钢铁冶金学（炼钢部分）
—电弧炉炼钢及铸锭
4．1．2 生铁、废铁和软铁：
4．1．2．1 生铁：
用途：（1）配料：配入量：10~20%，生铁牌号：P08、P10；（2）增 C：采用优质低 P、S 生铁，生铁牌号：S10、S15。
4．1．2．2 废铁： 用途：配料，代替生铁；包括废钢锭模、浇注底盘、中注管外套、废铸铁件等，配入量
≤配料量的 10%。
4．1．2．3 软铁（工业纯铁）：用于还原期调低 C。
4．1．3 直接还原铁（DRI）、热压铁块（HBI）和脱碳粒铁：
4．1．3．1 直接还原铁：Direct Reduced Iron
—DRI，是以铁矿石或精矿粉为原料，在直接还原炉内，在低于炉料的熔化温度下，以
CO 或 H
2
（气基）或煤炭（煤基）作还原剂，所还原得到的金属铁产品。
4．1．3．2 热压铁块：Hot Briquette Iron
—HBI，由海绵铁或金属化球团趁热压制成形是产品，称为热压块铁。HBI 比 DRI 密度高，
不易氧化和破碎。
4．1．3．3 脱碳粒铁：高炉生铁粒化后，在回转窑中被 CO2 脱碳后的产品，称为脱碳粒铁。C：0.2~2.0%，粒度 5~15mm。与直接还
原铁比，T
Fe
要高 5~10%，脉石含量低 1~3%，但价格高。
4．2 合金材料：电弧炉炼钢主要使用的是铁合金，还有一些纯金属。主要作用是合金化，还可作为脱氧剂。
4．2．1 常用的合金材料：1.Fe-Si 既是合金剂，又是脱氧剂。Fe-Si 含 H 量高，应高温烘烤。2.Fe-Mn 既是合金剂，又是脱氧剂。有
低 C、中 C、高 C 之分，尽量用价廉的高 C Fe-Mn，含 Mn 量均为 50~80%之间。3.Fe-Cr 分为碳素 Fe-Cr、中 C Fe-Cr、低 C Fe-Cr、微
C Fe-Cr 与金属 Cr 等，含量均为 50~60%之间。4.其他 Fe-W：熔点高、比重大，应早加入炉内，块度〈80mm；Fe-Mo：熔点高，块度
应该小一点，熔清后即可加入；Fe-V、Fe-Ti、Fe-B、Ni（粒、板）、Al（块）、Fe-Nb、RE 合金，等等。
4．2．2 合金材料的管理：（1）、堆放时分类标牌清楚；（2）、不露天堆放，保持干燥、清洁；（3）、块度合适，一般来说，熔点
高、密度大、用量多和炉子容量小时，块度宜小一些；（4）、必须在使用前烘烤。
高温退火：电解锰、电解镍等；高温烘烤：适合于 Fe-Si、Fe-Mn、Mn-Si、Fe-Cr、Fe-W、Fe-Mo 等；低温干燥：适合于 RE 合金、Fe-
B、Al、Fe-V、Fe-Ti 等。
4．3 造渣材料
4．3．1 石灰：由石灰石在 800~1000
℃高温下焙烧而成。
成分 CaO SiO
2
MgO Fe
2
O
3
+Al
2
O
3
S H
2
O
含量（%） 85 2 〈2 3 0.15 0.30
块度：30~60mm 烘烤：700
℃，2 小时以上
4．3．2 萤石（CaF
2
） 作用：能降低炉渣的熔点，提高炉渣流动性，且保持碱度
成分： CaF
2
SiO
2
CaO S H
2
O
含量（%） 〉85 〈 4 〈 5 〈0.2 〈0.5
块度：10~80mm 烘烤：100~200
℃，4 小时以上。
4．3．3 粘土砖块（火砖块）：即废汤道砖与废中注管砖块（模铸中产生）
成分： SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
含量（%） 58~70 27~35 1.3~2.2
作用：提高炉渣流动性，但会降低炉渣碱度，适合于高 MgO 渣。
4．4 氧化剂、脱氧剂、增碳剂
4．4．1 铁矿石：分为赤铁矿石与磁铁矿石
成分： T
Fe
SiO
2
S P H
2
O
含量（%）
≥55 〈8 0.10 0.10 0.5
块度：30~100mm 烘烤：500
℃以上高温下，2 小时以上。
4．4．2 氧化铁皮：即轧钢时氧化剥落的铁皮。
成分： TFe SiO
2
S P H
2
O
含量（%）
≥70 〈 3 ≤0.04 ≤0.05 ≤0.5
烘烤：500
℃以上高温下，4 小时以上。
4．4．3 氧气
成分： O
2
≥98% H
2
O
≤3 g/m
3
吹氧压力： 熔化期 0.3~0.7MPa
氧化期 0.6~1.2MPa
4．4．4 脱氧剂：块状脱氧剂：Fe-Mn、Fe-Si、Al、Mn-Si、Ca-Si，等等；粉状脱氧剂：C 粉、Fe-Si 粉、Al 粉、电石，等等。
4．4．5 增碳剂：通常有：焦炭粉、电极粉、低 S、P 生铁、碎电极块（块度 50~100mm）
4．5 电极
4．5．1 对电极的要求：（1）、导电性能良好，电阻系数小，以减少电能损失；（2）、具有足够的机械强度，以免碰坏、撞断；
（3）、具有良好的抗高温氧化能力；（4）、几何形状规整，且表面光滑，以保证电极与电极夹头之间接触良好。
4．5．2 降低电极耗的措施：（1）、防振、防碰撞；（2）、防潮；（3）、防接头松动；（4）、防氧化剥落；（5）、提高电极自动
调节器的灵敏度（4~7m/min）；（6）、强化管理。
5、碱性电弧炉氧化法冶炼工艺简介
5．1 配料与装料
5．1．1 配料
5．1．1．1 要求：（1）、氧化法：
①、配 C 量：根据熔化期 C 的烧损、氧化期脱 C 量和还原期增 C 量这三个因素来定。一般来说，
配 C 量=钢种规格下限+0.65%。
②、Si：熔清样中[Si]〈0.15%（一般不人为配入）。③、Mn：熔清样中[Mn]〈0.20%（一般不人为配
入）。
④、P、S：越低越好。一般熔清样中[P]〈0.050%，[S]〈0.080%。⑤、熔清样中，[Cr]、[Ni]、[Cu]一般均应小于 0.25%。⑥、炉
料综合收得率：95~97%。（2）、不氧化法：
①、炉料由清洁少锈、干燥的本钢种返回料，以及类似本钢种的返回料，少量碳素废钢
与软铁组成。
②、一般熔清样中[P]〈规格-（0.015~0.020）%。③、熔清样中，[C] 〈规格下限-（0.03~0.06）%。④、炉料综合收得率：
98%。（3）返回吹氧法：
①、炉料由本钢种返回料、碳素废钢、铁合金以及软铁等组成，其中本钢种返回料占 40~80%。②、脱 C 量：
0.20~0.40%。
③、一般熔清样中[P]〈规格-（0.015~0.020）%。④、为了升温，可配入一定量的 Fe-Si 和 Fe-Mn。⑤、炉料综合收得率：
95~97%。
5．1．1．2 配料计算：
1.
碳素钢和低合金钢的配料计算：
①、确定出钢量：出钢量=（钢锭单重×钢锭支数+每块锭盘汤道及中注管重量×锭盘数+注余量）×相
3