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1、冶金概论电炉炼钢第1页，共27页，编辑于2022年，星期五主要内容主要内容4.1 电炉炼钢概述电炉炼钢概述4.2 现代炼钢电弧炉的构造现代炼钢电弧炉的构造4.3 电弧炉的电气设备电弧炉的电气设备4.4 电炉氧化法冶炼工艺电炉氧化法冶炼工艺2022/10/25第2页，共27页，编辑于2022年，星期五4.1 电炉炼钢概述电炉炼钢概述p电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子的统称。电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子的统称。p传统电弧炉是以传统电弧炉是以废钢为主要原料废钢为主要原料，以，以三相交流电作三相交流电作电源电源，利用，利用电流通过石墨电极与金属料之间产生电电流通过石墨电极与金属料之间产生电
2、弧的高温来加热、熔化炉料弧的高温来加热、熔化炉料，是用来产生，是用来产生特殊钢和特殊钢和高合金钢高合金钢的主要方法。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，正在保持其相对优势外，正在普钢普钢领域表现出强劲的领域表现出强劲的竞竞争态势争态势。2022/10/25第3页，共27页，编辑于2022年，星期五电炉类型电炉类型2022/10/25第4页，共27页，编辑于2022年，星期五p电弧炉电弧炉近于球形体近于球形体，从减少散热表面积出发，以，从减少散热表面积出发，以球形为最好球形为最好。现代电弧炉炉体。现代电弧炉炉体中
3、部是圆桶形中部是圆桶形，炉炉底为弧形底为弧形，炉顶为拱形炉顶为拱形。p作为发热体，电极端部的三电弧位于炉内中心部作为发热体，电极端部的三电弧位于炉内中心部位。位。三电三电 极分布在极分布在 等边三角等边三角 形顶点上。形顶点上。电炉炉型电炉炉型2022/10/25第5页，共27页，编辑于2022年，星期五4.2 现代炼钢电弧炉的构造现代炼钢电弧炉的构造p炉体炉体p炉体倾动装置炉体倾动装置p水冷炉盖水冷炉盖p电极升降装置电极升降装置2022/10/25第6页，共27页，编辑于2022年，星期五炉体炉体p电炉炉体主要电炉炉体主要由炉壳、炉门、由炉壳、炉门、偏心底出钢机偏心底出钢机构、小炉底构、小炉
4、底（直流电弧炉）（直流电弧炉）等组成。等组成。2022/10/25第7页，共27页，编辑于2022年，星期五炉体倾动装置炉体倾动装置p炉体倾动装置是用作炉炉体倾动装置是用作炉体体出钢出钢和流渣时和流渣时实现炉实现炉体倾动体倾动。炉体倾动是在。炉体倾动是在炉底两侧设置一对圆弧炉底两侧设置一对圆弧轨道，通过液压装置趋轨道，通过液压装置趋动炉体倾动。在加料冶动炉体倾动。在加料冶炼时靠机械设备维持炉炼时靠机械设备维持炉子在水平位置。子在水平位置。2022/10/25第8页，共27页，编辑于2022年，星期五水冷炉盖水冷炉盖p主要用来关闭电炉。水冷炉盖由钢结构框架和主要用来关闭电炉。水冷炉盖由钢结构框架
5、和管式冷却盘组成，此结构同时支撑管式抽气弯管式冷却盘组成，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。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连，通过电动卷扬机或液压缸带动连杆机构提升炉盖。升炉盖。2022/10/25第9页，共27页，编辑于2022年，星期五水冷炉盖水冷炉盖2022/10/25第10页，共27页，编辑于
6、2022年，星期五电极横臂升降装置电极横臂升降装置p电极横臂升降装置由支撑电极横臂升降装置由支撑横臂的横臂的立柱立柱、立柱导向装立柱导向装置置（铸钢结构）、（铸钢结构）、电极升电极升降液压缸降液压缸以及以及锁定装置锁定装置组组成。控制电极升降的液压成。控制电极升降的液压缸装在立柱内，缸体固定缸装在立柱内，缸体固定在立柱导向装置上。电极在立柱导向装置上。电极升降是由电极升降调节系升降是由电极升降调节系统所控制的比例阀来调节，统所控制的比例阀来调节，从而控制冶炼电流。从而控制冶炼电流。2022/10/25第11页，共27页，编辑于2022年，星期五4.3 电弧炉的电气设备电弧炉的电气设备p高压电源
7、与高压电源与 隔离开关；隔离开关；p高压短路器；高压短路器；p电抗器；电抗器；p变压器；变压器；p短网；短网；p电极电极2022/10/25第12页，共27页，编辑于2022年，星期五2022/10/25第13页，共27页，编辑于2022年，星期五p高压电源与隔离开关高压电源与隔离开关：高压电源一般为：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，；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。有时也用来进行切换操作。p高压断路器高压断路器：它的作用是使高压电路在负载下接通或：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
8、发生故障时，自动断开，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。切断高压电路。p电抗器电抗器：串联在变压器高压侧，其作用是增加电路中：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。感抗，以达到稳定电弧和限制短路电流的目的。电气设备的作用电气设备的作用2022/10/25第14页，共27页，编辑于2022年，星期五电气设备的作用电气设备的作用p变压器变压器：电弧炉的主要电气设备，其作用使降：电弧炉的主要电气设备，其作用使降低输入电压（一般为低输入电压（一般为200527V），产生大），产生大的电流（几千到几万安培），供给电弧炉。的电流（几千到几万安培
9、），供给电弧炉。p短网短网：从变压器低压侧的引出线至电极的一段：从变压器低压侧的引出线至电极的一段线路，约有线路，约有1020m，截面积大，通过电流，截面积大，通过电流大。大。p电极电极：将变压器输入的电流引入熔炼室的导体：将变压器输入的电流引入熔炼室的导体。2022/10/25第15页，共27页，编辑于2022年，星期五4.4 电炉氧化法冶炼工艺电炉氧化法冶炼工艺 p双渣氧化法双渣氧化法又称又称氧化法氧化法，它的特点是冶炼过程有，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，料无特殊要求，冶
10、炼过程有氧化期，又有还原期，有利钢质量的提高。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：传统的氧化法冶炼工艺操作过程包括：补炉补炉、装装料料、熔化熔化、氧化氧化、还原还原与与出钢出钢六个阶段组成。主六个阶段组成。主要由要由熔化期、氧化期、还原期熔化期、氧化期、还原期三期组成，俗称老三期组成，俗称老三期，它是电炉炼钢的基础。三期，它是电炉炼钢的基础。2022/10/25第16页，共27页，编辑于2022年，星期五4.4.1 补炉补炉p影响炉衬寿命的主要因素：有炉衬的种类、性质和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；吹氧与钢质量；高温电弧辐射和
11、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。液、炉渣等的机械冲刷以及装料的冲击。p补炉部位：补炉部位：炉衬损坏的主要部位是炉衬损坏的主要部位是炉壁渣线炉壁渣线，出出钢口钢口，炉门两侧炉门两侧。p补炉方法：补炉方法可分为补炉方法：补炉方法可分为人工投补人工投补和和机械喷补机械喷补补补炉的原则是：炉的原则是：高温、快补、薄补高温、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云石或两者的混合物，并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。结剂。2022/10/25第17页，共27页，编辑于2022
12、年，星期五4.4.2 装料装料p目前，广泛采用炉顶目前，广泛采用炉顶料篮料篮装料，每炉钢的炉料分装料，每炉钢的炉料分13次加入。次加入。p装料的好坏影响炉衬寿命、冶炼时间、电耗、电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与否。料，这主要取决于炉料在料筐中的布料合理与否。p现场布料（装料）经验：下致密、上疏松、中间现场布料（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，高、四周低、炉门口无大料，穿井快、不搭桥，提前助熔效果好。提前助熔效果好。20
13、22/10/25第18页，共27页，编辑于2022年，星期五电电炉炉装装料料第19页，共27页，编辑于2022年，星期五4.4.3 熔化熔化p传统工艺熔化期占整个冶炼时间的传统工艺熔化期占整个冶炼时间的50%70，电耗占电耗占60%80。熔化期的长短影响生产率和电耗；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、还原期的顺利与熔化期的操作影响氧化期、还原期的顺利与否。否。p熔化期的主要任务是熔化期的主要任务是将块状的固体炉料快速熔化、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钢液吸气与挥发。p熔化期的操作
14、主要是熔化期的操作主要是合理供电合理供电，及时吹氧及时吹氧，提前提前造渣造渣。2022/10/25第20页，共27页，编辑于2022年，星期五2022/10/25第21页，共27页，编辑于2022年，星期五4.4.4 氧化氧化p氧化期的主要任务是：氧化期的主要任务是：造渣脱磷到要求（造渣脱磷到要求（wP0.02）；）；脱碳（脱碳（C-O）至规格下限；）至规格下限；去气、去夹杂（利用去气、去夹杂（利用C-O反应）；反应）；提高钢液温度。提高钢液温度。p当钢液的温度、磷、碳等符合要求，当钢液的温度、磷、碳等符合要求，扒除氧化渣、扒除氧化渣、造稀薄渣进入还原期造稀薄渣进入还原期。2022/10/25
15、第22页，共27页，编辑于2022年，星期五4.4.5 还原还原p还原期的主要任务还原期的主要任务脱氧至要求（脱氧至要求（wO为为0.003-0.008%）；）；脱硫至一定值；脱硫至一定值；调整钢液成分，进行合金化；调整钢液成分，进行合金化；调整钢液温度。调整钢液温度。p其中：其中：脱氧脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证。是核心，温度是条件，造渣是保证。2022/10/25第23页，共27页，编辑于2022年，星期五p电炉常用综合脱氧法，其还原操作以脱氧为核心。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，扒渣量超当钢液的温度、磷和碳含量符合要求，扒渣量超过过9
16、5；加加Fe-Mn、Fe-Si块等预脱氧（沉淀脱氧）；块等预脱氧（沉淀脱氧）；加石灰、萤石、火砖块，造稀薄渣；加石灰、萤石、火砖块，造稀薄渣；还原，加碳粉、还原，加碳粉、Fe-Si粉等脱氧（扩散脱氧），粉等脱氧（扩散脱氧），分分35批，批，710min批；批；搅拌，取样、测温；搅拌，取样、测温；调整成分，加调整成分，加Al或或Ca-Si块等终脱氧（沉淀脱氧）块等终脱氧（沉淀脱氧）；出钢出钢还原操作还原操作2022/10/25第24页，共27页，编辑于2022年，星期五4.4.6 出钢出钢p传统电炉冶炼工艺，钢液经氧化、还原后，传统电炉冶炼工艺，钢液经氧化、还原后，当当化学成分合格，温度符合要求
17、，钢液脱氧化学成分合格，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因出钢过程的钢因出钢过程的钢-渣接触可进一步脱氧与脱硫，渣接触可进一步脱氧与脱硫，故要求采取故要求采取“大口、深冲、钢大口、深冲、钢-渣混合渣混合”的出的出钢方式。钢方式。2022/10/25第25页，共27页，编辑于2022年，星期五4.4.7 钢液的合金化钢液的合金化p现代电炉冶炼工艺的合金化一般是在出钢过程中现代电炉冶炼工艺的合金化一般是在出钢过程中在在钢包内完成钢包内完成。p出钢时钢包中合金化为出钢时钢包中合金化为预合金化预合金化，精确的合金成，精确的合金成分调整最终是在精炼炉内完成的。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化操作主要指合金加入时间合金加入时间与与加入的数量加入的数量。2022/10/25第26页，共27页，编辑于2022年，星期五第四章第四章 小结小结p重点掌握内容：重点掌握内容：电弧炉的电气设备组成及作用；电弧炉的电气设备组成及作用；电炉氧化法冶炼工艺：电炉氧化法冶炼工艺：氧化法冶炼氧化法冶炼工艺操作过程及老三期；工艺操作过程及老三期；补炉部位及原则；补炉部位及原则；现场装料经验；现场装料经验；氧化期的任务；氧化期的任务；还原期的任务。还原期的任务。2022/10/25第27页，共27页，编辑于2022年，星期五