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1、冶金学冶金学炼钢篇炼钢篇电炉炼钢及炉外精炼电炉炼钢及炉外精炼阎立懿阎立懿东北大学钢铁冶金研究所东北大学钢铁冶金研究所2008年年10月月2911月月24日沈阳日沈阳（No6）1/20/20231东北大学/阎立懿主要内容主要内容n电炉炼钢及其发展电炉炼钢及其发展n电炉炼钢设备及其电热特性电炉炼钢设备及其电热特性n电炉炼钢原料及电炉炼钢原料及冶炼工艺冶炼工艺n电炉新技术、新工艺电炉新技术、新工艺n炉外处理炉外处理n中国钢铁与大型电炉现状中国钢铁与大型电炉现状1/20/20232东北大学/阎立懿 上次介绍第四章的内容上次介绍第四章的内容n传统氧化法冶炼工艺，过程包括六个阶段、三个期传统氧化法冶炼工艺
2、，过程包括六个阶段、三个期n复习电炉炼钢基本原理中复习电炉炼钢基本原理中“四脱二去四脱二去”。n介绍电炉传统冶炼工艺熔化期、氧化期、还原期及等六个介绍电炉传统冶炼工艺熔化期、氧化期、还原期及等六个阶段的操作。阶段的操作。1/20/20233东北大学/阎立懿电电炉炉传传统统老老三三期期冶冶炼炼工工艺艺操操作作集集熔熔化化、精精炼炼和和合合金金化化于于一一炉炉，包包括括熔熔化化期期、氧氧化化期期和和还还原原期期，在在炉炉内内既既要要完完成成废废钢钢的的熔熔化化，钢钢液液的的升升温温，钢钢液液的的脱脱磷磷、脱脱碳碳、去去气气、去去除除夹夹杂杂物物，又又要要进进行行钢钢液液的的脱脱氧氧、脱脱硫硫，以以
3、及及温温度度、成成分分的调整。的调整。因因而而，冶冶炼炼周周期期很很长长、设设备备利利用用率率低低、钢钢质质量量低低，以以及限制某些钢种的生产，及限制某些钢种的生产，必须改革！必须改革！1/20/20234东北大学/阎立懿4.3现代电炉炼钢冶炼工艺现代电炉炼钢冶炼工艺现现代代电电炉炉冶冶炼炼已已从从过过去去包包括括熔熔化化、氧氧化化、还还原原精精炼炼、温温度度、成成分分控控制制的的炼炼钢钢设设备备，变变成成仅仅保保留留熔熔化化、升升温温和和必必要要精精炼炼功功能能（脱脱磷磷、脱脱碳碳）的的化化钢钢设设备备。而而其其余余的的任任务务都都移至钢包中进行。移至钢包中进行。从从提提高高生生产产率率和和
4、降降低低消消耗耗方方面面考考虑虑，要要求求电电炉炉具具有有最最短短的的熔熔化化时时间间和和最最快快的的升升温温速速度度以以及及最最少少的的辅辅助助时时间间，以以期达到最佳经济效益期达到最佳经济效益。1/20/20235东北大学/阎立懿现代电炉工艺操作要点：现代电炉工艺操作要点：1）快速熔化与升温操作）快速熔化与升温操作快快速速熔熔化化和和升升温温是是现现代代电电炉炉最最重重要要的的功功能能，将将预预热热好的第一篮废钢加入炉内后，这一过程即开始进行。好的第一篮废钢加入炉内后，这一过程即开始进行。为为了了快快速速熔熔化化和和升升温温，现现代代电电炉炉以以最最大大可可能能的的功功率率供供电电，采采用
5、用氧氧-燃燃烧烧咀咀助助熔熔、强强化化吹吹氧氧去去碳碳、底底吹吹气气体体搅搅拌及泡沫渣埋弧操作技术。拌及泡沫渣埋弧操作技术。1/20/20236东北大学/阎立懿2）脱磷操作）脱磷操作现代电炉要求尽可能把脱磷，甚至少部分脱碳提前到熔化期进行。现代电炉要求尽可能把脱磷，甚至少部分脱碳提前到熔化期进行。脱磷三要素：脱磷三要素：炉渣氧化性、炉渣碱度、温度炉渣氧化性、炉渣碱度、温度。采取的主要工艺操作如下：采取的主要工艺操作如下：n强化吹氧和氧强化吹氧和氧-燃助熔，提高初渣的氧化性；燃助熔，提高初渣的氧化性；n提提前前造造成成氧氧化化性性强强、碱碱度度高高的的泡泡沫沫渣渣，并并充充分分利利用用熔熔化化期
6、期温温度度较较低低的的有利条件，提高炉渣脱磷的能力；有利条件，提高炉渣脱磷的能力；n及及时时放放掉掉磷磷含含量量高高的的初初渣渣，并并补补充充新新渣渣，防防止止温温度度升升高高后后和和出出钢钢时时下下渣回磷；渣回磷；n采采用用无无渣渣（或或少少渣渣）出出钢钢技技术术，严严格格控控制制下下渣渣量量，把把出出钢钢后后磷磷降降至至最最低，以防止回磷。低，以防止回磷。1/20/20237东北大学/阎立懿3）脱碳操作）脱碳操作现代电炉进入氧化期只进行碳的控制。现代电炉进入氧化期只进行碳的控制。电电炉炉是是通通过过高高配配碳碳，利利用用吹吹氧氧脱脱碳碳这这一一手手段段，来来达达到到加加速速反反应应、去除气
7、体和夹杂的目的。去除气体和夹杂的目的。现代电炉采用炉门氧枪、炉壁烧咀等强化吹氧去碳。现代电炉采用炉门氧枪、炉壁烧咀等强化吹氧去碳。脱碳反应的作用如下：脱碳反应的作用如下：n熔化期吹氧助熔时，碳先于铁氧化，减少了铁的烧损；熔化期吹氧助熔时，碳先于铁氧化，减少了铁的烧损；n渗碳作用可使废钢熔点降低，加速熔化；渗碳作用可使废钢熔点降低，加速熔化；n碳碳-氧反应造成熔池搅动，促进了渣氧反应造成熔池搅动，促进了渣-钢反应，有利于早期脱磷；钢反应，有利于早期脱磷；n在精炼升温期，活跃的碳在精炼升温期，活跃的碳-氧反应，扩大了渣氧反应，扩大了渣-钢界面，有利于进一步钢界面，有利于进一步脱磷，有利于钢液成分、
8、温度均匀化和气体、夹杂物上浮；脱磷，有利于钢液成分、温度均匀化和气体、夹杂物上浮；n泡沫渣的形成，提高传热效率，加速升温过程。泡沫渣的形成，提高传热效率，加速升温过程。1/20/20238东北大学/阎立懿 两种工艺比较如下：两种工艺比较如下：n传传统统：电电炉炉中中进进行行：熔熔化化氧氧化化（脱脱磷磷、脱脱碳碳及及去去气气、去夹杂）去夹杂）还原还原（脱氧、脱硫、合金化）（脱氧、脱硫、合金化）出钢出钢n 现现代代：电电炉炉中中进进行行：熔熔、氧氧化化（脱脱磷磷、脱脱碳碳及及去去气气、去去夹夹杂）杂）出钢（预合金化）；出钢（预合金化）；炉外精炼中进行：炉外精炼中进行：还原还原（脱氧、脱硫、合金微调
9、）（脱氧、脱硫、合金微调）现现代代电电炉炉工工艺艺特特点点：精精心心准准备备，快快速速熔熔化化、升升温温，提提早脱磷，快速去碳，无渣出钢，实现高效、节能。早脱磷，快速去碳，无渣出钢，实现高效、节能。1/20/20239东北大学/阎立懿4.4钢液的合金化钢液的合金化炼炼钢钢过过程程中中调调整整钢钢液液合合金金成成分分的的操操作作称称为为合合金金化化，它它包包括括电电炉炉过过程程钢钢液液的的合合金金化化及及精精炼炼过过程程后后期期钢钢液液的的合合金金成成分微调。分微调。传传统统电电炉炉冶冶炼炼工工艺艺的的合合金金化化一一般般是是在在氧氧化化末末、还还原原初初进进行行预预合合金金化化，在在还还原原末
10、末、出出钢钢前前或或出出钢钢过过程程进进行行合合金金成成分微调。分微调。而而现现代代电电炉炉冶冶炼炼工工艺艺合合金金化化一一般般是是在在出出钢钢过过程程中中在在钢钢包包内内完完成成，出出钢钢时时钢钢包包中中合合金金化化为为预预合合金金化化，精精确确的的合合金金成分调整最终是在精炼炉内完成的。成分调整最终是在精炼炉内完成的。1/20/202310东北大学/阎立懿4.4.1合金化操作合金化操作主要指合金加入时间、加入数量及加入方式。主要指合金加入时间、加入数量及加入方式。1）合金加入时间）合金加入时间总总的的原原则则是是：熔熔点点高高，不不易易氧氧化化的的元元素素可可早早加加；熔熔点点低低，易易氧
11、氧化化的元素晚加。的元素晚加。合金化操作具体原则如下：合金化操作具体原则如下：A）易氧化的元素后加原则）易氧化的元素后加原则n不不易易氧氧化化的的元元素素，可可在在装装料料时时、氧氧化化期期或或还还原原期期加加入入，如如Ni、Co、Mo、W等；等；n较易氧化的元素，一般在还原初期加入，如较易氧化的元素，一般在还原初期加入，如P、Cr、Mn等；等；n容容易易氧氧化化的的元元素素一一般般在在还还原原末末期期加加入入，即即在在钢钢液液和和炉炉渣渣脱脱氧氧良良好好的的情情况下加入，如况下加入，如V、Nb、Si、Ti、Al、B、稀土元素（、稀土元素（La、Ce等）。等）。为为提提高高易易氧氧化化元元素素
12、的的收收得得率率，许许多多工工厂厂在在出出钢钢过过程程中中加加入入稀稀土土元元素、钛铁等，有时稀土元素还在浇注的过程中加入。素、钛铁等，有时稀土元素还在浇注的过程中加入。1/20/202311东北大学/阎立懿B）比重大的加强搅拌原则）比重大的加强搅拌原则熔熔点点高高的的、比比重重大大的的铁铁合合金金，加加入入后后应应加加强强搅搅拌拌。如如钨钨铁铁的的密密度度大、熔点高，沉于炉底，其块度应小些。大、熔点高，沉于炉底，其块度应小些。C）便宜的先加原则）便宜的先加原则在在许许可可的的条条件件下下，优优先先使使用用便便宜宜的的高高碳碳铁铁合合金金，然然后后再再考考虑虑使使用用中碳铁合金、低碳铁合金或微
13、碳铁合金。中碳铁合金、低碳铁合金或微碳铁合金。D）贵重的控制下限原则）贵重的控制下限原则贵贵重重的的铁铁合合金金应应尽尽量量控控制制在在中中下下限限，以以降降低低钢钢的的成成本本。如如冶冶炼炼W18Cr4V时（时（W17%19%），每少加），每少加1%的的W，可节约，可节约15kg/t钨铁。钨铁。此此外外，脱脱氧氧操操作作和和合合金金化化操操作作也也不不能能截截然然分分开开。一一般般说说来来，作作为为脱脱氧氧的的元元素素先先加加，合合金金化化元元素素后后加加；脱脱氧氧能能力力比比较较强强的的，而而且且比比较较贵贵重的合金元素，应在钢液脱氧良好的情况下加入。重的合金元素，应在钢液脱氧良好的情况下
14、加入。1/20/202312东北大学/阎立懿2）合金加入量）合金加入量化化学学成成分分对对钢钢质质量量和和性性能能影影响响很很大大，现现场场是是根根据据冶冶炼炼钢钢种种、炉炉内内钢钢水水量量、炉炉内内成成分分、合合金金成成分分及及合合金金收收得得率率等等进进行行计计算算合合金金加加入入量量希望快速、准确地加入炉内。希望快速、准确地加入炉内。但存在以下问题：但存在以下问题：n传统方法计算误差大，要求成品钢合金元素规格范围大传统方法计算误差大，要求成品钢合金元素规格范围大成成品品钢钢中中对对元元素素含含量量的的要要求求：W18Cr4V的的W 17%19%；1Cr18Ni9Ti的的Cr17%19%范
15、范围围大大的的理理由由之之一一就就是是计计算算带带来来的的误误差差，这这包包括括计计算算公公式式与与计计算算工工具具。传传统统的的计计算算工工具具：笔笔笔笔+算算盘盘笔笔+计算尺计算尺计算器；计算器；传统的计算合金的公式有：传统的计算合金的公式有：1/20/202313东北大学/阎立懿 多元高合金加入计算公式方法较多，特别复杂繁琐。多元高合金加入计算公式方法较多，特别复杂繁琐。这些常用的合金加入计算公式不可避免地存在误差。这些常用的合金加入计算公式不可避免地存在误差。n合金价格昂贵合金价格昂贵：如：如Fe-Mo60、Fe-W70、Fe-V50、Fe-Cr60价格价格分别为：分别为：30、20、
16、15、1万元，提高炼钢成本。万元，提高炼钢成本。n计算工具水准在提高计算工具水准在提高：笔：笔笔笔+算盘算盘笔笔+计算尺计算尺计算器计算器计算机计算机，实现快速准确；，实现快速准确；n炉料及钢水实现在线称量，加料的机械化、自动化水平提高。炉料及钢水实现在线称量，加料的机械化、自动化水平提高。低合金钢（含单元低合金）（低合金钢（含单元低合金）（E3%）与单元高合金（）与单元高合金（E4%）加入计算公式分别为：加入计算公式分别为：1/20/202314东北大学/阎立懿就就是是说说现现在在的的计计算算工工具具、称称量量水水准准及及合合金金加加入入方方式式，需需要要有有一一个个新新的的合合金金计计算算
17、公公式式，用用电电脑脑实实现现合合金金的的精精确确、快快速速地地计计算算，准准确确无误地加入。无误地加入。为为了了简简单单、快快速速、准准确确计计算算合合金金的的加加入入量量，以以及及为为了了实实现现电电炉炉炼炼钢钢过过程程计计算算机机控控制制，我我们们根根据据元元素素平平衡衡原原理理，建建立立了了n元元高高合合金金钢钢的的元元素素平平衡衡方方程程，推推导导出出计计算算n元元高高合合金金钢钢钢钢中中某某种种合合金金加加入入量量的计算公式（推导过程省略）如下：的计算公式（推导过程省略）如下：1/20/202315东北大学/阎立懿式中式中gi某种合金的加入量，对于一确定的合金，其合金牌号应优某种合
18、金的加入量，对于一确定的合金，其合金牌号应优先选择以高碳的低成本合金，先选择以高碳的低成本合金，kg；G炉中钢液的重量，要求准确，炉中钢液的重量，要求准确，kg；ai某种元素的目标含量，某种元素的目标含量，aj为第为第j种元素的目标含量，种元素的目标含量，%；bi钢液中某种元素的分析含量，要求取样分析快速、准确，钢液中某种元素的分析含量，要求取样分析快速、准确，bj为第为第j种元素钢液的含量，种元素钢液的含量，%；ci合金中某种元素的含量，合金中某种元素的含量，cj为第为第j种元素合金的含量，种元素合金的含量，%；fi某种元素的收得率，合金加入时间不同，其收得率不同，某种元素的收得率，合金加入
19、时间不同，其收得率不同，%。1/20/202316东北大学/阎立懿当所炼钢种合金含量很低时，即当所炼钢种合金含量很低时，即c-ac，或，或E3%时，时，就可简化成就可简化成“低合金钢低合金钢”计算公式：计算公式：当当i=j=1i=j=1，即仅为一种元素时，即仅为一种元素时，n元合金计算公式元合金计算公式可简化成可简化成“单元高合金单元高合金”加入计算公式：加入计算公式：当然，编程上机计算就不用管这么多啦，直接用当然，编程上机计算就不用管这么多啦，直接用“n“n元合金计算公式元合金计算公式”就可以啦！就可以啦！1/20/202317东北大学/阎立懿上上述述通通过过建建立立n元元高高合合金金钢钢的
20、的元元素素平平衡衡方方程程，推推导导出出的的计计算算n元元高高合合金金钢钢钢钢中中某某种种合合金金加加入入量量的的计计算算公公式式，简简称称“n元合金计算公式元合金计算公式”。此此计计算算公公式式在在推推导导过过程程考考虑虑到到合合金金的的收收得得率率及及炉炉中中钢钢水水量量的的变变化化，因因此此比比传传统统多多元元高高合合金金成成分分的的计计算算方方法法比比份份系系数数法法（或或叫叫补补加加系系数数法法）科科学学、准准确确，它它适适合合所所有有的的钢钢种种及及整整个个炼炼钢钢过过程程（包包括括转转炉炉、电电弧弧炉炉过过程程及精炼炉过程）所加合金的计算。及精炼炉过程）所加合金的计算。1/20/
21、202318东北大学/阎立懿“n元元合合金金计计算算公公式式或或模模型型”看看似似比比较较复复杂杂，但但若若编成程序用计算机进行计算就变的简单、快速、准确。编成程序用计算机进行计算就变的简单、快速、准确。这这将将有有利利于于实实现现钢钢液液窄窄成成分分控控制制，以以及及实实现现自自动动称称量、自动加入，为电炉炼钢过程计算机控制打下基础。量、自动加入，为电炉炼钢过程计算机控制打下基础。（钢钢液液窄窄成成分分控控制制：对对于于高高合合金金钢钢来来说说有有利利于于节节约约合合金，对于低合金钢来说有利于实现金，对于低合金钢来说有利于实现钢种的粗旷管理钢种的粗旷管理）。）。R1/20/202319东北大
22、学/阎立懿第五章第五章现代电炉炼钢新技术现代电炉炼钢新技术超高功率电炉发展及其特征超高功率电炉发展及其特征超高功率电炉相关技术超高功率电炉相关技术直直流流电电弧弧炉炉技技术术交流高阻抗电弧炉技术交流高阻抗电弧炉技术电电炉炉废废钢钢预预热热技技术术1/20/202320东北大学/阎立懿5.1超高功率电炉发展及其特征超高功率电炉发展及其特征5.1.1超高功率电炉发展背景超高功率电炉发展背景二十世纪二十世纪60年代后期：年代后期：nLD转转炉炉的的出出现现及及迅迅速速发发展展，使使得得废废钢钢平平炉炉钢钢产产量量锐锐减减，提提出了出了多余废钢如何利用多余废钢如何利用的问题。的问题。n科技发展对钢的数
23、量和质量要求日益提高。科技发展对钢的数量和质量要求日益提高。n电力工业的发展，尤其北美。电力工业的发展，尤其北美。n电电炉炉装装备备水水平平低低、功功率率低低、生生产产率率更更低低，消消耗耗高高、电电耗耗更更高，阻碍了电炉的发展。这就为电炉的发展提供了契机。高，阻碍了电炉的发展。这就为电炉的发展提供了契机。1/20/202321东北大学/阎立懿5.1.2超高功率电炉及其优点超高功率电炉及其优点 1）超高功率电炉概念的提出）超高功率电炉概念的提出超超高高功功率率电电炉炉这这一一概概念念早早在在1964年年由由美美国国联联合合碳碳化化物物公公司司的的施施维维博博（）与与西西北北钢钢线线材材公公司司
24、的的罗罗宾宾逊逊（）两两个个人人提提出出的的，目目的的是是利利用用废废钢钢原原料料，提提高高钢钢产产量量，发发展展电电炉炉炼炼钢钢。超高功率原文：超高功率原文：UltraHighPower，简称，简称“UHP”。首首先先在在美美国国的的一一座座135t电电炉炉上上进进行行了了提提高高变变压压器器功功率率，增加二次导体截面等一系列改造。增加二次导体截面等一系列改造。1/20/202322东北大学/阎立懿由由于于其其经经济济效效果果显显著著，使使得得西西方方主主要要产产钢钢国国，如如美美、德德、英英、意意、瑞瑞典典等等纷纷纷纷建建UHP电电炉炉。整整个个7080年年代代，世界范围大力发展世界范围大
25、力发展UHP电炉，几乎不再建普通功率电炉。电炉，几乎不再建普通功率电炉。在在实实践践过过程程中中，UHP电电炉炉技技术术得得到到不不断断完完善善和和发发展展，逐逐步步解解决决了了超超高高功功率率带带来来的的一一系系列列的的问问题题。尤尤其其UHP电电炉炉与与炉炉外外精精炼炼，连连铸铸相相配配合合显显示示出出高高功功率率、高高效效率率的的优优越性，给电炉炼钢带来生机。越性，给电炉炼钢带来生机。UHP电电炉炉的的出出现现，使使得得电电炉炉结结束束了了只只冶冶炼炼特特殊殊钢钢、高高合合金金钢钢的的使使命命，成成为为一一个个高高速速熔熔化化金金属属容容器器高高速速熔器。熔器。1/20/202323东北
26、大学/阎立懿对对“UHP”的几种解释：的几种解释：n应应为为超超高高性性能能（Ultra-HighPerformance），因因为为一一座座合合格格的的超超高高功功率率电电炉炉并并不不只只意意味味着着比比功功率率级级别别的的提提高高，而而是综合性能的改善；是综合性能的改善；n应应为为超超高高生生产产率率（Ultra-HighProductivity），因因为为超超高高功率电炉的目的就是缩短冶炼时间，提高生产率；功率电炉的目的就是缩短冶炼时间，提高生产率；n应应改改为为超超高高效效率率，即即“UHE”（Ultra-HighEfficiency），因因为为超超高高功功率率电电炉炉的的许许多多新新技
27、技术术都都围围绕绕节节能能降降耗耗、有有效效利用能源而展开。利用能源而展开。1/20/202324东北大学/阎立懿 这这些些说说法法都都没没有有得得到到冶冶金金界界一一致致公公认认，因因为为他他们们只只反反映映了了超超高高功功率电炉及其配套技术发展的某些方向或趋势。率电炉及其配套技术发展的某些方向或趋势。而而超超高高功功率率（UHP，Ultra-HighPower）反反映映了了电电炉炉发发展展最最本本质质、最最具具代代表表性性的的特特点点，这这也也表表明明电电气气运运行行一一直直是是电电炉炉发发展展的的原原动动力力和和技术保障。技术保障。2）UHP电炉及其主要优点电炉及其主要优点超超高高功功率
28、率，一一般般指指电电炉炉变变压压器器的的功功率率是是同同吨吨位位普普通通电电炉炉功功率率的的23倍。倍。UHP电炉主要优点：电炉主要优点：n缩短熔化时间，提高生产率；缩短熔化时间，提高生产率；n提高电、热效率，降低电耗；提高电、热效率，降低电耗；n易于与炉外精炼、连铸相配合，实现高产、优质、低耗。易于与炉外精炼、连铸相配合，实现高产、优质、低耗。1/20/202325东北大学/阎立懿以当时一座以当时一座70t电炉改造，说明电炉超高功率化的效果，电炉改造，说明电炉超高功率化的效果，见表见表5-1。指标指标额定功率额定功率/MVA熔化熔化/冶炼时间冶炼时间/min熔化电耗熔化电耗/总电耗总电耗/k
29、Wh/t生产率生产率/t/h普通功率（普通功率（RP）20129/156538/59527超高功率超高功率（UHP）5040/70417/465621/20/202326东北大学/阎立懿5.1.3 超高功率电炉技术特征超高功率电炉技术特征 衡衡量量一一座座电电炉炉是是不不是是UHP电电炉炉，不不仅仅要要看看功功率率的的高高低低，还还要要看看变变压压器器利利用用率率的的高高低低，工工艺艺流流程程是是否否优优化化，公公害害抑抑制的如何，以及是否高效节能。制的如何，以及是否高效节能。5.1.3.1 功率水平要高功率水平要高 这这是是UHP电电炉炉的的主主要要技技术术特特征征，它它是是以以每每吨吨钢钢
30、占占有有的的变压器额定容量，并以此来区分高功率、超高功率。即：变压器额定容量，并以此来区分高功率、超高功率。即：1/20/202327东北大学/阎立懿 在在超超高高功功率率电电炉炉发发展展过过程程，曾曾出出现现过过许许多多分分类类方方法法，如如1967年年施施维维博博提提出出以以ParcVm、ParcSm或或ParcGm的的大小来区分高功率、超高功率。大小来区分高功率、超高功率。由由于于采采用用电电弧弧功功率率很很不不直直观观，判判断断也也不不方方便便，故故没没有有得得到到普普遍遍采采用用。后后来来许许多多国国家家都都采采用用功功率率水水平平表表示示方方法法。1981年年国国际际钢钢铁铁协协会
31、会（IISI）在在巴巴西西会会议议上上，提提出出具具体的分类方法见表体的分类方法见表5-2。1/20/202328东北大学/阎立懿表表5-2 按电炉的功率水平分类按电炉的功率水平分类注：注：n表中数据主要指表中数据主要指50t炉子；炉子；nUHP电炉功率水平没有上限，目前已达电炉功率水平没有上限，目前已达1000kVAt，并还在，并还在增加，故出现增加，故出现SUHP一说。一说。类类别别RPHPUHPC1/kVAt4004007007001/20/202329东北大学/阎立懿 5.1.3.2 变压器利用率要高变压器利用率要高 变变压压器器利利用用率率指指时时间间利利用用率率与与功功率率利利用用
32、率率。它它反反映映出出电炉车间的生产组织、管理、操作及技术水平。电炉车间的生产组织、管理、操作及技术水平。时时间间利利用用率率：指指一一炉炉钢钢总总通通电电时时间间与与总总冶冶炼炼时时间间之之比比，用用Tu表示。表示。功功率率利利用用率率：指指一一炉炉钢钢实实际际输输入入能能量量与与变变压压器器额额定定能能量量的的比比值值，或或指指一一炉炉钢钢总总的的有有功功能能耗耗与与变变压压器器额额定定的的有有功功能耗的比值，能耗的比值，用用2表示。表示。1/20/202330东北大学/阎立懿1/20/202331东北大学/阎立懿 分析上三式可知，提高变压器利用率，缩短冶炼周分析上三式可知，提高变压器利用
33、率，缩短冶炼周期、提高生产率的措施如下：期、提高生产率的措施如下：n减少非通电时间减少非通电时间，如缩短补炉、装料、出钢以及过程热，如缩短补炉、装料、出钢以及过程热停工时间，均能提高时间利用率，缩短冶炼周期，提高停工时间，均能提高时间利用率，缩短冶炼周期，提高生产率。生产率。1/20/202332东北大学/阎立懿n减少低功率的精炼期时间减少低功率的精炼期时间，如缩短或取消还原期，采取，如缩短或取消还原期，采取炉外精炼，缩短电炉冶炼周期，提高功率利用率，充分炉外精炼，缩短电炉冶炼周期，提高功率利用率，充分发挥变压器的能力。发挥变压器的能力。1/20/202333东北大学/阎立懿n提提高高功功率率
34、水水平平（C1=n），提提高高功功率率利利用用率率以以及及降降低低电耗，均能减少通电时间，缩短冶炼周期，提高生产率。电耗，均能减少通电时间，缩短冶炼周期，提高生产率。目目前前，对对于于UHP电电炉炉要要求求Tu与与2均均大大于于0.75，把把电电炉炉真正作为高速熔器。真正作为高速熔器。1/20/202334东北大学/阎立懿5.1.3.3 电炉炼钢工艺及其流程优化电炉炼钢工艺及其流程优化传传统统老老三三期期工工艺艺电电炉炉冶冶炼炼周周期期很很长长、设设备备利利用用率率低低、钢钢质质量量低低，以及限制某些钢种的生产，必须改革！以及限制某些钢种的生产，必须改革！超超高高功功率率电电炉炉在在完完善善电
35、电炉炉本本体体的的同同时时，注注重重与与炉炉外外精精炼炼等等装装置置相相配配合合，真真正正使使电电炉炉成成为为“高高速速熔熔器器”，取取代代“老老三三期期”一一统统到到底底的的落落后后冶冶炼炼工工艺艺，变变成成废废钢钢预预热热（SPH）超超高高功功率率电电炉炉（UHP）炉炉外外精炼（精炼（SR）连铸或连轧（连铸或连轧（CC or CR），形成高效节能的），形成高效节能的“短流程短流程”。电电炉炉作作用用的的改改变变带带来来明明显显的的效效果果，这这一一变变革革过过程程，日日本本人人称称之之为为“电炉的功能分化电炉的功能分化”。而而其其中中扮扮演演重重要要角角色色的的是是UHP电电炉炉，它它的的
36、出出现现使使功功能能分分化化成成为为现现实实，它它的的完完善善和和发发展展促促进进了了“三三位位一一体体”、“四四个个一一”电电炉炉流流程程的的进进步。步。1/20/202335东北大学/阎立懿图图5-1 电炉的功能分化与现代电炉流程电炉的功能分化与现代电炉流程熔化期熔化期氧化期氧化期扒渣扒渣还原期还原期出钢出钢废钢预热废钢预热熔氧期熔氧期出出钢钢精炼精炼1/20/202336东北大学/阎立懿课后思考题课后思考题616）合金的用途、种类以及合金加入时间的原则。）合金的用途、种类以及合金加入时间的原则。17）采用）采用UHP电炉的目的及其主要优点。电炉的目的及其主要优点。18）UHP电电炉炉的的主主要要技技术术特特征征，如如何何提提高高变变压压器器功功率率利利用用率和时间利用率。率和时间利用率。1/20/202337东北大学/阎立懿