氧化期

冶炼过程的反应阶段

氧化期，是冶炼过程的一个反应阶段。电弧炉冶炼铸钢工艺除不氧化法冶炼外，熔化期结束后就应转入氧化期。

电炉炼钢

简介

电炉炼钢主要利用电弧热，在电弧作用区，温度高达4000℃。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。

此类炼钢炉即电炉种类有电弧炉、感应电炉、电渣炉、电子束炉、自耗电弧炉等。通常说的电炉钢是用碱性电弧炉生产的钢。

以废钢为原料的电炉炼钢，比之高炉转炉法基建投资少，同时由于直接还原的发展，为电炉提供金属化球团代替大部分废钢，因此就大大地推动了电炉炼钢。世界上现有较大型的电炉约1400座，电炉正在向大型、超高功率以及电子计算机自动控制等方面发展，最大电炉容量为400吨。

常用方法

(1)氧化法。氧化法冶炼的特点是有氧化期，在冶炼过程中采用氧化剂用来氧化钢液中的Si、Mn、P等超规格的元素及其他杂质。因此，该法虽是采用粗料却能冶炼出高级优质钢，所以应用极为广泛。缺点是冶炼时间长，易氧化元素烧损大。

(2)不氧化法。不氧化法冶炼的特点是没有氧化期，一般全用精料，如本钢种或类似本钢种返回废钢以及软钢等，要求磷及其他杂质含量越低越好，配入的合金元素含量应进入或接近于成品钢规格的中限或下限。不氧化法冶炼可回收大量贵重合金元素和缩短冶炼时间。在缺少本钢种或类似本钢种返回废钢时，炉料中可配入铁合金，这种冶炼方法又叫做装入法，用“入”字表示，多用于冶炼高合金钢等钢种上。

(3)返回吹氧法。返回吹氧法简称返吹法，用“返”字表示。该法主要使用返回废钢并在冶炼过程中用氧气进行稍许的氧化沸腾，既可有利于回收贵重的合金元素，又能降低钢中氢、氮及其他杂质的含量。因此，该法多用于冶炼铬镍钨或铬镍不锈钢等钢种。

(4)氩氧混吹法。炉料全熔后，按比例将混合好的氩、氧气体从炉门或从炉底吹入，即相当于一台电炉又带一台AOD精炼炉。该法主要用于不锈钢的冶炼上，特点是铬的回收率高，成本低，操作灵活简便，且钢的质量好。

定义

弧炉冶炼铸钢工艺除不氧化法冶炼外，熔化期结束后就应转入氧化期。氧化期（Oxidation stage）是指当炉料全部熔清后取样分析进入的一个氧化的阶段叫做氧化期。

作业程序

氧化期的作业是充分利用钢液全熔时温度低的有利条件，迅速地造好流动性良好的泡沫氧化渣；利用加矿石或吹氧脱碳为手段，做到高温氧化，均匀激烈沸腾，自动流渣，达到去磷、去气体、去夹杂纯洁钢液的目的，同时要控制好氧化末期的钢液温度和终点碳，为还原期创造有利条件。

氧化前的测温

全熔后，经充分搅拌取样测温。样勺测温法以钢液结膜时间秒数为准：结膜秒数大于等于30秒时，方准氧化；采取热电偶测温时，应根据全熔钢液含碳量决定开始氧化温度：即低碳（C<0.25%）大于等于1550摄氏度；中碳（C=0.25%~0.6%）大于等于1550摄氏度；高碳(C >0.60% )大于等于1530摄氏度。全熔测温符合上述条件，方可进入氧化期，如果经测温达不到规定要求温度，应继续升温，直到符合规定温度条件后，才能进入氧化期操作。

氧化期造渣

全熔测温结束后，首先调整炉渣，向炉中补加一定量的石灰、萤石，使氧化期炉渣量达炉料重的3-4%，炉渣碱度控制在2.0~2.5范围内，经吹氧化渣渣料全熔后，加入氧化铁皮或者小块矿石，炉中立即发生碳氧反应，生成CO气泡，这时炉渣应成为流动性良好的泡沫渣，然后要不断加入矿石，保持炉渣Fe0的含量在12 % ~25%，使炉渣具有较强的氧化性。冶炼操作中无论是流渣或扒渣处理磷操作，补充新渣料时都应使炉渣保持大渣量、高碱度、氧化性和良好的流动性。氧化渣的流动性。可用改变供电电流大小，吹氧节奏和加渣等方法进行调整。为快速去磷，氧化前期保持特大渣量，后期为加速脱碳，可进行自动流渣量减少，满足脱碳操作要求。

氧化控制技术

根据熔清试样分析结果，测温符合要求，渣调整良好后，即可加矿石开始氧化，矿石应分批加入，大于10t的炉子每批矿石不大于50kg，小于10t炉子每批矿石不大于30kg，每批间隔时间2~3min，加入后及时搅拌，观察炉内反映情况，正常则继续加矿石。为避免熔池出现大沸腾现象，加矿石时每锹矿石不宜过多，而且要均匀地加入熔池中，不能集中在炉门口。否则熔池不能均匀沸腾，并会造成炉门口炉衬的损坏。在氧化操作过程中，要避免低温加矿，或加矿过量。在有氧气的条件下，氧化期可以进行矿石，氧气交叉联合氧化。加完矿石进行吹氧，吹氧时不断移动氧管位置，用氧气流搅拌熔池，使熔池各处供养均匀，达到高温氧化，激烈沸腾自动流渣。在渣量较大的情况下，可先倾炉体，自动流出部分炉渣，自动流渣要防止钢液流出，倾斜炉体时要缓慢而平稳。通常流渣操作是在通电的情况下进行的。流渣后根据炉中磷的情况，可以适当补加一定量的石灰和少量的萤石，保持炉渣在吹氧脱碳时仍然具备脱磷能力。氧化作业应是“先矿后氧”，使脱磷和脱碳都能顺利进行，温度控制也较方便，同时氧化末期钢中过剩氧量少，也利于还原作业，矿石使用时间是根据钢液含磷的情况而定，当氧化前期磷己大部分去除后，便可采用吹氧氧化。

氧化后期主要是吹氧脱碳，渣量要少，流动性要好，渣量控制在2~3%，即吹氧脱碳时能听到电弧响声为宜。一般钢种要求脱碳量大于等于0.3%，关键品种脱碳量大于等于0.4 %，脱碳速度为 0.01~0.02%/min。吹氧时吹氧管插入角度应掌握在30度，插入深度约在钢液面以下200mm以内，吹氧时要不停地移动氧管位置，以利于钢液升温和成分均匀。

强化脱磷

电炉炼钢过程去磷操作主要是在氧化期通过强化传质扩散到钢一渣界面处进行氧化反应来完成的。因为在钢液内新相的形核较困难，并且在有碳元素存在时，氧含量常低于与磷含量相平衡的数值，使钢液中的磷难于氧化。所以，脱磷操作是电炉炼钢过程的一个重要环节。

电炉氧化期最优脱磷操作工艺的热力学条件是:熔池温度控制在1550~1 600℃，最优是为1560~1580℃范围内；控制炉渣量为钢水量的3.5%~4.0%;脱磷渣碱度大于3.5 、 (Fe0)含量为15%-25%范围内；并保证足够的供氧量。氧化期要保证一定的脱碳量和合适的脱碳速度，通过碳氧反应加强钢液搅拌，增大钢一渣间接触界面，加速脱磷反应。

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