ～ 2. 4% ． ( 3) 设定各支氧枪的用氧量，制定各个时期的 用氧制度． 根据 2007 年的统计分析结果，2008 年元 月确定了用氧制度( 如表 1 所示) 和各个时期的用 氧量( 如图 2 所示) ． ( 4) 调整碳氧枪的碳、氧配吹量比例，氧化前期 供氧量大于供碳量，后期供碳量大于供氧量． 通过对供氧制度进行试行和跟踪，1—3 月电炉 终点碳控制存在以下一些问题: ( 1) 终点碳合格率 偏低，只有 65% 左右; ( 2) 渣中氧化亚铁含量偏高， 合格率较低; ( 3) 氧气消耗仍然偏高，氧气利用效率 偏低． 分析原因，主要是超音速氧枪开启不合理，造 成氧气的浪费，同时，氧化末期泡沫渣效果较差，加 上氧气用量较大，易造成钢水的过氧化． 另外，氧化 末期的操作节点不好把握，也造成氧气的消耗大． ·50·