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1、第四章 电炉炼钢(EAF steelmaking)2*/*主要内容4.1 电炉炼钢概述 4.2 现代炼钢电弧炉的构造 4.3 电弧炉的电气设备 4.4 电炉氧化法冶炼工艺3*/*4.1 电炉炼钢概述p 电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子的统称。p 传统电弧炉是以废钢为主要原料，以三相交流电作 电源，利用电流通过石墨电极与金属料之间产生电 弧的高温来加热、熔化炉料，是用来产生特殊钢和 高合金钢的主要方法。p 电炉钢除了将在传统的特殊钢和高合金钢领域继续 保持其相对优势外，正在普钢领域表现出强劲的竞 争态势。44.1 电炉炼钢概述p 优点（1）热效率（2）温度高（3）温度易于控制（4）炉内气氛可
2、以控制*/*5*/*电炉类型6*/*p 电弧炉近于球形体，从减少散热表面积出发，以 球形为最好。现代电弧炉炉体中部是圆桶形，炉 底为弧形，炉顶为拱形。 p 作为发热体，电极端部的三电弧位于炉内中心部 位。 三电极分布在等边三角形顶点上。电炉炉型7*/*4.2 现代炼钢电弧炉的构造p 炉体 p 炉体倾动装置 p 水冷炉盖 p 电极升降装置8*/*炉体p 电炉炉体主要 由炉壳、炉门 、偏心底出钢 机构、小炉底 （直流电弧炉 ）等组成。9*/*炉体倾动装置p 炉体倾动装置是用作炉 体出钢和流渣时实现炉 体倾动。炉体倾动是在 炉底两侧设置一对圆弧 轨道，通过液压装置趋 动炉体倾动。在加料冶 炼时靠机械
3、设备维持炉 子在水平位置。10*/*水冷炉盖p 主要用来关闭电炉。水冷炉盖由钢结构框架和 管式冷却盘组成，此结构同时支撑管式抽气弯 管，冷却盘由位于外径的供水管供水。炉盖中 心孔设一个锥形套环用来放置带孔的耐火材料 圈，电极穿过此孔做升降运动。p 炉盖提升通过四点连接件与提升炉盖的悬梁相 连，通过电动卷扬机或液压缸带动连杆机构提 升炉盖。11*/*水冷炉盖12*/*电极横臂升降装置p 电极横臂升降装置由支撑 横臂的立柱、立柱导向装 置（铸钢结构）、电极升 降液压缸以及锁定装置组 成。控制电极升降的液压 缸装在立柱内，缸体固定 在立柱导向装置上。电极 升降是由电极升降调节系 统所控制的比例阀来调
4、节 ，从而控制冶炼电流。 13*/*4.3 电弧炉的电气设备p 高压电源与隔离开关； p 高压短路器； p 电抗器； p 变压器； p 短网； p 电极14*/*p 高压电源与隔离开关：高压电源一般为10110KV ；隔离开关主要用于电炉设备检修时，断开高压电源 ，有时也用来进行切换操作。 p 高压断路器：它的作用是使高压电路在负载下接通或 断开，并作为保护开关在电气设备发生故障时，自动 切断高压电路。 p 电抗器：串联在变压器高压侧，其作用是增加电路中 感抗，以达到稳定电弧和限制短路电流的目的。电气设备的作用15*/*电气设备的作用p 变压器：电弧炉的主要电气设备，其作用使降 低输入电压（一
5、般为200527V），产生大 的电流（几千到几万安培），供给电弧炉。 p 短网：从变压器低压侧的引出线至电极的一段 线路，约有1020m，截面积大，通过电流 大。 p 电极：将变压器输入的电流引入熔炼室的导体 。16*/*4.4 电炉氧化法冶炼工艺 p 双渣氧化法又称氧化法，它的特点是冶炼过程有 氧化期，能去碳、去磷、去气和去夹杂等。对炉 料无特殊要求，冶炼过程有氧化期，又有还原期 ，有利钢质量的提高。p 传统的氧化法冶炼工艺操作过程包括：补炉、装 料、熔化、氧化、还原与出钢六个阶段组成。主 要由熔化期、氧化期、还原期三期组成，俗称老 三期，它是电炉炼钢的基础。 17*/*4.4.1 补炉p
6、影响炉衬寿命的主要因素：有炉衬的种类、性质 和质量；高温电弧辐射和熔渣的化学侵蚀；吹氧 与钢液、炉渣等的机械冲刷以及装料的冲击。 p 补炉部位： 炉衬损坏的主要部位是炉壁渣线，出 钢口，炉门两侧。 p 补炉方法：补炉方法可分为人工投补和机械喷补 补炉的原则是：高温、快补、薄补。 p 补炉材料：碱性电炉机械喷补材料主要用镁砂、 白云石或两者的混合物，并掺入磷酸盐或硅酸盐 等粘结剂。 18*/*4.4.2 装料p 目前，广泛采用炉顶料篮装料，每炉钢的炉料分 13次加入。p 装料的好坏影响炉衬寿命、冶炼时间、电耗、电 极消耗以及合金元素的烧损等。因此要求合理装 料，这主要取决于炉料在料筐中的布料合理
7、与否 。p 现场布料（装料）经验：下致密、上疏松、中间 高、四周低、炉门口无大料，穿井快、不搭桥， 提前助熔效果好。电 炉 装 料20*/*4.4.3 熔化p 传统工艺熔化期占整个冶炼时间的50%70 ，电耗占60%80。 熔化期的长短影响生产率和电耗； 熔化期的操作影响氧化期、还原期的顺利与 否。 p 熔化期的主要任务是将块状的固体炉料快速熔化 、并加热到氧化温度；提前造渣，早期去磷，减 少钢液吸气与挥发。 p 熔化期的操作主要是合理供电，及时吹氧，提前 造渣。21*/*22*/*4.4.4 氧化p 氧化期的主要任务是： 造渣脱磷到要求（wP0.02）； 脱碳（C-O）至规格下限； 去气、去
8、夹杂（利用C-O反应）； 提高钢液温度。p 当钢液的温度、磷、碳等符合要求，扒除氧化 渣、造稀薄渣进入还原期。23*/*4.4.5 还原p 还原期的主要任务 脱氧至要求（wO为0.003-0.008%） ； 脱硫至一定值； 调整钢液成分，进行合金化； 调整钢液温度。p 其中：脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证。24*/*p 电炉常用综合脱氧法，其还原操作以脱氧为核心。 当钢液的温度、磷和碳含量符合要求，扒渣量超 过95； 加Fe-Mn、Fe-Si块等预脱氧（沉淀脱氧）； 加石灰、萤石、火砖块，造稀薄渣； 还原，加碳粉、Fe-Si粉等脱氧（扩散脱氧）， 分35批，710min批； 搅拌，取样、测
9、温； 调整成分，加Al或Ca-Si块等终脱氧（沉淀脱氧 ）； 出钢还原操作25*/*4.4.6 出钢p 传统电炉冶炼工艺，钢液经氧化、还原后 ，当化学成分合格，温度符合要求，钢液 脱氧良好，炉渣碱度与流动性合适时即可 出钢。p 因出钢过程的钢-渣接触可进一步脱氧与 脱硫，故要求采取“大口、深冲、钢-渣混 合”的出钢方式。电 炉 出 钢27*/*4.4.7 钢液的合金化p 现代电炉冶炼工艺的合金化一般是在出钢过程 中在钢包内完成。p 出钢时钢包中合金化为预合金化，精确的合金 成分调整最终是在精炼炉内完成的。p 合金化操作主要指合金加入时间与加入的数量 。 28现代电炉炼钢造渣制度的特点p 起泡系
10、数和渣的氧化度 起泡指数碳氧化物经过渣层渐渐消失的持续时间气泡停留的时间任一时刻CO的体积 起泡系数在熔炼的每一时刻起泡渣和平静渣的体积比动态调整模式下，渣液中气泡停留的时间*/*29现代电炉炼钢造渣制度的特点p 渣的氧化度（23%-26%）（1）渣起泡所需的碳氧化物析出量（2）氧化度提高降低渣的粘度稳定性熔融物能量传递的程度*/*30现代电炉炼钢造渣制度的特点*/*31现代电炉炼钢造渣制度的特点p 低起泡系数会引起钢水的强烈氧化喷入溶池消耗的碳绝大部分不是用在降低渣的 氧化度上，而是用在维持铁水的继续氧化上*/*32现代电炉炼钢造渣制度的特点*/*p 气泡系数与渣的氧化度的关系f高出2倍，由
11、此带来的渣过氧化减小，碳的正 面作用 ；碳粉喷入设备没有彻底完善，不能保 持合适的氧化度33100 t 竖式电炉高效炼钢技术分析p 废钢预热技术（1）前1炉开始精炼时氧油烧嘴和竖炉指形托架下1炉第1批料（2）竖炉指形托架 氧油烧嘴 第2批料通电熔化废钢 碳氧枪吹氧 造泡沫渣 （3）第2批预热 熔池熔清优点：预热、过滤除尘*/*34100 t 竖式电炉高效炼钢技术分析p 热装部分铁水技术对FSF供电的影响*/*35100 t 竖式电炉高效炼钢技术分析对供氧的影响热装后泡沫渣迅速形成，近似转炉的供氧条 件，用于切割和熔化废钢的氧气量降低，氧的 利用率升高*/*36100 t 竖式电炉高效炼钢技术分
12、析对冶炼周期的影响低于33%时，废钢的传热效率高于33%时，脱碳速率 供氧压力和流量*/*37100 t 竖式电炉高效炼钢技术分析p 强化用氧技术碳氧枪和泡沫渣技术 泡沫渣的形成电弧炉的热效率、熔化初期脱磷条件、炉壳水 冷板的使用寿命二次燃烧技术局限性：1）705度； 2）烟气 对流或者辐射氧气、轻柴油烧嘴技术1）针对不均匀；2）理想配比2.33：1*/*38100 t 竖式电炉高效炼钢技术分析p 存在的问题：废钢原料对废钢质量对冶炼的不利影响主要表现在：（1）重型废钢 （2）轻薄废钢与废气中未燃烧的氧气 熔融物（3）“冰山” 提升竖炉炉盖 塌料解决的措施：（1）深加工（2）布料方式和结构（3
13、）铁水*/*39不同炉型对电炉钢液氮含量影响分析p 两种不同炉型和冶炼工艺*/*40不同炉型对电炉钢液氮含量影响分析p 钢液的氮含量*/*41不同炉型对电炉钢液氮含量影响分析p 钢液含氮量差别影响因素调查配料分析：HBI(热压块铁)*/*42不同炉型对电炉钢液氮含量影响分析电炉冶炼工艺分析：穿井模式分析：*/*43不同炉型对电炉钢液氮含量影响分析*/*p 不同类型电炉钢液氮含量差别机理分析电炉钢液增氮与脱氮机理不同类型电炉冶炼工艺时间对比44不同炉型对电炉钢液氮含量影响分析p 电炉冶炼工艺对钢液氮含量的影响穿井期穿井期间，高温电弧将空气中的氮分解成原子 状态的氮，提高了氮原子的浓度 竖式电炉： 传统电炉：*/*45不同炉型对电炉钢液氮含量影响分析熔化期溶池面积小，钢液温度低，不利于化渣碳含量相对较高，无法形成较好的泡沫渣 氧化期泡沫渣屏蔽 CO屏蔽 CO带走部分氮 出钢期*/*46电炉炼钢采用热装铁水法存在的问题*/*47电炉炼钢采用热装铁水法存在的问题*/*48电炉炼钢采用热装铁水法存在的问题*/*49*/*第四章 小结p 重点掌握内容： 电弧炉的电气设备组成及作用； 电炉氧化法冶炼工艺： 氧化法冶炼工艺操作过程及老三期； 补炉部位及原则； 现场装料经验； 氧化期的任务； 还原期的任务。
