冶金行业电炉原料工艺.ppt

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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（No4）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电炉炼钢设备电炉炼钢设备及其电热特性及其电热特性n电炉炼钢原料电炉炼钢原料及冶炼工艺及冶炼工艺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10/17/20222东北大学/阎立懿 上次介绍第二章的后半部分内容如下：上次介绍第二章的后半部分内容如下：n电炉主电路设备：组成、作用及特点；电炉主电路设备：组成、作用及特点；

2、n电电炉炉的的电电控控设设备备：高高压压控控制制、低低压压控控制制，以以及及电电极极自自动动调节器；调节器；n电电气气特特性性：电电炉炉的的电电气气特特性性主主要要研研究究某某一一电电压压下下，电电炉炉的各个电气量值随电弧电流变化的规律性。的各个电气量值随电弧电流变化的规律性。通通过过电电炉炉的的等等值值电电路路给给出出阻阻抗抗三三角角形形得得到到电电气量值表达式气量值表达式用电气特性曲线形式来表现。用电气特性曲线形式来表现。n用电规范的讨论用电规范的讨论10/17/20223东北大学/阎立懿图图2-15 电炉理论电气特性曲线电炉理论电气特性曲线图图2-15 电炉理论电气特性曲线电炉理论电气特

3、性曲线10/17/20224东北大学/阎立懿 4）短路（）短路（I=Id）这相当石墨电极与金属料接触或插入钢水中，即发生短路，此时，这相当石墨电极与金属料接触或插入钢水中，即发生短路，此时，Rarc=，短路电流为：短路电流为：讨论：讨论：因因为为Parc=，所所以以Pa=Pr=3I2 r，即即有有功功功功率率全全部部消消耗耗在在装装置置电阻上，炉内无热量输入；电阻上，炉内无热量输入；Parc、=，但，但cos0；Rarc=，使使短短路路电电流流很很大大，Id/In24，极极易易损损坏坏电电器器，故要求短路电流要小、短路时间要短。故要求短路电流要小、短路时间要短。短路分为送电起弧短路与过程操作短

4、路：短路分为送电起弧短路与过程操作短路：起弧短路起弧短路 短路的目的是要起弧，这要求时间短，即做瞬间短路；短路的目的是要起弧，这要求时间短，即做瞬间短路；过过程程操操作作短短路路 应应加加以以限限制制，通通过过提提高高电电路路电电抗抗可可以以限限制制短短路路电电流，同时使电弧燃烧连续、稳定。流，同时使电弧燃烧连续、稳定。10/17/20225东北大学/阎立懿n 5）耐火材料磨损指数最大）耐火材料磨损指数最大（用（用“RE”表示）表示）用用以以上上类类似似的的数数学学分分析析方方法法可可求求出出，当当电电弧弧电电阻阻为为下下面面公公式式时时，耐耐火火材材料料磨磨损损指指数数有有最最大大值值，此此

5、时时电电流流及及对对应应的的最最大大耐耐火火材材料料磨磨损损指指数数分分别别为为下下左左、右右式式，右右式式中中d为电极侧部至炉壁衬最短距离为电极侧部至炉壁衬最短距离。10/17/20226东北大学/阎立懿2.5.3 供电制度的确定供电制度的确定 在在一一定定设设备备条条件件下下，供供电电制制度度合合理理与与否否，不不但但影影响响冶冶炼炼过过程程的的顺顺利利，还还影影响响炉炉衬衬寿寿命命、冶冶炼炼时时间间、电电能能消消耗耗以及设备利用等。以及设备利用等。何何谓谓供供电电制制度度？供供电电制制度度指指某某一一特特定定的的电电弧弧炉炉，当当能能量量供供给给制制度度确确定定之之后后，在在确确定定的的

6、某某一一电电压压下下工工作作电电流流的的选选择。择。供供电电制制度度如如何何确确定定？在在传传统统的的确确定定方方法法中中，最最重重要要的的是是遵遵守守电电气气特特性性所所表表达达的的规规律律性性，即即以以“经经济济电电流流”概概念念来确定工作电流。来确定工作电流。下面从下面从“经济电流经济电流”概念出发，讨论工作电流确定概念出发，讨论工作电流确定。10/17/20227东北大学/阎立懿1）经济电流的确定）经济电流的确定 观观察察特特性性曲曲线线（图图2-15）可可以以发发现现：在在电电流流较较小小时时电电弧弧功功率率随随电电流流增增长长较较快快，而而电电损损功功率率随随电电流流增增长长缓缓慢

7、慢；当当电电流流增增加加到到较较大大区区域域内内时时，情情况况恰恰好好相相反反。这这说说明明在在特特性性曲曲线线上上有有一一点点（电电流流）能能使使电电弧弧功功率率与与电电损损功功率率随随电电流流的的变变化化率率相相等等（dParc/dI=dPr/dI），该该点点对对应应的的电电流叫流叫“经济电流经济电流”，用，用经济经济表示。表示。因因电电流流小小于于经经济济时时，电电弧弧功功率率小小，熔熔化化得得慢慢；大大于于经经济济时时，电电弧弧功功率率增增加加不不多多，电电损损失失功功率率增增加加不不少少，故故经经济济得得名名“经经济济”电电流流。另另外外，在在经经济济附附近近的的cos、也较理想。也

8、较理想。10/17/20228东北大学/阎立懿 由电弧功率、电损功率及电弧电流表达式（表由电弧功率、电损功率及电弧电流表达式（表2-3），），有关系：有关系：Parc=f(Rarc)或或Pr=f(Rarc)Parc、Pr分别分别对对Rarc求复合函数的导数，并联立求解求复合函数的导数，并联立求解得得Rarc值及对应的电流值及对应的电流经济电流经济电流经济经济：10/17/20229东北大学/阎立懿n讨论：讨论：比比较较有有经经济济 I1，只只有有当当xr很很大大时时，经经济济才才接接近近I1；实实际际设设计计中中，比比值值xr35，对对应应cos=0.830.88，0.820.86，而而经经济

9、济/I10.810.89，应应该该说说比比较较理想，这比理想，这比I1 时还要好。时还要好。10/17/202210东北大学/阎立懿 2）工作电流的确定）工作电流的确定 I经经济济的的求求出出似似乎乎就就给给出出工工作作电电流流，即即I工工作作 I经经济济。但但若若将将耐耐材材磨磨损损指指数数的的关关系系也也表表示示在在 图图2-15的的电电气气特特性性曲曲线线中，可以看出，中，可以看出，I=I经济经济 恰好在恰好在RE最大值附近（右侧）最大值附近（右侧）。对对于于小小型型普普通通功功率率电电炉炉，RE较较低低400 MWV/m2(一一般般RE400450 为为安安全全值值)，此此时时炉炉衬衬

10、热热点点损损耗耗不不剧剧烈。烈。10/17/202211东北大学/阎立懿 但但对对于于大大型型电电炉炉功功率率水水平平大大幅幅度度提提高高，炉炉壁壁热热点点磨磨损损极极为为严严重重，RE的的峰峰值值将将超超过过800 MWV/m2以以上上，此此时时工工作作电电流流的的选选择择必必须须避避开开RE峰峰值值，所所选选的的工工作作电电流流不不再再是是在在I1 左面接近左面接近I经济经济的区域，而是接近的区域，而是接近I1 或超过或超过I1，即，即I工作工作 I1。此此种种情情况况，Parc增增加加了了，虽虽然然r 增增加加、cos降降低低，但但由由于于低低电电压压、大大电电流流电电弧弧的的状状态态发

11、发生生了了变变化化，成成为为“粗粗短短弧弧”使使电电炉炉传传热热效效率率提提高高，更更主主要要是是炉炉衬衬寿寿命命得得到到保保证证，RE减小。减小。10/17/202212东北大学/阎立懿 当当采采用用泡泡沫沫渣渣时时，可可实实现现埋埋弧弧操操作作，以以及及主主熔熔化化期期（电电弧弧被被废废钢钢遮遮蔽蔽），因因此此不不用用顾顾及及RE的的影影响响，而而采采用用高高电电压压、小小电电流流的的细细长长弧弧供供电电（操操作作），那那么么确确定定工工作作电电流的原则不变，仍为流的原则不变，仍为I工作工作 经济经济 I1 。当当然然I工工作作 经经济济是是有有条条件件的的，不不能能一一味味地地追追求求，

12、还还必必须须考考虑虑变变压压器器额额定定电电流流In允允许许值值。在在电电炉炉变变压压器器选选择择正正确确时，应能保证时，应能保证In接近接近经济经济。考考虑虑诸诸因因素素，工工作作电电流流选选择择原原则则应应该该是是：在在考考虑虑变变压压器器额额定定电电流流的的情情况况下下，满满足足I工工作作 经经济济条条件件。典典型型的的大大型电炉供电曲线如图型电炉供电曲线如图2-16。10/17/202213东北大学/阎立懿图图2-16 电炉供电的电炉供电的Pt图图10/17/202214东北大学/阎立懿第三章第三章 电炉炼钢原材料电炉炼钢原材料 炼钢原材料：炼钢原材料：分为金属材料和辅助材料两大类。分

13、为金属材料和辅助材料两大类。3.1 金属材料金属材料 包括废钢铁料、废钢代用品以及铁合金等。包括废钢铁料、废钢代用品以及铁合金等。3.1.1 废钢铁料废钢铁料 废废钢钢是是电电炉炉炼炼钢钢的的主主要要原原料料（100%），吨吨钢钢消消耗约耗约 1150kg。10/17/202215东北大学/阎立懿 1）废钢资源情况废钢资源情况 可可以以说说世世界界范范围围可可利利用用的的废废钢钢量量是是不不缺缺乏乏，且且随随着着积积累累钢钢产产量量的的增增加加，废废钢钢利利用用率率的的提提高高，可可利利用用的的废废钢钢量将会继续增加。量将会继续增加。不不过过不不同同地地区区和和国国家家是是不不均均衡衡的的，比

14、比如如美美、英英、法法、德德及及前前苏苏联联，每每年年出出口口废废钢钢3001000万万吨吨不不等等。其其中中美美国国是是最最大大的的废废钢钢净净出出口口量量国国，平平均均每每年年出出口口约约1000万万吨吨，2004年年净净出出口口714万万吨吨；就就连连资资源源缺缺乏乏的的日日本本从从1992年年也也开开始始出出口口废废钢钢，其其主主要要原原因因是是汽汽车车业业的的发发展展，2004年年净净出口出口654万吨。万吨。同同时时土土耳耳其其、西西班班牙牙、意意大大利利、韩韩国国、印印度度、印印尼尼以及中国每年需要进口废钢以及中国每年需要进口废钢1001000万吨不等。万吨不等。10/17/20

15、2216东北大学/阎立懿 中中国国解解放放前前的的钢钢产产量量很很少少，历历经经半半个个世世纪纪钢钢的的蓄蓄积积量量也也不不过过几几百百万万吨吨。1949年年才才15.8万万吨吨，钢钢材材产产量量仅仅14万万吨吨。自自1949年年至至2007年年，积积累累钢钢产产量量约约40亿亿吨吨，加加之之钢钢产产品品变变为为废废钢钢的的折折旧旧期期很很长长（大大多多3040多多年年还还在在使使用用），废废钢钢利用率也很低，造成我国废钢短缺。利用率也很低，造成我国废钢短缺。此此现现象象将将随随着着每每年年5亿亿吨吨钢钢产产量量的的增增加加，大大量量钢钢铁铁设设备备、流流程程改改造造更更新新，使使得得废废钢钢

16、循循环环进进入入动动态态平平衡衡等等，到到2010年年以以后后将将会会随随着着废废钢钢再再生生流流程程的的正正常常启启动动而而得得到到明明显显好转。好转。但但目目前前，中中国国还还是是个个废废钢钢缺缺乏乏、质质量量低低劣劣的的国国家家，解解决途径有二：进口废钢；使用直接还原铁等废钢代用品。决途径有二：进口废钢；使用直接还原铁等废钢代用品。10/17/202217东北大学/阎立懿 2）废钢分类）废钢分类 按来源可分为以下三种：按来源可分为以下三种：n自产废钢，即自产废钢，即钢铁厂内钢铁厂内返回废钢，质量好、成分易控制；返回废钢，质量好、成分易控制；n加工厂废钢，即加工厂废钢，即制造厂内制造厂内边

17、角余料等，质量较好，但回收后注意分类；边角余料等，质量较好，但回收后注意分类；n循循环环废废钢钢，即即外外购购废废钢钢，数数量量最最大大、成成分分复复杂杂、质质量量最最差差。它它是是从从废废旧旧钢钢制制品品中中回回收收的的，包包括括机机械械与与建建筑筑结结构构、废废旧旧车车辆辆、仪仪器器仪仪表表、家家电电炊炊具具以以及及军军火火兵兵器器等等。它它们们不不可可避避免免地地存存在在其其它它金金属属和和有有害害元元素素，其其中中有有些些越越循循环环是是越越多多，尤尤其其有有害害残残余余元元素素Sn、Pb、As、Sb、Bi、Cu、Zn 等的存在，使得生产优质钢的难度增加。等的存在，使得生产优质钢的难度

18、增加。国际范围解决废钢质量的措施：国际范围解决废钢质量的措施：配一部分直接还原铁等稀释；去除废钢中有害残余元素。配一部分直接还原铁等稀释；去除废钢中有害残余元素。R10/17/202218东北大学/阎立懿Filename.ppt19东北大学/阎立懿3.1.2 废钢代用品废钢代用品 废钢代用品，美国最先提出的，原文废钢代用品，美国最先提出的，原文Steel Scrap Substitude，简称简称3S。目前用于生产中的废钢代用品有：。目前用于生产中的废钢代用品有：生铁与铁水、直接还原铁与热压块铁等，见图生铁与铁水、直接还原铁与热压块铁等，见图3-1。它们具有共同的优点：它们具有共同的优点：n杂

19、杂质质元元素素含含量量极极低低，其其中中微微量量元元素素Cu、Zn、Sn、Pb、Ni、Mo等均为痕量，可以对废钢中的残余元素进行稀释；等均为痕量，可以对废钢中的残余元素进行稀释；n去去氮氮效效果果好好，因因其其碳碳含含量量高高，熔熔化化过过程程产产生生大大量量的的CO，去气效果好。去气效果好。废废钢钢代代用用品品的的使使用用，不不仅仅可可以以弥弥补补废废钢钢的的不不足足，而而且且能够提高钢水的清洁度，生产高质量的钢材。能够提高钢水的清洁度，生产高质量的钢材。10/17/202220东北大学/阎立懿图图3-110/17/202221东北大学/阎立懿1）生铁）生铁/铁水铁水 传传统统的的作作法法是

20、是用用生生铁铁来来提提高高炉炉料料中中的的配配碳碳量量，同同时时解解决废钢的不足。电炉还原期碳低时，常用优质生铁增碳。决废钢的不足。电炉还原期碳低时，常用优质生铁增碳。目目前前，中中国国铁铁/钢钢比比大大于于1（不不合合理理,世世界界平平均均0.7,巴巴西西0.9），生生铁铁较较富富裕裕，且且价价格格与与优优质质废废钢钢相相当当，加加之之废废钢钢质质与与量量不不佳佳，故故可可用用生生铁铁/铁铁水水补补充充废废钢钢的的不不足足，生生产产高高质量的钢材。质量的钢材。宝宝钢钢、天天管管等等电电炉炉兑兑30%40%铁铁水水生生产产石石油油管管，改改善善废废钢钢质质量量的的不不足足；国国内内还还有有部部

21、分分电电炉炉兑兑30%50%铁铁水水，提高生产率、降低电耗。提高生产率、降低电耗。但但从从长长远远观观点点看看，新新建建高高炉炉向向电电炉炉提提供供铁铁水水炼炼钢钢，不不但能耗和成本高于转炉流程，还将破坏生态环境。但能耗和成本高于转炉流程，还将破坏生态环境。10/17/202222东北大学/阎立懿2）直接还原铁与热压块铁）直接还原铁与热压块铁 直直接接还还原原铁铁（DRI）与与热热压压块块铁铁（HBI）都都是是铁铁矿矿石石粉粉在在低低于于熔熔化化温温度度下下进进行行还还原原得得到到的的直直接接还还原原品品种种，见见图图3-2、图图3-3及及实实物物。其其中中HBI可可以以由由DRI热热压压成成

22、形形，HBI堆堆比重大，不易氧化、破碎。比重大，不易氧化、破碎。DRI与与HBI的的生生产产方方法法有有气气基基法法与与煤煤基基法法，以以气气基基法法为主。为主。最最初初，DRI/HBI只只是是作作为为废废钢钢的的代代用用品品，补补充充废废钢钢的的不不足足。现现在在成成为为生生产产优优质质钢钢材材必必需需配配入入的的精精料料，以以降降低低钢钢中杂质元素，一般配入量在中杂质元素，一般配入量在 15%60%。10/17/202223东北大学/阎立懿图图3-210/17/202224东北大学/阎立懿10/17/202225东北大学/阎立懿 炼钢用炼钢用DRI/HBI具有以下特点：具有以下特点：1）化

23、学成分稳定，杂质含量极低）化学成分稳定，杂质含量极低 扩大废钢资源，提高钢材质量，扩大废钢资源，提高钢材质量，DRI 的化学成分见表的化学成分见表3-1。化学成分化学成分金属化率金属化率全铁全铁脉石脉石SPDRIHBI93.4093.0892.9093.663.603.390.0010.0020.0370.032 2）DRI/HBI的价格较高的价格较高 吨吨价价与与优优质质废废钢钢价价格格相相当当，但但若若单单纯纯用用DRI/HBI代代替替废废钢，按含铁量折算的话，其价格高于优质废钢。钢，按含铁量折算的话，其价格高于优质废钢。10/17/202226东北大学/阎立懿 3）渣量大、能耗高）渣量大

24、、能耗高 能能 耗耗 高高 是是 DRI最最 大大 的的 缺缺 点点，因因 脉脉 石石 含含 量量 高高（SiO2+Al2O3），引引起起渣渣量量增增加加，石石灰灰用用量量大大，使使电电耗耗、电电极极消消耗耗增增加加，耐耐火火材材料料消消耗耗提提高高，冶冶炼炼周周期期延延长长等等，增增加操作成本。加操作成本。能能耗耗比比较较如如下下：全全废废钢钢/440kWh/t，50%废废钢钢+50%DRI/485kWh/t，20%废钢废钢+80%DRI/593kWh/t。综综上上，目目前前生生产产一一般般钢钢种种用用DRI/HBI还还不不合合算算，但但生生产产某某些些优优质质钢钢是是必必要要的的，如如天天

25、津津钢钢管管公公司司150吨吨电电炉炉配配50%DRI生产高质量的石油套管，市场很好。生产高质量的石油套管，市场很好。10/17/202227东北大学/阎立懿3.1.3 铁合金铁合金 铁合金按用途分为脱氧剂与合金剂。铁合金按用途分为脱氧剂与合金剂。n脱脱氧氧剂剂：用用来来脱脱除除钢钢中中的的（多多余余的的）氧氧，常常用用的的有有：Fe-Mn、Fe-Si、Al、Fe-V、Mn-Si、Ca-Si等。等。n合合金金剂剂：用用来来调调整整钢钢液液的的化化学学成成分分，种种类类取取决决于于钢钢种种的的要要求求，有有近近40余余种种。常常用用的的有有：Fe-Mn、Fe-Si、Al、Fe-V、Fe-Cr、M

26、n、Cr、Ni、Co、Fe-Co、Fe-Ti、Fe-B等。等。由由上上可可见见，有有些些合合金金如如，Fe-Mn、Fe-Si、Al等等即即可可作作脱脱氧氧剂剂，也也可可作作合合金金剂剂。这这主主要要取取决决于于加加入入炉炉内内的的时时间间，其原则是：其原则是：作作为为脱脱氧氧剂剂的的合合金金要要先先加加，作作为为合合金金剂剂调调整整成成分分要要在在钢液脱氧良好的情况下加入，以提高合金的收得率。钢液脱氧良好的情况下加入，以提高合金的收得率。10/17/202228东北大学/阎立懿3.2 辅助材料辅助材料 1）氧化剂）氧化剂 氧气为主要氧源，氧化铁皮脱磷效果好。氧气为主要氧源，氧化铁皮脱磷效果好。

27、2）造渣剂）造渣剂n石石灰灰（CaO）是是主主要要的的造造渣渣剂剂，用用来来提提高高炉炉渣渣的的碱碱度度，石石灰灰在在造造渣渣剂剂中的用量最大、效果最好；中的用量最大、效果最好；n萤石（萤石（CaF2）用于化渣，降低氧化钙的熔点、改善炉渣的流动性；用于化渣，降低氧化钙的熔点、改善炉渣的流动性；n火火砖砖块块（Al2O 3+SiO2），是是浇浇铸铸系系统统用用的的废废旧旧耐耐火火砖砖，用用于于改改善善炉炉渣渣的流动性。的流动性。3）增碳剂）增碳剂n焦炭粉焦炭粉 是主要的、也是最普通的增碳剂；是主要的、也是最普通的增碳剂；n石墨电极块石墨电极块 增碳效果最好，但价格贵；增碳效果最好，但价格贵；n生

28、生铁铁 配配料料时时常常用用来来配配碳碳，精精炼炼期期增增碳碳要要求求用用优优质质生生铁铁；国国内内也也曾曾使使用用过煤来代替生铁增碳，以补充生铁的不足。过煤来代替生铁增碳，以补充生铁的不足。10/17/202229东北大学/阎立懿3.3 配料配料 电电炉炉炼炼钢钢的的配配料料是是根根据据冶冶炼炼钢钢种种及及其其冶冶炼炼操操作作方方法法进进行的。行的。配配料料力力求求准准确确，配配料料不不准准指指重重量量或或（和和）成成分分不不准准。重重量量不不准准导导致致合合金金加加入入不不准准，成成分分不不易易控控制制；而而成成分分不不准准增增加加操操作作上上的的难难度度，严严重重使使钢钢报报废废。即即配

29、配料料不不准准影影响响过过程程操操作作及及钢钢的的产产量量、质质量量以以及及消消耗耗等等，故故应应予予以以重重视视。电电炉炉氧氧化化法法的的配配料料计计算算主主要要指指废废钢钢铁铁配配入入量量与与配配碳碳量量的计算的计算70 10/17/202230东北大学/阎立懿第四章第四章 电炉炼钢冶炼工艺电炉炼钢冶炼工艺n电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法n电炉炼钢冶炼工艺电炉炼钢冶炼工艺n钢钢 液液 的的 合合 金金 化化10/17/202231东北大学/阎立懿4.1 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 一一般般是是按按造造渣渣工工艺艺特特点点来来划划分分的的，目目前前普普遍遍采采用用双双渣渣还还原原法法

30、与与双双渣渣氧化法。氧化法。1）双渣还原法）双渣还原法 又又称称返返回回吹吹氧氧法法，其其特特点点是是冶冶炼炼过过程程中中有有较较短短的的氧氧化化期期（10min），造造氧氧化化渣渣，又又造造还还原原渣渣，能能吹吹氧氧脱脱碳碳，去去气气、夹夹杂杂。但但由于该种方法脱磷较难，故要求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炉料应由含低磷的返回废钢组成。由由于于它它采采取取了了小小脱脱碳碳量量、短短氧氧化化期期，不不但但能能去去除除有有害害元元素素，还还可可以以回回收收返返回回废废钢钢中中大大量量的的合合金金元元素素。因因此此，此此法法适适合合冶冶炼炼不不锈锈钢钢、高高速钢等含速钢等

31、含Cr、W高的钢种。高的钢种。10/17/202232东北大学/阎立懿 2）双渣氧化法）双渣氧化法 双双渣渣氧氧化化法法又又称称氧氧化化法法，它它的的特特点点是是冶冶炼炼过过程程有有正正常常的的氧氧化化期期，能能脱脱碳碳、脱脱磷磷，去去气气、夹夹杂杂，对对炉炉料料也也无特殊要求；还有还原期，可以冶炼高质量钢。无特殊要求；还有还原期，可以冶炼高质量钢。目目前前，几几乎乎所所有有的的钢钢种种都都可可以以用用氧氧化化法法冶冶炼炼，以以下下主要介绍氧化法冶炼工艺。主要介绍氧化法冶炼工艺。10/17/202233东北大学/阎立懿 4.2 电炉传统冶炼工艺电炉传统冶炼工艺 传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的

32、基础传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础。其其操操作作过过程程分分为为：补补炉炉、装装料料、熔熔化化、氧氧化化、还还原原与与出出钢钢六六个个阶阶段段。因因主主要要由由熔熔化化、氧氧化化、还还原原期期组组成成，俗俗称老三期。称老三期。4.2.1 补炉补炉 1）影响炉衬寿命的）影响炉衬寿命的“三要素三要素”n炉衬的种类、性质和质量；炉衬的种类、性质和质量；n高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀；高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀；n吹氧操作与渣、钢等机械冲刷以及装料的冲击吹氧操作与渣、钢等机械冲刷以及装料的冲击。10/17/202234东北大学/阎立懿 2）补炉部位）补炉部位炉衬各部位的工作条件不同（炉衬各部位

33、的工作条件不同（图图4-1）损坏情况也不一）损坏情况也不一样。炉衬损坏的主要部位如下：样。炉衬损坏的主要部位如下：n炉壁渣线炉壁渣线 受到高温电弧的辐射，渣、钢的化学侵蚀与机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；械冲刷，以及吹氧操作等损坏严重；n渣线热点区渣线热点区 尤其尤其2热点区还受到电弧功率大、偏弧等影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；响侵蚀严重，该点的损坏程度常常成为换炉的依据；n出钢口附近出钢口附近 因受渣钢的冲刷也极易减薄；因受渣钢的冲刷也极易减薄；n炉门两侧炉门两侧 常受急冷急热的作用、流渣的冲刷及操作

34、与工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。具的碰撞等损坏也比较严重。10/17/202235东北大学/阎立懿图图4-1 槽出钢、偏心槽出钢、偏心底出钢电炉炉衬情况底出钢电炉炉衬情况10/17/202236东北大学/阎立懿 3）补炉方法）补炉方法补补炉炉方方法法分分为为人人工工投投补补和和机机械械喷喷补补，根根据据选选用用材材料料的的混合方式不同，又分为干补和湿补两种。混合方式不同，又分为干补和湿补两种。目目前前，在在大大型型电电炉炉上上多多采采用用机机械械喷喷补补，机机械械喷喷补补设设备备有有炉炉门门喷喷补补机机、炉炉内内旋旋转转补补炉炉机机以以及及炉炉前前补补炉炉

35、机机械械手手，机机械喷补补炉速度快、效果好。械喷补补炉速度快、效果好。补炉的原则是：高温、快补、薄补。补炉的原则是：高温、快补、薄补。4）补炉材料）补炉材料 机机械械喷喷补补材材料料主主要要用用镁镁砂砂、白白云云石石或或两两者者的的混混合合物物，并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。结剂。10/17/202237东北大学/阎立懿4.2.2 装料装料 目目前前，广广泛泛采采用用炉炉顶顶料料罐罐（或或叫叫料料篮篮、料料筐筐）装装料料（图图4-2），每每炉炉钢钢的的炉炉料料分分13次次加加入入。装装料料的的好好坏坏影影响响炉炉衬衬寿寿命命、冶冶炼炼时时间间、电电耗耗、电电极极消消耗耗

36、以以及及合合金金元元素素的的烧烧损损等等。因因此此，要要求求合合理理装装料料，这这主主要要取取决决于于炉炉料料在在料料罐罐中中的的布布料料合合理与否。理与否。其其中中装装料料时时间间直直接接影影响响冶冶炼炼周周期期及及吨吨钢钢电电耗耗，一一年年前前提提出出的的改改善善炉炉料料结结构构、加加强强炉炉料料管管理理、合合理理装装料料次次数数等等措措施施，实现实现“零压料零压料”，受到现场重视。，受到现场重视。现现场场布布料料（装装料料）经经验验：下下致致密密、上上疏疏松松、中中间间高高、四四周低、炉门口无大料，穿井快、不搭桥，熔化快、效率高周低、炉门口无大料，穿井快、不搭桥，熔化快、效率高9010/

37、17/202238东北大学/阎立懿图图4-2 电炉装料情况电炉装料情况10/17/202239东北大学/阎立懿课后思考题课后思考题3、47）电抗器的作用；）电抗器的作用；8）电炉短网指的是什么，由哪几部分导体组成；）电炉短网指的是什么，由哪几部分导体组成；9）画出电炉单相等值电路，指出图中各物理量；）画出电炉单相等值电路，指出图中各物理量；10）简述电气特性研究内容。）简述电气特性研究内容。11）何谓）何谓“”经济电流经济电流”，电炉的供电制度？，电炉的供电制度？12）电电炉炉炼炼钢钢用用金金属属料料和和辅辅助助材材料料种种类类，废废钢钢代代用用品品有有哪哪些？些？10/17/202240东北大学/阎立懿