电炉炼钢

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改善模具钢洁净度与抛光性能的冶炼工艺实践

刘泳, 张雲飞, 赵英利, 赵楠, 赵峥嵘, 樊明强, 田志强

摘要（115）

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PDF （1487KB）（164）

为解决模具钢H13镜面抛光效应较差的问题，通过冶炼工艺优化改进，改善模具钢的抛光效应。研究结果表明，镜面效应与钢的洁净度有密切对应关系。从电弧炉配料结构、脱氧制度、LF精炼炉吹氩控制、VD真空炉的高真空度周期优化，较全面地采取了改进措施，即电弧炉配料时采用增加DRI的使用量，采用硅预脱氧，优化钢包底吹氩控制和提高VD高真空度周期等措施。夹杂物有效尺寸从优化前的27.93 μm下降到23.65 μm，夹杂物数密度从256个/cm ²，下降到176个/cm ²，夹杂物数密度下降了31.2%，B类和DS类以及TiN类夹杂物总量上得到了控制，抛光性能的顾客满意度得到了一定的认可。

2024, 45 (5): 47-52. DOI:10.20057/j.1003-8620.2024-00034

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底吹搅拌技术在电弧炉中的应用与发展

贺庆, 姚同路, 李相臣, 赵进宣, 赵舸

摘要（1288）

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PDF （955KB）（315）

发展电弧炉短流程炼钢是钢铁工业实现“双碳”目标的重要途径。近年来，现代电弧炉技术发展迅速，电弧炉底吹搅拌技术也在不断进步和推广，对电弧炉生产的高效化和节能化作出了重要贡献。针对电弧炉底吹搅拌技术的机理、工艺特点、系统组成、气体种类、底吹元件类型及工艺布置方式进行综述，并对底吹技术的应用情况进行总结分析。模拟计算得出，远离底吹装置的区域，钢液流速明显偏低。结合炉型特点布置底吹装置及优化底吹气量，可改善熔池动力学条件，促进钢液元素传质，实现降低能耗和原材料消耗、提高生产效率的效果。深度开展底吹技术研发，与吹炼、供电、喷粉等工艺技术耦合，并结合新炉型特点制定底吹工艺制度，实现智能化底吹是发展现代电弧炉短流程技术的重要方向。

2024, 45 (2): 1-7. DOI:10.20057/j.1003-8620.2023-00206

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EAF+VAR生产15-5PH不锈钢点状缺陷成因及改进

章东海, 潘明旭, 李旭, 许勇, 熊皓

摘要（879）

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PDF （1678KB）（197）

采用冶炼成本较低的EAF→VOD→LF+VD→浇注6 t电极棒→真空自耗重熔（VAR）的新工艺流程代替传统双真空冶炼工艺生产15-5PH不锈钢，使用扫描电镜、ASPEX等对其探伤点状缺陷进行检测，并分析其产生原因。结果表明，自耗电极中已存在铝酸钙及镁铝尖晶石非金属夹杂物，真空自耗重熔过程的不稳定，将锭冠和非金属漂浮物卷入熔池残留在自耗锭中，导致锻造成材后产生点状缺陷。通过工艺优化改进，VOD还原渣料由铝粒9 kg/t调整为硅铁8 kg/t、铝粒5 kg/t复合脱氧，精炼渣系成分由（质量分数）CaO为50％～55％、SiO ₂为10％～15％、Al ₂O ₃为20％～25％调整为CaO为45％～50％、SiO ₂为5％～10％、Al ₂O ₃为33％～38％，真空自耗重熔熔速由4.2 kg/min提高至6 kg/min、熔滴时间由0.23 s提高至0.27 s，自耗电极洁净度得到较大的提升，自耗重熔过程熔速控制稳定，熔池液面非金属漂浮物得以去除，成品材高低倍检验均满足标准要求，探伤合格率提高至98%以上。

2024, 45 (4): 94-98. DOI:10.20057/j.1003-8620.2023-00208

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电弧炉配加直接还原铁对炼钢的影响

徐鹏, 康旭, 曹震巍, 王强, 刘崇, 年保国

摘要（197）

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PDF （630KB）（182）

通过开展全废钢及配加10%、20%、30%比例直接还原铁（DRI，direct reduced iron）试验研究了Consteel电弧炉配加不同比例DRI对冶炼技术经济指标、钢水洁净度和电弧炉终渣成分的影响，并根据试验情况对金属料加入、吹氧喷碳、造渣辅料加入、排渣等冶炼控制要点进行分析。结果表明，随着DRI加入比例增加，电耗、钢铁料消耗、造渣辅料消耗和渣量等逐渐增加。且DRI加入比例在30%时，因炉渣量较大，在冶炼过程中后期有炉渣从炉门溢出。同时，电弧炉配加DRI后钢水洁净度明显升高，电弧炉冶炼终点氮、磷、硫和残余元素质量分数降低，且随着DRI加入比例增加，电弧炉终点钢水氮质量分数下降速率变小。此外，随着DRI加入比例增加，电弧炉终渣FeO质量分数呈降低趋势。DRI加入比例20%时效果较好，冶炼周期较短，与全废钢炉次相比电耗增加不高，且氮和残余元素含量较低，满足大部分钢种要求。

2024, 45 (5): 53-58. DOI:10.20057/j.1003-8620.2024-00095

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喷吹微粒脱磷法在130 t电弧炉炼钢中的应用

陈军召, 张彦辉, 谈岸童, 李立凯, 康建光

摘要（609）

PDF （1484KB）（547）

在130 t电弧炉上进行了复合喷吹剂喷吹微粒脱磷的实践应用。设计了电弧炉氧化期脱磷渣系的组成，炉渣碱度控制在2.2～2.8,氧化铁含量控制在15%～20%。并以氮气为载体喷吹按照一定比例配制的碳粉(15%～20%) 、CaO粉(40%～60%) 、MgO粉(25%～30%) 、CaC粉(5%～10%)的复合粉剂。40Cr、45钢、20CrMnTi和60Si2Mn等钢采用喷吹复合喷吹剂冶炼工艺后，加快了熔剂的反应面积，提高了成渣速度，各项生产指标得到了改善，其中吨钢电耗降低90 kWh/t,吨钢钢铁料消耗降低9.3 kg/t,吨钢熔剂消耗减少4.8 kg/t,生产率提高5%～6%,吨钢综合生产成本降低了25元/t。

2023, 44 (1): 34-38. DOI:10.20057/j. 1003-8620.2022-00073

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电弧炉炼钢过程的系统工程思考

陈煜, 赵瑞敏, 魏光升

摘要（303）

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PDF （2087KB）（465）

随着系统科学体系的逐步完善，钢铁生产方式由于科技创新和发展也经历了从经验模式转变为科学生产模式，对具有过程系统特征的钢铁工业，可以应用系统工程的方法整体进行思考和分析，借助系统科学的技术手段对复杂的电弧炉炼钢过程进行抽象描述，将复杂的涉及多物态多能态的电弧炉炼钢过程抽象为以物质和能量转化为约束的单元系统，全面理解电弧炉炼钢生产中能量和物质转化过程，对约束条件附加过程时序因素，可以建立过程模型对生产过程进行模拟，针对实际工况电弧炉冶炼过程的系统解析和抽象，能够建立以工艺操作为控制因素的过程控制模型，针对实际生产炉料结构产生的问题，准确分析影响技术经济指标的关键工艺因素，解决了目标温度和碳含量“同步”问题，取得了将单炉冶炼周期缩短2 min的生产效果。

2023, 44 (4): 74-79. DOI:10.20057/j.1003-8620.2023-00041

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电弧炉采用直接还原铁炼钢工艺技术分析

贺美乐, 张豫川 , 王庆, 杨宁川, 游香米, 吴学涛

摘要（2170）

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PDF （679KB）（869）

分析了直接还原铁作为废钢替代品进行电弧炉炼钢的工艺技术特征，并阐明了影响冶炼电耗的主要因素。结果表明，熔池较大留钢量（≥40%）和诸如强化供氧、底吹和电磁搅拌的强化搅拌始终是促进熔化和缩短冶炼周期（可缩短8%～10%）的重要手段。直接还原铁比例超过30%宜采用连续加料，冶炼前期和中期加料速度一般等于熔化速度28～33 kg/min（供电功率1 MW），需匹配石灰和白云石以防渣线侵蚀，冶炼全程应喷碳使泡沫渣埋弧操作以保证供电效率。为降低冶炼电耗，应控制w［C］1%～4.5%、金属化率≥90%、w［SiO ₂］≤6%、w［P］≤0.1%、w［S］≤0.04%，使用高C、高金属化率、低SiO ₂、低P、低S和较高温度的热直接还原铁。采用直接还原铁竖炉和电弧炉相结合的紧凑短流程工艺是低碳节能和洁净化生产的重要方向。

2023, 44 (5): 33-38. DOI:10.20057/j.1003-8620.2023-00127

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100 t电弧炉熔池搅拌工艺优化模拟及应用

曾召鹏, 杜习乾, 王耀, 马建超

摘要（218）

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针对某厂100 t电弧炉出钢自开率低的问题，使用Fluent软件研究了炉壁氧枪不同偏转角度下的熔池流动特性。研究发现，当氧枪偏转角度由0°增加至30°后，基本消除了EBT死区，但钢液对炉壁冲刷强度提高了148.4%。为了平衡炉壁冲刷和熔池搅拌，确定1 ^#、3 ^#、4 ^#氧枪偏转10°，2 ^#氧枪偏转30°的优化方案。实践应用表明，优化后电弧炉出钢自开率由75.2%增加到95.6%，平均出钢温度降低6 ℃；在ML08Al钢上的应用数据表明，终点钢水氧质量分数降低20.9%，终点炉渣T.Fe质量分数降低21.6%。

2023, 44 (6): 45-52. DOI:10.20057/j.1003-8620.2023-00051

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大功率风电主轴承用GCr15SiMn2轴承钢Φ800 mm锻材试制

陶士君, 肖爱平, 李旭, 余雷, 田浩, 刘月云, 罗文锦

摘要（1143）

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PDF （1477KB）（371）

大冶特钢通过70 t电弧炉→LF→RH精炼→20 t模铸钢锭→锻造的工艺试制出直径ϕ800mm高碳铬轴承钢GCr15SiMn2大规格锻材，产品用于制作 5MW 及以上大功率风电机组主轴承。采用控制钢中残余元素 w［Ti］≤0.0016%、高碱度渣精炼［CaO（48%～55%）-SiO2 （3%～8%）-Al2O3（30%～40%）-MgO（4%～6%），碱度R≥6］、RH真空处理、保护浇注、合理的浇注工艺（浇注温度和速度）及两镦两拔锻造（综合锻造比≥4）等措施，钢材的低倍组织级别 1.0 级，钢中B细、D细、DS 类夹杂物均不大于 1.0 级，碳化物带状级别 CZ7. 5级，钢的淬透性J45mm 达到61.0HRC，各项性能均满足标准要求。

2023, 44 (5): 39-42. DOI:10.20057/j.1003-8620.2023-00015

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冷作模具钢（Cr12MoV）短流程生产工艺实践

朱喜达, 陆家生, 赵勇智, 刘宇, 李朋

摘要（1394）

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PDF （2799KB）（793）

Cr12MoV扁钢主要采用模铸钢锭、多火次锻造、轧制成材的长流程工艺，生产效率低、成材率低、成本高、能耗高。为了解决冷作模具钢的导热性和塑性较差等问题，设计了90 t EBT-LF-VD-150 mm×630 mm连铸矩形坯和一火加热+15道次轧制成材的短流程工艺，成功开发Cr12MoV钢矩形连铸坯及轧制19 mm厚扁钢产品，连铸坯中心疏松1.5级，中心偏析≤1.0级，成品扁钢共晶碳化物不均匀级别≤3级，探伤质量等级达到A级，各项性能指标均满足标准要求。Cr12MoV冷作模具钢产品实现批量生产，取得了良好的经济效益。

2023, 44 (3): 10-13. DOI:10.20057/j.1003-8620.2022-00236

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高铁齿轮用钢18CrNiMo7-6电渣生产工艺实践

王之香, 南海, 张锦文

摘要（954）

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PDF （1021KB）（419）

为达到高铁齿轮钢高洁净度，尤其是单颗粒D类球状夹杂物尺寸≤10 μm的目标，开发了电渣工艺生产高铁齿轮用钢18CrNiMo7-6 （ /%：0.15～0.21C，≤0.40Si，0.50～0.90Mn，1.50～1.80Cr，1.40～1.70Ni，0.25～0.35Mo，≤0.010P，≤0.010S ），Ф250 mm钢坯生产工艺流程：EBT电弧炉-LF-VD-模铸5.6 t电极坯-电渣重熔-锻造-退火-检验。采用5.6 t电渣锭，渣系为CaF ₂∶Al ₂O ₃∶CaO∶MgO=65∶20∶10∶5，冶炼过程中熔化率控制在500～550 kg/h，渣量为180～200 kg，采用新渣系后生产高铁齿轮钢的洁净度为［O］≤15×10 ^-6，［H］≤1.0×10 ^-6，P≤0.008%，S≤0.005%，A、B、C、D、DS类非金属夹杂物级别≤1.0级，单颗粒D类球状夹杂物尺寸≤10 μm，淬透性、力学性能等均符合要求。

2023, 44 (3): 29-33. DOI:10.20057/j.1003-8620.2022-00208

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汽车零部件用45Mn2R硫系易切削钢的开发

梁娜, 刘永昌, 王升

摘要（251）

PDF （1135KB）（181）

采用≥40%铁水-50 t EAF-LF-VD-180 mm ×220 mm铸坯-轧制流程开发了45Mn2R钢Φ40～50 mm轧材。通过控制EAF终点[C]≥0.10%,[P]≤0.015%,出钢温度1620～1660℃,出钢过程用“增碳剂+复合脱氧剂(15%Ca-12%Al-45%Si)+合成渣(50%CaO-34%Al ₂O ₃-4%MgO)”预脱氧，Ca处理前钢水S含量≤0.010%,Ca处理20 min后喂S线，VD后软吹25～30 min等工艺措施，提升钢的纯净度和可浇性。结果表明，生产的45Mn2R钢(/%:0.43～0.46C,0.22～0.27Si, 0.009～0.017P,0.065～0.086S,0.32～0.36Cr, 0.003～0.010Ti, 0.013～0.034Als)具有良好的综合性能，各项指标满足用户要求。

2022, 43 (5): 51-54.

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电液控制器用加 Bi - Ce 易切削不锈钢 1．4104 的开发

雷应华, 刘尚潭, 张军, 郑振宇, 廖凯

摘要（243）

PDF （1535KB）（421）

大冶特钢公司电液控制器用高端不锈钢1.4104 (/%:0.16C,1.23Mn,16.40Cr,0.41Ni,0.43Mo,0.023Ca)采用20 t电弧炉初炼、LF与VD精炼,铸1.2 t锭,径锻成材工艺生产,通过喂入Bi包芯线(Bi:0.036%)与稀土球化剂(Ce:0.054%)后该钢横向力学性能与切削性能大幅提高。与无Bi-Ce钢相比,含Bi-Ce钢夹杂物总量减少84.4%,MnS夹杂减少85.5%,夹杂物平均尺寸由4.5μm增至13.7μm,切削力平均降低70～80 N,切屑更厚,更加易断,横向断面收缩率由3%提高至17%。

2022, 43 (1): 73-77.

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20CrMnTiH钢中残余硼对末端淬透性的影响及工艺控制

王芝林, 何国宁, 高建鹏, 贾羽, 赵海东

摘要（312）

PDF （1176KB）（236）

通过对特钢厂经110 t电弧炉+LF/VD精炼+连铸+热连轧工艺流程生产的400炉钢棒材的数据进行统计,利用末端淬透性实验[（920±10）℃50 min后空冷至室温,随后（880±5）℃ 30 min水淬]和光谱分析获得了20CrMnTiH系列钢的淬透性和化学成分,发现淬透性与残余硼元素存在线性关系。通过对各冶炼工序的分析,得出钢中B的主要来源是电弧炉下渣,控制电弧炉出钢下渣量,可以有效控制钢中B含量。此外,还须将精炼渣中Al ₂O ₃含量从～30%降至15%～20%,可将钢中B含量控制在0.000 2%以下。

2022, 43 (2): 40-43.

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-70°C 低温用09MnNiD钢Φ219 mmx20 mm无缝管生产实践

张银桥, 黎福华, 孔繁革, 潘先明, 朱志宝, 李勇, 李海松、

摘要（256）

PDF （1006KB）（327）

按照20 t EAF→LF+VD→模铸3t钢锭→轧制Φ270 mm圆钢→斜轧穿孔→CPE轧管→在线常化工艺流程,生产Φ219 mm×20 mm 09MnNiD钢无缝管（/%:0.07～0.10C,0.25～0.35Si,1.35～1.40Mn,0.49～0.51Ni,0.020～0.035Al,≤0.02Nb,≤0.015P,≤0.006S）。通过控制EAF终点C≤0.04%和P≤0.008%,LF精炼S≤0.005%,VD≤67Pa,≥15 min,模铸过热度≤45℃,热轧后荒管冷却速度30～70℃/min,钢管常化温度910℃,开发了Φ219 mm×20 mm钢管。测试结果表明:生产的钢管显微组织为F+P,晶粒度10级,-70℃冲击功KV2≥275 J,抗拉强度503～508 MPa,屈服强度354～356 MPa,以及其化学成分、非金属夹杂物、无损检测均满足GB 150.2-2011标准要求。

2022, 43 (4): 66-69.

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70 t EAF-LF-RH冶炼18CrNiMo7-6齿轮钢过程的夹杂物变化

胡梦頔

摘要（287）

PDF （605KB）（392）

采用全流程取样,利用ASPEX全自动扫描分析法进行检验,对70 t EAF+LF+RH工艺生产的齿轮钢18CrNiMo7-6钢中夹杂物特性的演变规律进行系统的分析和研究,试验结果表明,LF精炼调整成分后,夹杂物数量去除率粒径1～10μm为89%,> 10μm为97%,从LF精炼调整成分后至软吹结束,夹杂物数量去除率粒径1～10μm为54%,> 10μm为66%,>20μm的夹杂物基本清除。夹杂物完成了Al ₂O ₃→Al ₂O ₃·MgO→Al ₂O ₃·CaO的转变。

2022, 43 (4): 21-23.