电炉炼钢冶炼工艺.pptx

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电弧炉炼钢课件PPT

五、电炉工艺流程图
第一章．电弧炉的电器设备 §1—1 电弧概念与交流电弧特性
一.电弧基础电弧炉热源—电弧：决定炉内热工状况和设备的电器特性。
1.电弧是一种气体放电现象。在两电极间加上一定的电压，就能自行放电。放电时两电极间的气体被电离，出现大量带电质点—自由电子和正离子，电极间出现导电通道，电流密度达KA∕cm2，气体达几千摄氏度。
⑶ 石墨的电阻系数和温度变动的相依关系较复杂。在1400℃下的电阻系数和室温下的相同，而金属的电阻系数却总是随温度升高而增大的。
⑷ 石墨的导热性能好而热膨胀系数较低，使石墨抗热震性能较好，降低了电极中的热应力。
⑸ 在石墨表面温度大于400℃后会和氧气结合。氧化量与气体中的氧含量、气体流速和暴露时间有关。在温度大于600℃后，氧化过程激烈。
主要内容
❖ 电炉炼钢及其发展 ❖ 电弧炉的电器设备 ❖ 电弧炉炉体构造与炉衬 ❖ 电弧炉炼钢原材料 ❖ 碱性电弧炉冶炼工艺 ❖ 超高功率电弧炉和直流电弧炉 ❖ 典型钢种冶炼 ❖ 电炉新技术、新工艺
绪论：电弧炉炼钢及其发展
一、电弧炉
目前，世界上电炉钢产量的95%以上都是由电弧炉生产的，因此电炉炼钢主要指电弧炉。
P1—单位时间的热损失，即熔化期内的平均电能损失。采用钢渣混出的方法，或先出大部分渣再出钢。
(FeO)+ Ca = (CaO) + [Fe]
二.装料由炉底、炉壁和炉盖三部分组成。
5～4ml∕100g，氮降低到0. （2）停泵、破空，软吹氩大于3分钟；
1.装料前的炉料计算由于自动功率调节器的作用，电极始终要与炉料保持一定距离，所以电极随着炉料的熔化而不断下降。
⑵ 当有炉渣形成后，电弧增长并变得稳定些，电弧被炉渣包围的部分越大时，电弧电压和电流的波形越接近于正弦形。

电炉炼钢工艺培训课件.ppt

9 .1 0
相对成本* （参考值）
3 .7 3 .2 6 .0 1 .8 0 .5 ～ 0 .6 0 .3 ～ 0 .6
化学反应中各发热元素的来源首先是炉料――废钢和生铁，还有是由碳枪喷入的碳粉或焦粉。对于普通铁水，每吹入 1m 3 的氧气 ,所含各元素在 1600 ℃ 时反应理论发热值约为 4kw h。
5 m in
16 1 5 /5
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1 8 /6 3 m in
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4 m in 1 8 /6 8 m in
2 m in
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12
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35
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45
50
(一次料 ) (加铁水 )
(二次料 )
(精炼 )
供电时间 m in
5.4 电炉氧化期操作
废钢熔化过程：从中心向四周、从热区向冷区、从下向上。
熔化期操作原则：合理供电、合适吹氧、提前造渣。
吹氧方式：自耗式：可切割、可吹渣钢界面；水冷式：只能吹渣钢界面。
优化的供电曲线
电压级 /电别流级 V别 / A
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24
2 1 /6
2 1 /6
20
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5 m in 1 9 /6
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5 电炉冶炼工艺
传统冶炼工艺(三段工艺) 熔化期、氧化期、还原期
现代冶炼工艺(二段工艺) 熔化期、氧化期、加炉外处理；或称熔氧脱磷期、脱碳升温期
操作步骤：补炉、装料（配料）、熔化期、氧化期、精炼(或还原期)、出钢

电炉炼钢操作方法及冶炼工艺共73页PPT资料

电炉装料情况
三、熔化期
传统冶炼工艺的熔化期占整个冶炼时间的 50%～70%，电耗占70%～80%。因此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。
（1）熔化期的主要任务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。
（2）熔化期的操作合理供电，及时吹氧，提前造渣。
吹氧是利用元素氧化热加速炉料熔化。当固体料发红（～900℃）开始吹氧最为合适，吹氧过早浪费氧气，过迟延长熔化时间。
一般情况下，熔化期钢中的Si、Al、Ti、V等几乎全部氧化，Mn、Ｐ氧化40%～50%，这与渣的碱度和氧化性等有关；而在吹氧时Ｃ氧化10%～ 30%、Fe氧化2%～3%。
3）提前造渣
槽出钢电炉炉衬情况
EBT电炉炉衬情况
3）补炉方法
补炉方法分为人工投补和机械喷补，根据选用材料的混合方式不同，又分为干补和湿补两种。
目前，在大型电炉上多采用机械喷补，机械喷补设备有炉门喷补机、炉内旋转补炉机，机械喷补补炉速度快、效果好。
补炉的原则是：高温、快补、薄补。
4）补炉材料
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。
1）炉料熔化过程及供电
装料完毕即可通电熔化。炉料熔化过程图，基本可分为四个阶段（期），即点弧、穿井、主熔化及熔末升温。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•点（起）弧期
从送电起弧至电极端部下降到深度为d电极为点弧期。
此期电流不稳定，电弧在炉顶附近燃烧辐射，二次电压越高，电弧越长，对炉顶辐射越厉害，并且热量损失也越多。
为保护炉顶，在炉上部布一些轻薄料，以便让电极快速进入料中，减少电弧对炉顶的辐射。

钢铁冶金概论(之五)电炉炼钢.pptx

4
2.直流电炉的发展
交流电弧炉的缺点： 1）稳定性差、噪音大、功率因素低、引起电
网闪烁； 2）三相负荷不均匀，形成热点，造成耐火材
料损失严重。因此，随着大功率闸管技术发展，重新
开始直流电弧炉的研究。
5
2.直流电炉的发展
••第交直一流流阶电电段弧弧：炉炉的的缺优点点：： •• 11））稳实对定验电性直网差流冲、电击噪弧小音炉，大的无、建需功造动率（态因7补0素~充8低0装年、置代引；）起； •第电2二）网阶石闪段墨烁：电；极消耗低，是交流的1/2； ••••第2材新3耗 4回）三））料开低收大三中阶耐冶损始5周型相小段因0材炼失直期工%负型：此与严流周；短业荷电，金重电期。支不弧随。弧属短流均炉着炉消，电匀的大的耗熔弧，建功研低化炉形造率究，时的成（闸。环间建热8管境0短造点年技污1（，代术0染9~造中发02小年成0期展，%代耐），，投）火；重电资
结构与操作：
钢板焊接成圆桶形，以蛤式最广泛。料罐无料和开门钢绳放松时底门自行关闭。料罐靠炉料重量将底门自动关闭，开门钢绳拉动后底门打开。
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⑵高位料仓
电炉及其炉后处理的辅助材料主要由地下受料仓、皮带运输机、炉顶料仓及其振动给料机、称量斗、投料斗组成。
炉顶料仓20~25 个,装入CaO、CaF2、 C等。上料通过液位计发出指令由地下料仓输送。
加料冶炼时靠机械设备维持炉子在水平位置；
出钢和流渣时实现炉体倾动。
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⑶炉盖
水冷炉盖：
用于关闭电炉，由钢结构框架和管式冷却盘组成；
炉盖提升：
通过四点连接件与提升炉盖的悬臂梁相连，通过电动卷扬或液压缸带动连杆机构提升卢盖。
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⑷电极升降装置

电炉炼钢-PPT课件

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15
4.4.1 补炉
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。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。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。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。
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水冷炉盖
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。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。
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4.4.5 还原
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。
其中：脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证。
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还原操作
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3～5批，7～10min／批；搅拌，取样、测温；调整成分，加Al或Ca-Si块等终脱氧（沉淀脱氧）；出钢
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水冷炉盖
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电极横臂升降装置

电炉炼钢操作方法及冶炼工艺73页PPT

第五章电炉炼钢冶炼工艺
第一节电炉冶炼操作方法第二节冶炼工艺
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节电炉冶炼操作方法
操作方法一般是按造渣工艺特点来划分的，有单渣氧化法、单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普遍采用后两种。
1）双渣还原法又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的氧化期（≤10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱碳，去气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料应由含低磷的返回废钢组成。由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除有害元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。因此，此法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。
电炉装料情况
三、熔化期
传统冶炼工艺的熔化期占整个冶炼时间的 50%～70%，电耗占70%～80%。因此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。
（1）熔化期的主要任务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。
（2）熔化期的操作合理供电，及时吹氧，提前造渣。
为什么？脱磷反应与脱磷条件：
脱磷反应与脱磷条件：
脱磷反应：
2［P］＋5(FeO)＋4(CaO)＝(4CaO·P2O5)＋5 ［Fe］, △H＜0
分析：反应是在渣-钢界面上进行，是放热反应。
脱磷反应的条件：
高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；高氧化性，造高氧化性渣，增加渣中氧化铁；
二、装料
目前，广泛采用炉顶料罐（或叫料篮、料筐）装料，每炉钢的炉料分1～3次加入。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罐中的布料合理与否。

电炉炼钢冶炼工艺课件

废钢的质量和成分对钢的质量和产量具有重要影响，因此需对废钢进行分类和质量检验。
合金元素
合金元素是用于改善钢的性能和品质的重要原料。
常见的合金元素包括硅、锰、铬、镍、钨等，根据不同的用途和工艺要求，加入适量的合金元素可以提高钢的强度、韧性、耐腐蚀性等性能。
合金元素的加入量和配比对钢的性能和产量具有重要影响，需经过精确的计算和控制。
溶剂与熔剂
01
溶剂与熔剂是用于调节熔融钢液的化学成分和物理性质的重要原料。
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常见的溶剂与熔剂包括石灰石、白云石、萤石等，可起到造渣
、脱硫、去磷等作用，以改善钢液的纯净度和质量。
溶剂与熔剂的加入量和配比需经过精确的计算和控制，以确保
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钢液的化学成分和物理性质符合要求。
燃料与燃气
燃料与燃气是用于提供热能，维持电炉炼钢冶炼过程所需温度的
电炉炼钢冶炼工艺课件
目
CONTENCT
录
• 电炉炼钢冶炼工艺概述 • 电炉炼钢冶炼工艺流程 • 电炉炼钢冶炼设备 • 电炉炼钢冶炼原料与燃料 • 电炉炼钢冶炼环境保护与节能减排 • 电炉炼钢冶炼质量控制与检测
01
电炉炼钢冶炼工艺概述
定义与特点
95% 85% 75% 50% 45%
0 10 20 30 40 5
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电炉炼钢冶炼设备
电弧炉
总结词
利用电弧产生的高温熔化炉料进行炼钢的设备。
详细描述
电弧炉是电炉炼钢的主要设备之一，其工作原理是利用电极与炉料之间的电弧产生的高温来熔化炉料。根据电极数量和供电方式的不同，电弧炉可分为三相电弧炉和单相电弧炉。
感应炉
总结词
利用电磁感应原理产生高温熔化炉料的设备。

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5.2.1 补炉
1）影响炉衬寿命的“三要素”
炉衬的种类、性质和质量；高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀；吹氧操作与渣、钢等机械冲刷以及装料的冲击。
2）补炉部位
炉衬各部位的工作条件不同（图4-1、图4-2）损坏情况也不一样。炉衬损坏的主要部位如下：
炉壁渣线受到高温电弧的辐射，渣、钢的化学侵蚀与机械冲刷，以及吹氧操作等损坏严重；
从送电起弧至电极端部下降到深度为d电极为点弧期。
此期电流不稳定，电弧在炉顶附近燃烧辐射，二次电压越高，电弧越长，对炉顶辐射越厉害，并且热量损失也越多。
为保护炉顶，在炉上部布一些轻薄料，以便让电极快速进入料中，减少电弧对炉顶的辐射。
供电上采用较低电压、较低电流。
• 穿井期
点弧结束至电极端部下降到炉底为穿井期。此期虽然电弧被炉料所遮蔽，但因不断出现塌料现象，电弧燃烧不稳定。注意保护炉底，办法是：加料前采取外加石灰垫底，炉中部布置大、重废钢以及合理的炉型。供电上采取较大的二次电压、较大电流，以增加穿井的直径与穿井的速度。
熔化过程点弧期
电极位置送电 → d极
穿井期
d极→ 炉底
主熔化期
熔末升温期
炉底 → 电弧暴露
电弧暴露 → 全熔
必要条件
保护炉顶
保护炉底
快速熔化
保护炉壁
办
较低电压较低电流
较大电压较大电流
最高电压最大电流
低电压、大电流
法炉顶布轻废钢石灰垫底
水冷+ 泡沫渣
图5-5 典型的供电曲线
渣线热点区尤其2＃热点区还受到电弧功率大、偏弧等影响侵蚀严重，该点的损坏程度常常成为换炉的依据；
出钢口附近因受渣钢的冲刷也极易减薄；
炉门两侧常受急冷急热的作用、流渣的冲刷及操作与工具的碰撞等损坏也比较严重。
图5-1 槽出钢电炉炉衬情况
图5-2 EBT电炉炉衬情况
3）补炉方法
补炉方法分为人工投补和机械喷补，根据选用材料的混合方式不同，又分为干补和湿补两种。
• 熔末升温期
电弧开始暴露给炉壁至炉料全部熔化为熔末升温期。
此阶段因炉壁暴露，尤其是炉壁热点区的暴露受到电弧的强烈辐射（图5-4）。
应注意保护炉壁，即提前造好泡沫渣进行埋弧操作，否则应采取低电压、大电流供电。
各阶段熔化与供电情况见表5-1。典型的供电曲线如图5-5。
表5-1 炉料熔化过程与操作
目前，在大型电炉上多采用机械喷补，机械喷补设备有炉门喷补机、炉内旋转补炉机，机械喷补补炉速度快、效果好。
补炉的原则是：高温、快补、薄补。
4）补炉材料
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。
5.2.2 装料
目前，广泛采用炉顶料罐（或叫料篮、料筐）装料（图5-3），每炉钢的炉料分1～3次加入。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罐中的布料合理与否。
（1）熔化期的主要任务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。
（2）熔化期的操作合理供电，及时吹氧，提前造渣。
1）炉料熔化过程及供电
装料完毕即可通电熔化。炉料熔化过程见图5-4，基本可分为四个阶段（期），即点弧、穿井、主熔化及熔末升温。
•点（起）弧期
2021/2/9
东北大学/阎立懿
3
2）双渣氧化法
又称氧化法，它的特点是冶炼过程有正常的氧化期，能脱碳、脱磷，去气、夹杂，对炉料也无特殊要求；还有还原期，可以冶炼高质量钢。
目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶炼，以下主要介绍氧化法冶炼工艺。
5.2 电炉传统冶炼工艺
传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础。其操作过程分为：补炉、装料、熔化、氧化、还原与出钢六个阶段。因主要由熔化、氧化、还原期组成，俗称老三期。
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，熔化快、效率高。
图4-3 电炉装料情况
5.2.3 熔化期
传统冶炼工艺的熔化期占整个冶炼时间的 50%～70%，电耗占70%～80%。因此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。
第五章电炉炼钢冶炼工艺
电炉炼钢冶炼工艺钢液的合金化
第五章电炉炼钢冶炼工艺
电炉冶炼操作方法电炉炼钢冶炼工艺钢液的合金化
5.1 电炉冶炼操作方法
～一般是按造渣工艺特点来划分的，有单渣氧化法、单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普遍采用后两种。
1）双渣还原法又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的氧化期（≤10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱碳，去气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料应由含低磷的返回废钢组成。由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除有害元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。因此，此法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。
3）提前造渣
用2%～3%石灰垫炉底或利用前炉留下的钢、
渣，实现提前造渣。这样在熔池形成的同时就有
炉渣覆盖，使电弧稳定，有利于炉料的熔化与升
温，并可减少热损失，防止吸气和金属的挥发。
由于初期渣具有一定的氧化性和较高的碱度，可脱除一部分磷；当磷高时，可采取自动流渣、换新渣操作，脱磷效果更好，这样为氧化期创造条件。
• 主熔化期
电极下降至炉底后开始回升时，主熔化期开始（图5-4）。随着炉料不断的熔化，电极渐渐上升，至炉料基本熔化，仅炉坡、渣线附近存在少量炉料，电弧开始暴露时主熔化期结束。
主熔化期由于电弧埋入炉料中，电弧稳定、热效率高、传热条件好，故应以最大功率供电，即采用最高电压、最大电流供电。
主熔化期时间占整个熔化期的70％以上。
2）及时吹氧与元素氧化
熔化期吹氧助熔，初期以切割为主，当炉料基本熔化形成熔池时，则以向钢液中吹氧为主。
吹氧是利用元素氧化热加速炉料熔化。当固体料发红（～900℃）开始吹氧最为合适，吹氧过早浪费氧气，过迟延长熔化时间。
一般情况下，熔化期钢中的Si、Al、Ti、V等几时Ｃ氧化 10%～30%、Fe氧化2%～3%。