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现代电弧炉炼钢技术进展摘要本文从四个方面阐述了现代电弧炉炼钢技术进展：(1)电弧炉炼钢生产的发展；(2)电弧炉炼钢的主要技术特点；(3)主要技术发展方向和动态；(4)电弧炉炼钢的可持续发展。
关键词电弧炉炼钢发展1 电弧炉炼钢生产的发展电能具有清洁、高效、方便、种种优越的特性，是工业化发展的优选能源，大量开发和利用电能是人类社会现代化的重要标志。
19世纪中叶以后，钢铁冶金领域内开始寻求应用电能冶炼的技术，各种大规模实现电－热转换的冶炼装置陆续出现：1879年威廉·西门子（William Siemens）首先进行了使用电能熔化钢铁炉料的研究，1889年出现了普通感应炼钢炉，1900年法国人埃尔（P.L.T.Heroult）设计的第一台炼钢电弧炉投入生产。
电弧炉炼钢在近一百年中得到了长足的发展，成为最重要的炼钢方法之一。
表1 世界总年产钢量、电炉钢产量和电炉钢所占百分数年份1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 1996 1997 1998世界年产钢量（万吨）9500 14200 18960 34120 59640 71690 77000 75200 79900 77500 电炉钢产量（万吨）117 600 1250 3456 8519 15752 21154 24463 26663 26277表2 世界主要产钢国家近年来电炉钢比例（％）年份1900 1991 1992 1993 1995 1996 1997 1998全世界合计中国日本美国原苏联德国巴西韩国中国台湾－21.131.437.313.018.526.031.141.528.421.131.438.413.822.118.929.144.629.421.831.538.0(10.9)22.919.230.248.830.923.231.238.213.021.619.933.247.132.619.032.339.411.624.117.637.843.032.918.033.342.112.526.020.439.546.233.717.632.843.212.226.419.843.141.633.915.831.944.612.327.519.340.341.9[注]全世界总产钢量（亿吨）7.70 7.34 7.23 7.31 7.56 7.52 7.99 7.75由表1可以看出：①五十年代以前，全世界电炉钢的总产量很低，电炉钢所占百分比也很低，当时电炉炼钢是一类“特殊”的炼钢方法。
电弧炉炼钢技术发展摘要：本文主要介绍了电弧炉炼钢技术的发展历程，论述了其工艺改进和高效化技术发展，探讨了我国电弧炉炼钢技术的发展现状、存在的问题以及近年来取得的显著成果，分析了存在问题的原因，并提出了发展前瞻性建议。
关键词：电弧率；炼钢、发展自20世纪60年代起，电炉炼钢技术取得了较大的发展和进步，电炉钢年产量逐年增长。
通过电弧炉炼钢的发展历程可以看出，如何从高效率、高质量、低能耗、低排放、可持续发展的角度来对电弧炉炼钢技术进行改进和创新是电弧炉炼钢技术发展的关键。
一、电弧炉炼钢技术的现状1、我国电弧炉炼钢技术的现状电弧炉向大容量发展，并且形成了科学的现代化电弧炉冶炼流程；而且电弧炉炼钢技术经济指标明显提高，近几年又引进了国外先进的生产技术，在生产过程中的许多方面有所创新，我国现代化电弧炉炼钢技术及电弧炉炼钢技术取得了显著的成绩。
2、世界电弧炉炼钢技术的发展现状（1）原料多样化电弧炉炼钢原料种类多元化，例如铁水、碳化铁、DRI／HBI等，随着原料的增加和改进，极大地提高了电弧炉的适应性，废钢中的残余物更好地被稀释，大大提高了钢水的品质，此外电弧炉原料的多样化也拓展了电炉钢产品的范围。
（2）合理供电如今的电弧炉炼钢已逐渐由交流炉向超高功率、高阻抗交流炉及直流炉方向发展，炼钢过程尽量实现低电流长弧操作，但是要注意尽量避免产生过多的电网污染，这样一来，输入功率得到了提高，冶炼速率加快，缩短周期，减少电极消耗，同时还能降低噪音的影响。
（3）能量多元化炼钢过程中采用多种形式的能量可以有效降低电能消耗，目前通常采用的能量形式有机械式氧碳枪、二次燃烧、炉壁氧一燃烧嘴、底吹气等，增强了输入强度，同时冶炼效率得到进一步提高。
（4）余热利用降低能量消耗是减少整体总能耗的关键，废气余热再利用是减少能耗的有效手段。
多种炉型例如竖炉、Consteel炉、双炉壳、C0NARC炉、ECOARC炉等的相继出现，许多技术问题也不断涌现，在问题的解决过程中体现出了电弧炉炼钢技术的发展。
2023年电弧炉行业市场需求分析电弧炉是一种热处理设备，广泛应用于钢铁、有色金属、铸造等行业。
随着国家经济不断发展和现代产业不断壮大，电弧炉行业在市场需求方面具有广泛的前景和潜力。
一、钢铁行业的需求钢铁行业一直是电弧炉的主要运用领域。
随着全国钢铁产量的不断提高和大型钢铁企业的兴起，电弧炉在钢铁生产中功效愈加凸显。
在钢铁生产领域，电弧炉有着大批的应用方面，例如，炉加脱磷、脱硫、脱杂质、变质、调温、炼铝、改善钢性、适应特定的技术要求等。
而随着技术的进一步升级和不断更新迭代，电弧炉在钢铁领域的应用范围还将不断扩大，市场需求也将逐步上升。
二、铸造行业的需求铸造行业是电弧炉另一个重要的应用领域。
电弧炉在铸造行业中的主要功能是熔铁、铜、铝等有色金属以及钢铁等冶金材料。
而且这些材料在铸造过程中需要进行热处理，通过电弧炉的加热能够消除铸件缩孔、改变铸造结构、提高抗拉强度等。
铸造行业的需求在近年来有了不断的提升，电弧炉也随之得到了广泛的运用，市场需求呈现出持续的增长态势。
三、矿业行业的需求矿业行业是电弧炉的另一个应用领域。
随着全国的工业化进程和现代化水平的提高，矿业行业不断发展，而电弧炉在这个过程中也得到了广泛的应用。
电弧炉在矿业行业中的主要功能是矿石的还原、精炼、电解等操作。
特别是在有色金属的冶炼中，电弧炉在提高生产效率、保护环境、改善产品质量等方面具有明显的优势。
随着矿业行业的不断发展和技术的日益更新，在未来的市场需求方面也将不断推高。
综上所述，电弧炉作为一种重要的热处理设备，在钢铁、铸造、矿业等行业中得到了广泛的运用与应用。
随着国家经济的不断发展和技术进步的不断推进，电弧炉行业在市场需求方面具有巨大的潜力和前景。
目录一、电弧炉简介及其发展趋势 (2)二、电弧炉炉型算及变压器功率确定 (3)1、电弧炉设计要求 (3)2、电弧炉炉型计算 (4)3、炉子的变压器功率及电极参数确定 (8)三、电弧炉耐火材料的损毁机理及选择 (11)1、炉衬损毁机理 (11)2、炉顶用耐火材料 (12)3、炉墙用耐火材料 (13)4、炉底和出钢槽用耐火材料 (14)附录 (16)40吨电弧炉炉体设计说明书一、电弧炉简介及其发展趋势电弧炉是炼钢电炉的一种，也是目前世界上熔炼优质钢、特殊用途钢种的主要设备。
电弧炉炼钢技术已有100年的历史，第二次世界大战后电炉炼钢才有较大发展，在最近的20年，电弧炉炼钢技术发展尤为迅速，电弧炉的应用带来了炼钢技术的革命。
尽管全球粗钢年产总量的增长速度很缓慢，但以废钢为主要原料的电弧炉炼钢的产量所占的比重却在逐年上升。
2001年，电弧炉炼钢占世界钢产量的40％，成为最重要的炼钢方法之一。
与高炉铁水炼钢相比，其竞争优势在于投资费用和运行成本。
自60年代中期提出电弧炉超高功率概念以来，电弧炉建造趋于大型化、高功率化，出现现了多种新型式的电弧炉。
在发展大型电弧炉的过程中，美国曾用六支电极，由两台变压器供电，电弧炉为椭圆形。
发展大容量电炉和提高电炉自动化水平，采用大功率静止式动态补偿技术，用水冷构件代替耐火材料，炉盖第四孔直接排烟与电炉周围密封罩相连接的烟尘净化系统，炉盖第五孔机械化自动化加料系统，电炉使用还原铁比例逐渐扩大，炉外废钢预热，炉内燃料助燃，强化熔池用氧，开发底气搅拌系统和泡沫渣覆盖下的冶炼工艺，从冷却水和废气中回收热能，采用全连铸，发展纤维石墨电极和采用优质高效碱性镁碳炉衬等。
电弧炉炼钢得到迅速发展的主要原因：(1)废钢日益增多(2)钢铁工业迅速增长。
由于发电设备大型化和技术不断改进，可利煤用部分劣质粉发电，电的供应和价格比较稳定，使电炉炼钢有了比较可靠的基础。
此外，电炉用废钢比高炉——转炉炼钢的能耗低。
国内外电炉炼钢技术现状与发展趋势国内外电炉炼钢技术现状与发展趋势一、引言电炉炼钢是一种利用电能将废钢或铁合金加热至熔化状态，通过冶金反应调整成分和温度，最终得到所需钢种的工艺。
随着环保意识的增强和资源回收利用的重要性日益凸显，电炉炼钢技术逐渐成为全球钢铁行业的主要生产方式之一。
本文将从国内外电炉炼钢技术的现状和发展趋势两个方面进行详细阐述。
二、国内电炉炼钢技术现状1. 传统电弧炉技术传统电弧炉是最早应用于电力冶金领域的一种设备。
其特点是操作灵活、生产周期较短、投资成本相对较低等优点。
然而，由于其使用废钢作为原料，含有大量杂质，因此产生了较多的废渣和污染物排放问题。
2. 高性能电弧炉技术为了解决传统电弧炉存在的问题，国内钢铁企业开始引进和研发高性能电弧炉技术。
这些技术包括离心喷吹、氧气增氧、自动控制系统等，能够提高炉温控制精度、减少杂质含量，并降低能耗和排放。
3. 感应加热电炉技术感应加热电炉是一种利用感应电流产生的涡流加热原理进行钢水加热的设备。
其优点是加热速度快、温度均匀性好、能耗低等。
目前，国内一些大型钢铁企业已经开始采用感应加热电炉进行生产。
三、国外电炉炼钢技术现状1. 电弧顶吹转底吹技术欧洲一些先进的钢铁企业采用了电弧顶吹转底吹技术，即在高温下通过底部喷吹气体将冶金反应进行到底部。
这种技术可以提高冶金反应效率，减少杂质含量，并且可以利用多种原料进行冶金。
2. 水冷壳体技术美国的一些电炉炼钢企业采用了水冷壳体技术，通过在电炉壳体内部设置水冷设备，有效降低了电炉温度，减少了能耗，并且延长了设备寿命。
四、国内外电炉炼钢技术发展趋势1. 环保型电炉技术随着环保意识的增强，国内外钢铁企业开始重视电炉炼钢过程中的排放问题。
未来的发展趋势将是开发和应用更加环保的电炉技术，减少废气、废水和固体废弃物排放。
2. 智能化控制系统随着信息技术的快速发展，智能化控制系统在电炉炼钢领域得到了广泛应用。
未来的发展趋势将是进一步提高控制精度和自动化程度，实现智能化生产。
120吨电弧炉炉体设计第1章电弧炉炼钢的发展1.1电弧炉的发展国外电炉炼钢的发展情况自上世纪中叶至今，尽管转炉炼钢技术取得了长足的进步。
但世界电炉钢比例不断增长，从1950年的7.3％增长到2004年的33.8％。
电炉钢比例的增长，主要是由于跟高炉转炉长流程相比，电炉炼钢具有固定投资小，消耗铁矿石，焦炭，水等资源少，占地面积小，可比能耗低，对环境污染少，工厂可接近资源产地及市场，启动及停炉灵活等优点，符合全球可持续发展要求。
本世纪前四年，世界上年产钢500万吨以上的主要产钢国家各国粗钢产量稳步增长，电炉钢比例不同国家有增有减，总体上有所降低，从2001年至2003年电炉钢的比例从35%下降至33.1%。
2004年虽然粗钢产量增长迅速，但世界电炉钢比例从33.1%上升至33.8%。
我国现代电炉炼钢的发展情况我国现代电炉炼钢始于1993年原冶金部和上海市在上海召开的“当代电炉流程和电炉工程问题研讨会”（以下简称第一次上海会议）。
由于各级政府部门引导，支持钢铁企业进行了对现代电炉流程的一轮投资，依靠引进国外现代电炉流程先进技术，在我国建成了一批“三位一体”或“四位一体”的先进电炉流程。
从1993年至今，我国电炉钢生产的发展可分为三个阶段。
在1993年至2000年这一阶段，我国电炉钢产量在1800~2000万t波动，电炉钢比例逐年下降，从23.2%下降至15.7%。
这是由于一方面淘汰了大量落后的小电炉，使得我国电炉钢产量下降，另一方面新投产的大电炉产量还是不够高，致使电炉钢产量在一个水平线上波动，另外由于转炉钢产量的迅速增长，电炉钢产量增长比较慢，致使电炉钢比例下降，但这也正好说明“第一次上海会议”的意义及影响，如果没有1993年的“第一次上海会议”，在小电炉大量被淘汰的情况下，2000年我国电炉钢的比例恐怕还会低很多。
从2000年至2003年，在世界电炉钢比例有所下降的同时，我国电炉钢比例却走出了低谷有所回升。
第四章现代电弧炉炼钢的发展与节能现代电弧炉炼钢的发展与节能1. 引言现代电弧炉是一种重要的钢铁冶炼设备，其发展与节能对于钢铁工业的可持续发展至关重要。
本文将详细介绍现代电弧炉炼钢的发展历程以及相关的节能技术和措施。
2. 现代电弧炉的发展2.1 电弧炉的基本原理电弧炉是利用电弧高温熔化金属的设备，其基本原理是通过电极产生电弧，在电弧的高温作用下将金属加热至熔点并进行冶炼。
2.2 电弧炉的发展历程电弧炉的发展经历了多个阶段，从最早的直流电弧炉到现代的交流电弧炉。
随着电力技术的进步和电弧炉冶炼工艺的改进，电弧炉的效率和生产能力得到了显著提高。
3. 现代电弧炉炼钢的节能技术和措施3.1 高效电极材料的应用现代电弧炉中采用高效电极材料，如碳化钙电极和石墨电极，可以提高电弧的稳定性和热效率，减少能量的损耗。
3.2 电弧炉热能回收利用通过安装热能回收装置，将电弧炉产生的热能回收利用，可以用于加热其他工艺介质或发电，提高能源利用效率。
3.3 电弧炉冶炼过程的优化通过优化电弧炉的冶炼工艺，如合理控制电弧炉的操作参数、优化冶炼炉料的配比等，可以降低能耗，提高炉渣的利用率和钢水质量。
3.4 废热利用技术的应用利用废热利用技术，如余热锅炉和废热发电技术，将电弧炉产生的废热转化为热能或电能，进一步提高能源利用效率。
4. 现代电弧炉炼钢的节能效果现代电弧炉炼钢的节能效果显著。
通过应用节能技术和措施，可以降低电弧炉的能耗，提高炼钢效率，减少环境污染。
5. 结论现代电弧炉炼钢的发展与节能对于钢铁工业的可持续发展至关重要。
通过应用高效电极材料、热能回收利用技术、优化冶炼工艺和废热利用技术，可以显著降低电弧炉的能耗，提高能源利用效率，实现绿色环保的钢铁生产。
未来，随着科技的不断进步，电弧炉炼钢的节能技术和措施还将不断创新和完善，为钢铁工业的可持续发展做出更大贡献。
摘要本文涉及内容为年产70万吨良锭电弧炉炼钢车间设计。
依照高等院校冶金工程专业《钢铁厂设计原理》,通过普遍参考有关文献资料,简要介绍了我国炼钢技术的进展历程、电弧炉炼钢的特点、以后的进展趋势。
本文的重点是,通过物料平稳和热平稳的计算、炉型设计与计算,确信了合理的生产工艺，完成了要紧设备的选择与计算、烟气净化系统的选择与设计，绘制了电弧炉和炼钢车间等剖面图纸，最后成功完成年产70万吨良锭电弧炉炼钢车间设计。
关键词：物料平稳，热平稳，炉型，车间设计，电弧炉，连铸第一章绪论电弧炉进展史电炉是在电发明以后的1899年，由法国的海劳尔特在玻利维亚发明的。
它被建在阿尔卑斯山的峡谷中，缘故是在距它不远处有一个火力发电厂。
电能具有清洁、高效、方便等优势，是工业进展的优选能源。
19世纪中叶以后，大规模实现电——热转换的冶炼装置陆续显现：1879年，William Siemens第一次进行了利用电能融化钢铁炉料的实验，1889年显现了一般感应炼钢炉，1900年法国人设计的第一台炼钢电弧炉突入生产。
从此电弧炉炼钢在一百年中取得了充分的进展，目前已经成为最重要的炼钢方式之一。
电弧炉的显现，开发了煤的替代能源使废钢开始能回收再利用，为可持续进展做出了庞大奉献。
[1]在国际上，电弧炉装备技术的进展大体经历了以下几个时期，20世纪70年代，常规交流超高功率电炉及其配套技术的开发应用，使电炉的生产效率大大提高，技术经济指标大大改善。
20世纪80年代，直流电弧炉取得大规模的工业应用。
20世纪80年代后期至90年代中期，利用高温废气对废钢和CO进行预热后再燃烧的技术，和用化学能代替部份电能的各类节能电炉技术被成功开发并应用。
我国电炉炼钢在20世纪80年代以前一直处于掉队的状态，那时全国有3000多座容量为3吨--30吨的小电炉，功率水平普遍不大于350kVAt。
这些小电炉多采纳掉队的“老三段”冶炼工艺(即在电炉内完成熔化、氧化、还原三步冶炼任务)，电炉生产效率低、产品质量差、能源消耗高、生产进程污染严峻。
一分钟了解电弧炉炼钢的兴起与发展1900年Paul Heroult发明了电弧炉是近代炼钢电炉的起源，电弧炉炼钢使用过炭质电极、天然石墨电极，后来主要用人造石墨电极（简称石墨电极）为导电材料，也是现代电炉炼钢工业不可缺少的耐高温导电材料。
石墨电极生产与电炉炼钢有着密切的联系，电弧炼钢炉的不断革新对石墨电极品种的增加、理化性能的提高起到促进作用。
1960年下半年美国W.E.Schwabe博士主张电炉配备大容量变压器，和通常的电弧炉比较，由于投入了高密度的电能，生产率上升，电炉炼钢正式走向大型化。
1971年日本大同特殊钢公司开发了炉外精炼法，将电弧炉炼制的功能分在两台电炉中进行，即熔化炉和精炼炉。
随后，由于钢包精炼的普及，在钢包内可以加热，将还原期移到了LF（气体搅拌）、ASEA-SKF(感应搅拌)等钢包精炼炉上，这样的结果是电弧炉仅仅用来进行熔化和氧化精炼。
因此，目前国内外许多转炉炼钢厂也添置了钢包精炼设备，搞起了炉外精炼，进行化学成分及温度的精确稠整。
钢包精炼炉也需要使用高功率或超高功率石墨电极，由于每炉精炼操作时间较短，一般也不吹氧，因此多数精炼炉消耗电极较少，每吨钢只消耗石墨电极1kg左右。
同样功率的电弧炉，使用的石墨电极直径有所不同，电极单耗也有差别。
1980年国外钢铁工业把炼钢电弧炉按每吨炉容的变压器容量分为3类：普通功率电炉（RP炉）、高功率电炉（HP炉）和超高功率电炉（UHP炉）。
1980年以后建成的大型电弧炉，其变压器容量都在550 kVA/t以上。
一部分新建的炼钢电炉的单位炉容的变压器容量达到800 kVA以上，个别电炉达到1000-1200 kVA。
电炉炼钢扩大每吨炉容的变压器容量，使用HP、UHP操作技术后，输入电功率高，缩短了冶炼时间。
但因初期是大电流短弧操作，石墨电极的消耗量上升和冷点残存冷钢，所以经济效果受到一定限制。
交流电弧炉大功率化通常会发生电网冲击故障，制约了其进一步大型化。
电弧炉炉型设计电弧炉是一种利用电弧高温作用的冶炼设备，它可以将废钢和废铁等回收材料加热至高温状况下，溶解成可重新用于冶炼的原材料。
而炉型设计是电弧炉的核心之一，能够直接影响电弧炉的生产效率、炉龄和产品质量等方面。
本文将从以下三个角度探讨电弧炉炉型设计。
一、电弧炉炉型设计的基本原则1.电弧炉的炉型应该具备良好的隔热性和氧化性能，以减少能量损失以及金属氧化损失。
2.炉型应该考虑到在全过程中的安全性、可维护性和易操作性。
3.炉型应该保持与电力供应系统相对衔接的技术特性与可以满足小到大的工作开度。
二、电弧炉炉型设计的常见形式1.圆形炉型由于圆形与球体是光滑自然形体，使炉壳内的炉料得以充分靠拢，加热面积大，变焦作用好，热损失小。
电弧炉采用高圆形炉型在节省用地方面具有很大优点和经济效益，能够使废钢的熔化更完整，并且可以有更广阔的化学平衡区，使炉壁的温度参数均衡，减轻热应力和力波的影响，得到更加优质的炉料和金属产品。
2.矩形炉型矩形炉型外形通常都采用矩形形状，其内部空间可以充分利用，而且维修方便，炉门升降设备可以更加方便的装置，提高了作业效率和安全程度，在废钢冶炼的过程中能够得到更加均匀的加热和氧化。
3.椭圆形炉型椭圆形炉型可以使料层等厚度更均匀，受加热更完整，良好的投料稳定性和快速换料，而且使得炉内空气上升的避难区域尽量靠近高温区域内的产品与炉料。
三、电弧炉炉型设计的优化方向1.提高反应效率可以在炉板设计采用隔板结构或新式导焦系统，也可以增加炉身缩颈区，有效提高炉边温升和加热效果，缩短冶炼周期，提高反应效率。
2.加强炉壳密封性密封性差的炉型会导致腐蚀和氧化，影响炉体寿命，所以需要增加炉壳密封性到隔热材料，同时也可以隔绝炉壁温度场。
3.提高电弧稳定性电弧的稳定性能够直接影响电弧炉的熔化效率以及电极的寿命，所以需要完善电弧炉电极移动系统及保护装置和引弧系统，同时也需要配备优质的电极材料和电源设备。
总之，电弧炉炉型设计的重要性不言而喻，设计合理的炉型形式能够提高工作效率，延长炉体寿命，降低产品成本，进而增强企业的核心竞争力。
国内外电炉炼钢技术现状与发展趋势1. 引言电炉炼钢技术是一种通过电力加热将废钢和生铁融化成钢水的方法。
相比传统的基于高炉的炼钢工艺，电炉炼钢具有能源消耗低、环境污染少等优势，因此在国内外得到了广泛应用和推广。
本文将对国内外电炉炼钢技术的现状进行全面详细、完整且深入地分析，并对其发展趋势进行展望。
2. 国内电炉炼钢技术现状2.1 电弧炉电弧炉是目前国内最常见的电炉类型，其通过高强度电弧放电来加热和融化废钢和生铁。
国内主要采用直流弧、交流弧和感应加温等方式实现高温。
随着科技进步，自动化控制系统在电弧炉中得到广泛应用，提高了生产效率和质量稳定性。
2.2 中频感应加温电炉中频感应加温电炉是一种利用感应加热原理进行钢水融化的电炉。
其主要优点是能耗低、效率高、操作简便等。
国内一些大型钢铁企业已经开始采用中频感应加温电炉进行钢水的生产，取得了良好的经济效益和环境效益。
2.3 氧气底吹电弧炉氧气底吹电弧炉是一种结合了氧气底吹技术和电弧炉技术的新型电炉。
其通过在底部喷吹高纯度氧气来改善废钢和生铁的冶炼条件，提高了钢水质量和冶炼效率。
目前，氧气底吹电弧炉在国内外都得到了广泛应用，并取得了显著的效果。
3. 国外电炉炼钢技术现状3.1 欧洲欧洲是世界上电弧炉装备最多、产量最大的地区之一。
欧洲在电弧炉技术方面积累了丰富的经验，其先进的自动化控制系统和高效的废钢回收利用率使得电炉炼钢技术在该地区得到了快速发展。
3.2 美国美国是电弧炉炼钢技术的发源地之一，其在电弧炉技术方面具有先进水平。
美国的电炉装备和技术都处于世界领先水平，其在环保和能源消耗方面也进行了大量的改进和创新。
3.3 日本日本是世界上电弧炉装备密度最高的国家之一。
日本在电弧炉技术方面注重节能减排，通过采用高效的冷却系统、优化的气体循环等手段降低能耗和环境污染。
同时，日本还致力于提高钢水质量和冶炼效率，不断推动电炉炼钢技术向更高水平发展。
4. 电炉炼钢技术发展趋势4.1 自动化控制系统随着科技进步和人工智能技术的发展，自动化控制系统在电炉炼钢中将发挥越来越重要的作用。
2电弧炉炉型设计2.1电弧炉炉型设计电弧炉是电路炼钢车间的核心设备，电炉设计的好坏直接影响到炼钢生产的顺利与否。
如果设计不合理造成先天性缺陷，一旦投产就很难再做改动，所以对于电炉设计应予以重视。
2.1.1电弧炉炉型电弧炉炉型是指炉子内部空间的形状和尺寸，不同的熔炼炉因工作条件不同，供热热源不同而有不同的内部空间。
电弧炉近于球形体，从减少散热面出发，以球形为最好。
现代电弧炉炉体中部是圆筒形，炉底为弧形，炉顶为拱形。
作为发热体，电极端部的三电弧位于炉内中心部位。
电弧炉设计应保证高的生产率，电能、耐火材料、电极等消耗要低，同时要满足冶金反应顺利进行，故应考虑以下因素：（1）选用大功率变压器；（2）保证高的热效率和电流效率；（3）采用高质量的耐火材料砌筑材料；（4）炉子各部分形状和尺寸设计布局合理；（5）炉子熔炼室容积能一次装入堆比量中等的全部炉料；（6）炉子倾斜10°~20°能保证钢液顺利流出。
2.1.2熔池的形状和尺寸电弧炉的大小以其额定容量来表示，所谓额定容量是指新设计的电炉熔池所能容纳的钢水量。
实际生产过程中，随着熔炼炉数的增多，熔池容积逐渐增大，装入量或者出钢量也就不断增加。
另外生产中还经常用提高炉门槛即造假炉门槛的办法来增加炉产量，这样就出现了超装问题，一般认为吵装20%50%为宜，不宜超装太多，大电弧炉基本上都不超装。
熔池：容纳钢液和熔渣的那部分容积。
熔池的容积应能足够容纳适宜熔炼的钢液和熔渣，并留有余地。
（1）池的形状其形状应有利于冶炼反应的顺利进行，砌筑容易，修补方便。
目前使用的多为锥球型熔池，上部分为倒置的截锥，下部分为球冠。
球冠形电炉炉底使得熔化了的钢液能积蓄在熔池底部，迅速形成金属熔池，加快炉料的熔化并及早造渣去磷。
截锥形电炉炉破便于补炉，炉坡倾角45°，其优点如下○145°角叫自然锥角，砂子等松散材料成堆后的自然锥角正好也是45°（2）熔池尺寸计算○1熔池容积V池。
第四章现代电弧炉炼钢的发展与节能现代电弧炉是一种重要的钢铁冶炼设备，它通过电弧的高温作用将废钢和生铁熔化，然后通过冶炼过程将其转化为高质量的钢材。
在过去的几十年里，现代电弧炉的发展取得了显著的发展，不仅提高了钢铁行业的生产效率，还实现了节能减排的目标。
一、电弧炉的基本原理现代电弧炉的基本原理是利用电弧的高温作用将废钢和生铁熔化。
电弧炉主要由炉体、电极和电源三部份组成。
炉体是一个密封的容器，用于容纳熔化的金属。
电极是通过电源供电的，产生高温电弧，使金属熔化。
电源提供了足够的电能，以维持电弧的稳定和高温。
二、电弧炉的发展历程1. 初期电弧炉的发展早期的电弧炉主要用于冶炼铁和钢，但由于技术限制和设备问题，生产效率较低，能耗较高。
然而，随着科学技术的进步和工艺的改进，电弧炉的性能逐渐提高。
2. 中期电弧炉的发展在20世纪60年代和70年代，电弧炉的冶炼技术得到了进一步的改进。
采用了新的电极材料和炉衬材料，提高了电弧炉的寿命和耐火性能。
同时，引入了自动控制系统，提高了生产效率和产品质量。
3. 现代电弧炉的发展随着计算机技术和自动化技术的快速发展，现代电弧炉的冶炼技术得到了革命性的改进。
现代电弧炉采用了先进的电弧控制技术和炉内温度控制技术，实现了精确的温度控制和冶炼过程的自动化。
三、现代电弧炉的节能技术为了实现钢铁行业的可持续发展，现代电弧炉采用了一系列的节能技术，以降低能耗和减少环境污染。
1. 高效电极材料现代电弧炉采用高效的电极材料，如碳化钙电极和碳化硅电极，具有较低的电阻和较高的导电性能。
这些电极材料可以提高电弧炉的能效，并减少电能的损耗。
2. 高效炉衬材料现代电弧炉采用高效的炉衬材料，如镁砖和碳化硅砖，具有较高的耐火性能和导热性能。
这些炉衬材料可以减少炉内的热量损失，并提高炉子的热效率。
3. 智能化控制系统现代电弧炉配备了智能化的控制系统，可以实时监测和调整炉内温度和电弧稳定性。
通过精确的温度控制和电弧控制，可以减少能耗和提高生产效率。
论电弧炉的发展与设计一、电弧炉简介及其发展趋势电弧炉是炼钢电炉的一种，也是目前世界上熔炼优质钢、特殊用途钢种的主要设备。
电弧炉炼钢技术已有100年的历史，第二次世界大战后电炉炼钢才有较大发展，在最近的20年，电弧炉炼钢技术发展尤为迅速，电弧炉的应用带来了炼钢技术的革命。
尽管全球粗钢年产总量的增长速度很缓慢，但以废钢为主要原料的电弧炉炼钢的产量所占的比重却在逐年上升。
2001年，电弧炉炼钢占世界钢产量的40％，成为最重要的炼钢方法之一。
与高炉铁水炼钢相比，其竞争优势在于投资费用和运行成本。
自60年代中期提出电弧炉超高功率概念以来，电弧炉建造趋于大型化、高功率化，出现现了多种新型式的电弧炉。
在发展大型电弧炉的过程中，美国曾用六支电极，由两台变压器供电，电弧炉为椭圆形。
发展大容量电炉和提高电炉自动化水平，采用大功率静止式动态补偿技术，用水冷构件代替耐火材料，炉盖第四孔直接排烟与电炉周围密封罩相连接的烟尘净化系统，炉盖第五孔机械化自动化加料系统，电炉使用还原铁比例逐渐扩大，炉外废钢预热，炉内燃料助燃，强化熔池用氧，开发底气搅拌系统和泡沫渣覆盖下的冶炼工艺，从冷却水和废气中回收热能，采用全连铸，发展纤维石墨电极和采用优质高效碱性镁碳炉衬等。
电弧炉炼钢得到迅速发展的主要原因：(1)废钢日益增多(2)钢铁工业迅速增长。
由于发电设备大型化和技术不断改进，可利煤用部分劣质粉发电，电的供应和价格比较稳定，使电炉炼钢有了比较可靠的基础。
此外，电炉用废钢比高炉——转炉炼钢的能耗低。
(3)电炉趋向大型化、超高功率化，冶炼工艺化。
(4)投资少，基建速度快，基金回收速度。
(5)钢液温度、成份容易控制，品种适应性大，可冶炼多种牌号的钢，同时还能间断性生产。
电炉炼钢是世界各国生产特殊钢的主要方法，它具有一系列的优点：(1)电炉炼钢的设备投资少、基建速度快；(2)炼钢的热源来自于电弧，温度高达4000～6000℃，并直接作用于炉料，热效率较高，一般在65％以上。
此外，还冶炼含有难熔元素W、Mo等高合金钢；(3)电炉炼钢可去除钢中的有害气体与夹杂物，以及脱氧、去硫、合会化等，故能冶炼出高质量的特殊钢；(4)电炉炼钢可采用冷装或热装，不受炉料的限制；(5)适应性强，可连续生产也可间断生产。
目前，由于炼钢电炉的大型化、超高功率化及冶炼工艺的强化，并与不断发展完善的二次精炼和连铸连轧技术相配套，已形成了自动化、机械化水平高、能耗低的专业生产体系，使得它在钢的生产中更具有竞争能力。
电弧炼钢的缺点有：(1)电弧是点热源，炉内温度分布的不均匀，熔池各部位的温差较大；（2)炉气或水分，在电弧的作用下，能解离出大量的H、N，而使钢中的气体含量增高。
随着电弧炉技术的发展和完善以及废钢代用品的开发与应用，电弧炉流程己可使用废钢、废铁的代用品，甚至可以用相当数量的生铁进行生产操作。
因此，从全球角度看，以电弧炉炼钢技术为代表的短流程钢厂生产的前景十分广阔。
二、电弧炉的设计（炉型尺寸计算及变压器功率确定）1、电弧炉设计要求电弧炉的整体设计是包括机械、电气、热工、冶炼、耐火材料等多门专业的工程。
随着钢质量不断的提高，熔炼工艺在革新，也向炉子结构（包括耐火材料砌衬）提出了更高的要求。
正确设计电弧炉应保证炉子生产率高，电能、耐火材料和电极的单位消耗低，同时应满足多品种的钢冶炼时冶金反应的顺利进行。
为此必须考虑如下几个方面：（1）选定大功率变压器；（2）提高热效率和电效率，即保证少的热损失和电损失；（3）采用高质量耐火材料砌筑炉衬；（4）炉子各部分的形状、尺寸和结构设计合理，钢与渣接触面积适当增大，以保证熔池中冶金反应顺利进行，提高钢质量；（5）炉子熔炼室容积应能一次装入中等堆比重的全部炉料；（6）炉子倾动30°～45°能保证全部钢液顺利流出。
计算参数要求：1）求出炉内钢液和熔渣的体积，一般常以炉容量的公称吨位来进行计算；2）计算熔池直径和熔池深度；3）确定熔炼室直径和熔炼室高度；4）确定炉顶拱高和炉盖厚度；5）决定各部分炉衬尺寸和炉壳直径；6）决定变压器功率与电压级数和大小；7）求出电极直径；8）确定电极分布圆直径即三级心圆直径。
2、电弧炉炉型计算电弧炉的内部可分为两大部分，在炉壁下缘以下容纳钢水和熔渣的部分称作炉缸，或部分炉缸以上的空间可容纳全炉或部分冷钢铁料并在此进行熔化，称作熔化室。
熔池最好的形状是由截头圆锥和球缺组成的锥球型内型，炉坡倾角为45°。
这样的形状可保证炉料加速熔化，且易砌筑和修补方便，以及易于保持熔池形状。
2.1炉缸尺寸计算确定钢液面的直径是由下面的经验公式计算的钢液的体积 ：V=GV 。
(1-1)式中 G ——炉子额定容量，tV 。
——一吨钢液的体积，m3/t ，V 。
=0.14m3/t 。
钢液面直径： D=2.0C 3V m (1-2)式中 C=0.875+0.042HD (1-3) 钢液面直径D 和钢液深度H 的比值H D 是确定炉型尺寸的基本参数，通常HD =3.5～5。
次比值愈大则增大渣——钢接触面积，有利于钢水精炼，所以，炉中还原精炼期较长的工艺宜取HD≈5,较短的精炼期取 3.5～4，此处选取HD=5。
炉渣的质量为钢水量的7-8%，体积可取钢液的体积的10-15%，由此即可计算渣层厚度。
炉门坎平面应高于渣液面20-40mm，炉缸与炉壁连接面应高于炉门坎面30-70mm，减轻炉渣对炉坡连接缝处的侵蚀。
所以炉缸上缘直径（或熔化室直径）DB为：DB=D+0.1～0.2 （1-4）球缺弦长 d=D-2*（H-h1）（1-5）为更清楚的表述设计过程，下面以公称容量40吨的电弧炉设计为例进行示范设计计算：根据式（1-1）到（1-5）可求出40吨电弧炉钢液面直径 D=3.8535m≈3850mm钢液深度 H=0.7707m≈770mm熔化室直径（下部） DB=4.0035m≈4000mm球缺高度 h1=154.14mm球缺弦长 d=2621mm渣层厚度 75mm2.2熔化池尺寸1、炉壁高度熔化室的高度即为炉壁的高度，可按下表所列范围选取。
由于电炉容量为40吨，所以选取炉壁高度：H 1=0.40DB(1-6)则H1=1.6014m≈1600mm熔化室的容积加上炉缸的容积应能容纳一炉所需废钢铁料，在合理的配料比其中重型、中型废钢占有较大比例时，按上表所定熔化室容积是合适的。
但使用轻型废钢较多时，必须二次或三次装料才能完成，势必加长熔化时间，增加熔化电耗。
2、熔化室上部直径采用耐火材料炉壁，特别是散装料与粘结剂打结炉壁时，一般用大块打结砖，内壁作成向外倾斜，这样，炉壁上部的厚度减薄，耐火材料消耗减少，炉壁稳定且易于修补，同时使熔化室容积增大，可多装比重轻的炉料。
将炉壁做成倾斜式的，倾角ß≈6°。
从而可得熔化室上部直径；D 1=D B +2H 1tan ß （1-7）则D 1=4.3401m ≈4340mm2.3炉顶1、炉顶拱高h 3炉顶拱高h 3与熔化室直径D 1的关系：13D h =71～91（因炉顶砖材质不同而异） 电炉炉顶用砖多为高铝质专用型砖，则取h 3=91D 1=94340≈482 mm （1-8） 2、炉顶厚度δR 是按耐火材料的热阻计算和实际经验决定的，推荐如下：对20t 以下的炉子 δR =230mm对20t 及20吨以上的炉子 δR =300mm对40吨以上的炉子 δR =350mm砌炉顶时，砖缝小于2mm ，砖与砖高低凹凸差小于5mm ，以“人字形”砌法最为普遍。
所以这里采用炉顶厚度δR =300mm 。
2.4炉壳直径和炉衬厚度1、炉壁炉壁厚度是指D ，平面上的厚度，即炉壁的最大厚度。
该厚度通常可按耐火材料的热阻计算而定。
计算所依据的条件是炉子在操作末期炉壳被加热的温度不得超过1500～200°C，以免炉壳变形。
计算指出，炉衬厚度对热损失的影响只在一定范围内是显著的。
在用砖砌筑炉壁时必须考虑标准砖尺寸。
通常，对于10～40t的炉子，炉衬耐火砖层厚度为345mm，绝热层厚度为75mm。
对于所设计的炉子，耐火砖层厚度取为345mm，绝热层厚度取为75mm，于是可求出炉壳内经为：D h1==DB+2δh1=4003.5+2*(345+75)=4840mm炉壳钢板厚度:δh =2001Dh1=2004840=24.2≈25mm则炉壳外径为：D h2=Dh1+2δh=4840+2*25=4890mm2、炉底（1）对炉底结构的要求能耐温度的急剧变化；具有高温度下抗冲击的性能和抵抗炉渣冲刷的作用；有足够的热阻，使熔池内上下温度比较均匀。
为满足以上的要求，炉底应由砌砖层和打结层组成，砌砖层下部要有较低的导热性。
（2）炉底各层的厚度炉底的总厚度应由热量计算来确定，近似等于熔池深度。
可采用下表推荐的数据。
应减薄10～15%。
2.5加料门及出钢口的尺寸1、加料门尺寸中小型电炉只有一个加料门和一个出钢口，它们处于相对的位置。
大于80t 的炉子最好装两个加料门，有正门（对出钢口）和侧门，一般正门和侧门成90度布置。
加料门尺寸应便于观察炉况、修补炉底和炉坡，应能使加料机的料斗自由地伸入炉内面碰不到炉门柱和炉门拱的衬砖，应能顺利地取出破断的电极，同时应能方便吹氧。
加料门宽度近似等于熔炼室直径的0.3倍，对于炉顶装料的炉子可以将炉门宽度减小为熔炼室直径的0.1倍。
工作台至炉门距离一般为700mm 。
有的资料介绍，炉门宽B=(0.2～0.3)D B=，炉门高h=(0.75～0.85)B,可作参考。
对所设计的炉子设一个加料门，其尺寸为：炉门宽度 4000*0.25=1000mm炉门高度 1000*0.8 =800mm2、出钢口，出钢槽炉子的出钢口是一个圆形洞孔或修砌成方形（或长方形）,直径为120～150mm （有的资料介绍，直径150～200mm ）。
出钢槽采用角钢或棉板作成，断面为槽形，固定在炉壳上，且上倾10°～12°。
槽内用高铝砖或用沥青浸煮过粘土砖砌成，目前大多数采用预制整块的流钢槽砖，衬质有用高铝砖、铝镁质、高温水泥质捣打成型。
在保证出钢到包中的情况下出钢槽应短一些好，通常为1～2m ，最长不超过2.5m 。
3、炉子的变压器功率及电极参数确定3.1 炉子的变压器功率在电弧炉的整个熔炼过程中，各个阶段所需要的能量不同，应根据炉内的温度情况，即热负荷的程度，以及熔炼操作对电能的要求来供给。
确定变压器功率，应考虑两个方面：每日的生产率最大，单位炉料电能消耗应最小。
目前通常是以每1000KVA 变压器功率每昼夜的合格产量定为炉子的生产率标准。
下面是对已知装入量的电炉根据熔化时间要求来计算所需供电功率，即变压器容容量： P=Nt qG m cos （2-1） 式中 P ————炉用变压器额定容量，KVA ；q ————熔化每吨废钢料及熔化相应的渣料并升温所需要的电量，KWh/t, q ≈410kWh/t ；G ————电炉装入量，t ；t m ________预期熔化时间，h ；当决定变压器功率时，熔化期时间应采取 1～1.5h 。
