傳統電弧爐煉鋼熔煉過程，通常分為熔化期、氧化期、還原期三個階段。隨著冶煉技術的發展，部分還原期任務逐漸由爐外精煉來完成。
從通電開始到爐料全部熔化的階段稱為熔化期。其主要任務是迅速熔化全部爐料，主要要求去除部分的磷。為了加速爐料熔化和節約電能，在熔化期一般採用吹氧助熔。
基本介紹
- 中文名：熔化期
- 外文名：smelting period
- 階段：通電開始到爐料全部熔解
- 主要任務：迅速熔化全部爐料
- 手段：採用吹氧助熔
- 套用：冶鍊金屬
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概念
從通電開始到爐料全部熔清的階段稱為熔化期。其主要任務是迅速熔化全部爐料，並且要求去除部分的磷，並減少或防止鋼液吸氣和金屬揮發。為了加速爐料的熔化和節省用電量，在熔化期一般採用吹氧助熔。
熔化期
熔化期現代電爐煉鋼，熔化期約占全部冶煉時間的一半以上，電能消耗約占總電耗的2/3。因此保證熔化期的順利進行、提高爐料熔化速度、縮短熔化時間，是改善電爐技術經濟指標的重要環節。
主要任務
其主要任務是迅速熔化全部爐料，並且要求去除部分的磷。為了加速爐料的熔化和節省用電量，在熔化期一般採用吹氧助熔。此外，如發現電極損壞或長度不夠，應在熔化期接好電極，同時堵好出鋼調換渣包，整理好冶煉操作時所需用的一切工具及做好各項準備工作。
熔化期的目的
熔化期的目的是將固體廢鋼鐵料熔化，通過配料、布料、供電、吹氧助熔和提前造渣等操作，達到快速熔化，最大可能地降低電耗，為氧化期創造好條件。根據爐料熔化的過程，又可將熔化期分為三個階段。
A 引弧和穿井階段
補爐裝料工作完成後，開始送電並操控電極下行。當電極與爐料接觸起弧後，隨著爐料的熔化，電極也將繼續不斷地下移，致使爐料形成孔洞，同時爐料下端逐漸形成熔池，並逐漸擴大。下圖為引弧和穿井階段示意圖。
引弧和穿井階段示意圖B 塌料和熔池擴大階段
當熔池擴大到一定程度，上部爐料將下沉塌落，熔池液面將隨之波動上升，有時塌落的爐料會將電極堆埋，嚴重時還會造成短路跳閘或電極折斷。因此，該階段是最能考驗電極升降系統性能和供電設備系統能力以及配料布料是否合理的階段。該階段也是整個熔化期操作最需精心的階段。
C 熔清和升溫階段
該階段熔池大小基本穩定，主要任務是將剩餘爐料熔清，並提升熔池溫度，造好渣，為氧化期做好準備。圖為熔清和升溫階段示意圖。
熔清和升溫階段示意圖熔化期的技術措施
熔化期的技術措施
①按照合理供電制度作業，縮短熔煉時間。
②鋼液熔池形成後，分批加入石灰造渣，其總量相當於裝料重量的1%～2%。
③爐料已熔化大部分時，將爐坡處尚未熔化的爐料推入鋼液中，以加速熔化。
④為加速爐料的熔化，有條件時應採取吹氧助熔。所採用的吹氧管直徑一般為3/4in或lin，吹氧壓力為0.5～0.8MPa。吹氧時應沿熔池表面吹，以攪動熔池，並提高熔池溫度。由於電弧爐煉鋼中電弧的局部加熱作用，熔池中不同位置處的鋼液溫度有明顯的差別，遠離電極處的鋼液溫度較低，爐料不易熔化。吹氧助熔能造成熔池的攪動，並在一定程度上使鋼液中的元素氧化而產生熱量，從而有助於消除熔池中的低溫區，加速爐料的熔化。
⑤在熔化末期，可分批加入小批礦石，以加速脫磷。加入礦石的總量根據爐料含磷情況為裝料量的1%～2%。
⑥爐料化清後，充分攪拌鋼液熔池，取樣分析碳和磷（重要鋼種分析碳、錳和磷）。應在熔池中心處舀取鋼液。如含磷過高時，可放渣或扒渣，出渣後隨即加入石灰和氟石造新渣
⑦爐料化清後，如果鋼液含碳量不足，氧化期開始前需進行增碳。增碳材料有電極碎塊、含硫低的焦炭碎塊、無煙煤碎塊和生鐵等幾種，其中以電極碎塊最純淨，帶入鋼液的夾雜物少。當採用生鐵增碳時，應使用含磷量較低的品種。在使用碳質材料（電極碎塊、焦炭碎塊等）增碳時，需考慮到這些材料加入爐中後會浮在鋼液面上，有一部分被爐氣氧化而燒損，因而只有一部分的碳能被鋼液所吸收。
熔化期操作要點
由於在一般情況下，熔化期的冶煉電耗約占整個冶煉期的2/3以上，熔化期的冶煉時間約占整個冶煉期的1/2以上，熔化期的電極消耗約占整個冶煉期的2/3以上。因此熔化期的操作將直接影響電弧爐煉鋼的產量和成本，所以應該得到充分的重視。熔化期的操作要點如下：
（1）合理布料。合理布料是實現有效利用電弧熱能的重要操作。電弧爐內溫度場的分布特點是：中心區溫度高，爐襯附近溫度低，1號、3號電極中間靠爐襯的部位是冷區。爐門口處因操作方便，爐料易熔化，而出鋼口處操作不便，爐料不易熔化。掌握了上述特點，可將大塊不易熔化的爐料布置在中心高溫區和爐門口易操作（吹氧助熔）的位置。此外，還應避免大塊爐料在爐內翻滾砸斷電極。當多次裝料時，應將重料安排在頭次裝人，輕薄料安排在後面裝入。
（2）合理供電。為了儘可能地縮短熔化期，應根據電爐變壓器和短網條件，採用高電壓、大電流、強功率進行熔化期的供電操作。在穿井和塌料階段還應輔加電抗操作，以降低短路電流，穩定電弧，減少跳閘次數。此外，操作人員應精力集中，既要保證較強且穩定的供電功率，又要避免電流過大跳閘。
（3）合理吹氧助熔。吹氧助熔不是簡單地把氧氣吹入爐內，而是要根據熔池的變化情況，爐料中碳和其他元素的含量情況、爐料類型以及冶煉品種，採用不同的方法吹氧助熔。
當爐料紅熱後，採用切割爐料的方法使爐料落入熔池，縮短塌料階段，這是吹氧助熔最主要的操作方法。
當碳含量較高時，可在熔池形成後，將氧氣管插入熔池內，氧氣與鋼液中碳和其他元素反應，進行放熱助熔。但是當碳含量較低或熔池沒有形成時，嚴禁採用此法。
（4）提前造渣。熔化期鋼渣的作用是：將已熔化的鋼水覆蓋，保溫減少熱量散失，還有埋弧、穩弧、減少鋼液吸氣等作用。並且去磷、聚集吸收非金屬夾雜。因此，熔化期提前造渣可以為氧化期創造出一個良好的初始條件，是縮短冶煉時間，保證鋼質量，降低冶煉成本的有效手段。
提前造渣的方法：一般是在裝料前，先墊底加入一定量的石灰（約占本次料重的1%～1.5%），在熔清和升溫階段再補加一定量的石灰。加入石灰的總量一般控制在總鋼水量的2%～2.5%左右。此外，還應保證鋼渣具有一定的鹼度和氧化性。
加速熔化的措施
熔化期大約占整個冶煉時間的一半以上，因此縮短熔化期對於提高生產率、降低電耗、提高鋼質量和延長爐襯壽命都具有十分重要的意義。
1．吹氧助熔
熔化期吹氧助熔可以收到如下效果：
（1）吹氧可以使鋼中鐵、矽、錳、碳等元素髮生直接氧化，放出大量熱，熔化爐料。
（2）如前所述，電弧爐中的電弧相當於3個點熱源，雖然溫度很高，但熔池加熱不均勻，吹氧助熔相當於在爐中增加了一個活動的點熱源，彌補了上述缺點。
（3）通過切割爐料，造成人工塌料，使遠離高溫區的冷料早些進入高溫區，以加速熔化過程。
（4）吹氧還會引起熔池沸騰，有助於氣體和非金屬夾雜物的去除。
我國有些鋼廠認為，採用吹氧助熔可以使熔化時間縮短20～30min，電耗降低80～100kW·h/t，鋼的質量也有所提高。
吹氧時應該注意兩個問題，一是開始吹氧助熔的時間，二是氧的壓力。吹氧之所以能夠助熔，是因為金屬中各種元素直接氧化時放出大量的熱。因此只有在爐料已經具備了發生強烈氧化的條件時，才能開始吹氧助熔。通常是在爐門口的爐料已經發紅，而且爐內已經形成熔池時開始吹氧為宜。吹氧過早，不僅效果不佳，還會增加氧氣和吹氧管的消耗；吹氧過晚則不能充分發揮吹氧助熔的作用，不能顯著縮短熔化時間。但也要考慮吹氧早晚對合金元素燒損量的影響，如用返回法冶煉高鎢鋼時，在熔化末期鋼溫偏高時開始吹氧，鎢的回收率要高些。
關於氧氣的壓力，根據經驗，合適的氧壓對小於5t的爐子為0.2～0.4MPa（2～4atm），對大於5t的爐子為0.4～0.6MPa（4～6atm）。壓力太大，操作難以掌握，氧的利用率也低，還可能造成渣線和爐坡的損壞。
2．燃料一氧氣助熔
（1）油一氧氣助熔。油一氧氣助熔有兩種方式，一種是將噴槍由爐門插入，另一種是在爐壁上渣線上方約150mm處開孔將噴槍插入。裝料後即可噴油點火。
這種方法的主要設備就是噴槍，噴槍頭部是噴嘴，噴嘴中心有較細的噴油嘴，油嘴外層通壓縮空氣，可以將油霧化，並將油送出一定距離，最外層通氧氣，它可以使油比較完全地燃燒，提高火焰溫度。
（2）煤氣一氧氣助熔。根據同樣的道理，如果將煤氣和氧氣通入噴槍，就是所謂煤氣一氧氣助熔。
3．充分利用和擴大變壓器的能力
國內目前主要從以下幾方面著手：
（1）變壓器合理過載20%。此時將引起線圈發熱，油溫升高，因而對變壓器採用風冷和強制油冷。
（2）合理使用高阻抗技術。熔化初期即熔化的第一、第二階段，為了穩定電弧和限制短路電流，一般都使用外串電抗器，使電弧燃燒穩定。
近年來，電弧爐煉鋼的一個重要發展趨勢是超高功率高阻抗技術化。這項技術改革，在爐容量不變的條件下，可使電弧爐鋼產量提高一倍以上。
