钢铁冶金电炉炼钢.ppt

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1、钢钢铁铁冶冶金金概概论论6.5 6.5 电炉炼钢电炉炼钢2009年年11月月濮耐技术濮耐技术陈勇陈勇题题 纲纲电弧炉冶炼概述电弧炉冶炼概述电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法电弧炉冶炼优点电弧炉冶炼优点l热效率较高热效率较高l温度高温度高l炉内气氛可以控制炉内气氛可以控制l设备简单，占地少，投资省设备简单，占地少，投资省1 1 电炉冶炼概述电炉冶炼概述电弧炉的构造电弧炉的构造l炉壳炉壳l炉门炉门l出钢槽出钢槽l炉顶圈炉顶圈l电极密封圈电极密封圈l电极夹持器电极夹持器l电极升降结构电极升降结构l炉体倾动机构炉体倾动机构l炉顶开启移动机构炉顶开启移动机构1 1 电炉冶炼概述电炉冶炼概述电弧炉的构造（水

2、冷炉壁和炉盖）电弧炉的构造（水冷炉壁和炉盖）1 1 电炉冶炼概述电炉冶炼概述电弧炉的电器设备电弧炉的电器设备1 1 电炉冶炼概述电炉冶炼概述 槽出钢电炉炉衬情况槽出钢电炉炉衬情况 操作方法一般按造渣工艺特点划分为：操作方法一般按造渣工艺特点划分为：l单渣氧化法单渣氧化法l单渣还原法单渣还原法l双渣还原法双渣还原法l双渣氧化法双渣氧化法2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法1 1）双渣还原法）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又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的氧化期（10min10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱碳，去），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱

3、碳，去气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料应由含炉料应由含低磷的返回废钢组成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等含法适合冶炼不锈钢等含CrCr、W W高的钢种。高的钢种。2 2）双渣氧化法）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，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；还有能脱碳、脱磷，

4、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。还原期，可以冶炼高质量钢。目前，几乎所有的钢种都可以用目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法氧化法冶炼，以下主冶炼，以下主要介绍氧化法冶炼工艺。要介绍氧化法冶炼工艺。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础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：其操作过程分为：l补炉补炉l装料装料l熔化熔化l氧化氧化l还原还原l出钢出钢 因主要由熔化、氧化、还原期组成，俗称老因主要由熔化、氧化、还原期组成，俗称老三期。三期。2 2 电炉冶炼工艺电炉冶炼工艺一、一、补炉补炉 1 1）影响炉衬寿命的）影响

5、炉衬寿命的“三要素三要素”l炉衬的种类、性质和质量；炉衬的种类、性质和质量；l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；l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。2 2 电炉冶炼工艺电炉冶炼工艺 2 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的工作条件不同,损坏情况也不损坏情况也不一样。炉衬损坏的主要部位如下：一样。炉衬损坏的主要部位如下：l炉壁渣线炉壁渣线 受到高温电弧的辐射，渣、钢的化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；学侵蚀与机械冲刷，以及吹氧操作等损坏严重；l渣线热点区渣线热点

6、区 尤其尤其2 2热点区还受到电弧功率大、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；换炉的依据；l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；l炉门两侧炉门两侧 常受急冷急热的作用、流渣的冲刷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。及操作与工具的碰撞等损坏也比较严重。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 EBT电炉电炉炉衬情况炉衬情况 3 3）补炉方法）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

7、不同，又分为干补和湿补两种。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。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 4）补炉材料）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，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并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法二、装料二、装料 目前，广泛采用炉顶料罐（或

8、叫料篮、料筐）目前，广泛采用炉顶料罐（或叫料篮、料筐）装料，每炉钢的炉料分装料，每炉钢的炉料分1 13 3次加入。装料的好坏次加入。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。要取决于炉料在料罐中的布料合理与否。现场布料（装料）经验：下致密、上疏松、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、不搭中间高、四周低、炉门口无大料，穿井快、不搭桥，熔化快、效率高。桥，熔化快、效率高。2 2 电炉冶炼操

9、作方法电炉冶炼操作方法电炉炉盖电炉炉盖 电炉电炉盖移盖移开后开后的，的，对电对电炉顶炉顶的观的观察察复复 习习 电炉各个部位使用的耐火材电炉各个部位使用的耐火材料有哪些！料有哪些！思思 考考 简述电炉冶炼时，废钢熔化四简述电炉冶炼时，废钢熔化四个阶段的操作及注意事项！个阶段的操作及注意事项！三、熔化期三、熔化期 传统冶炼工艺的熔化期占整个冶炼时间的传统冶炼工艺的熔化期占整个冶炼时间的50%50%70%70%，电耗占，电耗占70%70%80%80%。因此熔化期的长短影响。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。的顺利

10、与否。（1 1）熔化期的主要任务）熔化期的主要任务l将块状的固体炉料快速熔化，并加热到氧化温度；将块状的固体炉料快速熔化，并加热到氧化温度；l提前造渣，早期去磷，减少钢液吸气与挥发。提前造渣，早期去磷，减少钢液吸气与挥发。（2 2）熔化期的操作）熔化期的操作 合理供电，及时吹氧，提前造渣。合理供电，及时吹氧，提前造渣。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 1）炉料熔化过程及供电）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，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），即基本可分为四个阶段（期），即点弧、穿井、主点弧、穿井、主熔化及熔末升温熔化及熔末升温。2

11、2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法点（起）弧期点（起）弧期 从从送送电电起起弧弧至至电电极极端端部部下下降降到到深深度度为为d d电电极极为为点弧期。点弧期。此此期期电电流流不不稳稳定定，电电弧弧在在炉炉顶顶附附近近燃燃烧烧辐辐射射，二二次次电电压压越越高高，电电弧弧越越长长，对对炉炉顶顶辐辐射射越越厉厉害害，并且热量损失也越多。并且热量损失也越多。为为保保护护炉炉顶顶，在在炉炉上上部部布布一一些些轻轻薄薄料料，以以便便让电极快速进入料中，减少电弧对炉顶的辐射。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。供电上采用较低电压、较低电流。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶

12、炼操作方法 穿井期穿井期 点弧结束至电极端部下降到炉底为穿井期。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。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。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。加穿井的直径与穿井的速度。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 主熔化期主熔化期 电电极极下下降

13、降至至炉炉底底后后开开始始回回升升时时，主主熔熔化化期期开开始始。随随着着炉炉料料不不断断的的熔熔化化，电电极极渐渐渐渐上上升升，至至炉炉料料基基本本熔熔化化，仅仅炉炉坡坡、渣渣线线附附近近存存在在少少量量炉炉料料，电电弧弧开开始始暴露时主熔化期结束。暴露时主熔化期结束。主主熔熔化化期期由由于于电电弧弧埋埋入入炉炉料料中中，电电弧弧稳稳定定、热热效效率率高高、传传热热条条件件好好，故故应应以以最最大大功功率率供供电电，即即采采用最高电压、最大电流供电。用最高电压、最大电流供电。主熔化期时间占整个熔化期的主熔化期时间占整个熔化期的7070以上。以上。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 熔末

14、升温期熔末升温期 电弧开始暴露给炉壁至炉料全部熔化为熔末升电弧开始暴露给炉壁至炉料全部熔化为熔末升温期。温期。此阶段因炉壁暴露，尤其是炉壁热点区的暴此阶段因炉壁暴露，尤其是炉壁热点区的暴露受到电弧的强烈辐射。露受到电弧的强烈辐射。应注意保护炉壁，即提前造好泡沫渣进行埋应注意保护炉壁，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。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下表。各阶段熔化与供电情况见下表。典型的供电曲线如下图。典型的供电曲线如下图。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法冶炼中的电炉冶炼中的电炉1 1 电炉冶炼概述电炉冶炼概述 炉料熔化过程与操作炉

15、料熔化过程与操作熔化过程熔化过程电极位置电极位置必要必要条件条件办办法法点弧期点弧期送电送电d极极保护保护炉顶炉顶较低电压较低电压较低电流较低电流炉顶布炉顶布轻废钢轻废钢穿井期穿井期d极极炉底炉底保护保护炉底炉底较大电压较大电压较大电流较大电流石灰垫底石灰垫底主熔化期主熔化期炉底炉底电弧电弧暴露暴露快速快速熔化熔化最高电压最高电压最大电流最大电流熔末升温熔末升温期期电弧暴露电弧暴露全熔全熔保护保护炉壁炉壁低电压、低电压、大电流大电流水冷水冷+泡沫渣泡沫渣2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 典型的供电曲线典型的供电曲线2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼

16、操作方法 石墨电极石墨电极2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法石墨电极石墨电极,主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功率和超高功率。率和超高功率。石墨电极包括：石墨电极包括：（1）普通功率石墨电极普通功率石墨电极。允许使用电流密度低于。允许使用电

17、流密度低于17A厘米厘米2的石墨电极，的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。（2）抗氧化涂层石墨电极抗氧化涂层石墨电极。表面涂覆一层抗氧化保护层的石墨电极，形成。表面涂覆一层抗氧化保护层的石墨电极，形成既能导电又耐高温氧化的保护层，降低炼钢时的电极消耗。既能导电又耐高温氧化的保护层，降低炼钢时的电极消耗。（3）高功率石墨电极高功率石墨电极。允许使用电流密度为。允许使用电流密度为1825A厘米厘米2的石墨电极，的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉。主要用于炼钢的高功率电弧炉。（4）超高功率石墨电极超高功率石墨电极。允许使用电流密度大

18、于。允许使用电流密度大于25A厘米厘米2的石墨电极。的石墨电极。主要用于超高功率炼钢电弧炉。主要用于超高功率炼钢电弧炉。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 2）及时吹氧与元素氧化）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。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。当固体吹氧是利用元素氧化热加速炉料熔化。当固体料发红（料发红（900900）开始吹氧最为合适，吹氧过早）开始吹氧最为合适，吹氧过早浪费氧气，过迟延长熔化时间。浪费氧气，过迟延长熔化时间。一般情况下，熔

19、化期钢中的一般情况下，熔化期钢中的SiSi、AlAl、TiTi、V V等等几乎全部氧化，几乎全部氧化，MnMn、氧化、氧化40%40%50%50%，这与渣的碱，这与渣的碱度和氧化性等有关；而在吹氧时氧化度和氧化性等有关；而在吹氧时氧化10%10%30%30%、FeFe氧化氧化2%2%3%3%。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 3）提前造渣）提前造渣 用用2%2%3%3%石石灰灰垫垫炉炉底底或或利利用用前前炉炉留留下下的的钢钢、渣渣，实实现现提提前前造造渣渣。这这样样在在熔熔池池形形成成的的同同时时就就有有炉炉渣渣覆覆盖盖，使使电电弧弧稳稳定定，有有利利于于炉炉料料的的熔熔化化与与升升温

20、温，并并可可减减少少热热损失，防止吸气和金属的挥发。损失，防止吸气和金属的挥发。由由于于初初期期渣渣具具有有一一定定的的氧氧化化性性和和较较高高的的碱碱度度，可可脱脱除除一一部部分分磷磷；当当磷磷高高时时，可可采采取取自自动动流流渣渣、换换新新渣渣操作，脱磷效果更好，这样为氧化期创造条件。操作，脱磷效果更好，这样为氧化期创造条件。为什么？脱磷反应与脱磷条件：为什么？脱磷反应与脱磷条件：2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法脱磷反应与脱磷条件脱磷反应与脱磷条件：脱磷反应：脱磷反应：2 2P P5(FeO)5(FeO)4(CaO)4(CaO)(4CaO(4CaOP P2 2O O5 5)5 5F

21、eFe,HH0 0 分析：反应是在渣分析：反应是在渣-钢界面上进行，是放热反钢界面上进行，是放热反应。应。脱磷反应的条件：脱磷反应的条件：l高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；l高氧化性，造高氧化性渣，增加渣中氧化铁；高氧化性，造高氧化性渣，增加渣中氧化铁；l低温，抓紧在熔化期进行；低温，抓紧在熔化期进行；l大渣量（适当大），采取流渣造新渣。大渣量（适当大），采取流渣造新渣。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 电炉脱磷操作：电炉脱磷操作：实际电炉脱磷操作正是通过提前造高碱度、实际电炉脱磷操作正是通过提前造高碱度、高氧化性炉渣，并采用流渣、造新渣的操作等

22、，高氧化性炉渣，并采用流渣、造新渣的操作等，抓紧在熔化期基本完成脱磷任务。抓紧在熔化期基本完成脱磷任务。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法（3）缩短熔化期的措施）缩短熔化期的措施l 减减少少热热停停工工时时间间，如如提提高高机机械械化化、自自动动化化程程度度，减少装料次数与时间等；减少装料次数与时间等；l 强强化化用用氧氧，如如吹吹氧氧助助熔熔、氧氧-燃燃助助熔熔，实实现现废废钢钢同步熔化，提高废钢熔化速度同步熔化，提高废钢熔化速度 ；l 提高变压器输入功率，加快废钢熔化速度提高变压器输入功率，加快废钢熔化速度 ；l 废废钢钢预预热热，利利用用电电炉炉冶冶炼炼过过程程产产生生的的高高温温

23、废废气气进进行废钢预热等。行废钢预热等。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法铁水倒入转炉铁水倒入转炉四、氧化期四、氧化期 氧氧化化期期是是氧氧化化法法冶冶炼炼的的主主要要过过程程，能能够够去去除除钢钢中中的的磷磷、气体和夹杂物。气体和夹杂物。当当废废钢钢料料完完全全熔熔化化，并并达达到到氧氧化化温温度度，磷磷脱脱除除707080%80%以以上上进进入入氧氧化化期期。为为保保证证冶冶金金反反应应的的进进行行，氧氧化化开开始始温温度高于钢液熔点度高于钢液熔点50508080。（1 1）氧化期的主要任务）氧化期的主要任务l 继续脱磷到要求继续脱磷到要求脱磷；脱磷；l 脱碳至规格下限脱碳至规格下限

24、脱碳；脱碳；l 去除气、去夹杂去除气、去夹杂二去；二去；l 提提 高高 钢钢 液液 温度温度升温。升温。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法（2 2）氧化期操作）氧化期操作 1 1）造渣与脱磷）造渣与脱磷 传传统统冶冶炼炼方方法法中中氧氧化化期期还还要要继继续续脱脱磷磷，由由脱脱磷磷反反应应式式可可以以看看出出：在在氧氧化化前前期期（低低温温），造造好好高高氧氧化化性性、高高碱碱度度和和流流动动性性良良好好的的炉炉渣渣，并并及及时时流流渣渣、换换新新渣渣，实实现现快快速速脱脱磷是可行的。磷是可行的。2P5(FeO)4(CaO)(4CaOP2O5)5Fe H0 2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶

25、炼操作方法 2 2）氧化与脱碳）氧化与脱碳 近些年，强化用氧实践表明：除非钢中磷含量特近些年，强化用氧实践表明：除非钢中磷含量特别高需要采用碎矿（或氧化铁皮）造高氧化性炉渣外，别高需要采用碎矿（或氧化铁皮）造高氧化性炉渣外，均采用吹氧氧化，尤其当脱磷任务不重时，通过强化均采用吹氧氧化，尤其当脱磷任务不重时，通过强化吹氧氧化钢液降低钢中碳含量。吹氧氧化钢液降低钢中碳含量。降（脱）碳是电炉炼钢重要任务之一，然而脱碳降（脱）碳是电炉炼钢重要任务之一，然而脱碳反应的作用不仅仅是为了降碳，脱碳反应的作用？反应的作用不仅仅是为了降碳，脱碳反应的作用？2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 脱碳反应的作用

26、如下：脱碳反应的作用如下：l降降低低钢钢中中的的碳碳，利利用用碳碳-氧氧反反应应（2 2 COCO）这这个手段，来达到以下目的；个手段，来达到以下目的；l搅动熔池，加速反应，均匀成分、温度；搅动熔池，加速反应，均匀成分、温度；l去除钢中气体与夹杂。去除钢中气体与夹杂。实实际际上上，电电炉炉就就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，均均匀匀成成分分、温温度度，去去除气体和夹杂的目的。除气体和夹杂的目的。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法脱碳反应与脱碳条件脱碳反应与脱碳条件：CO=CO,HCO0.24kcal=22kJ0 分析：该反

27、应是在钢中进行，是放热反应。分析：该反应是在钢中进行，是放热反应。l高氧化性，加强供氧，使高氧化性，加强供氧，使O O实际实际 平衡平衡 。l高高温温，加加速速-间间的的扩扩散散（由由于于脱脱碳碳反反应应是是“弱弱”放放热热反反应应，温温度度影影响响不不大大（热热力力学学温温度度），但但从从动动力力学学角角度度，温温度度升升高高改改善善动动力力学学条条件件，加加速速-间间的的扩扩散散，故故高高温温有有利利脱脱碳的进行）。碳的进行）。l降降低低P PCOCO ，如如充充惰惰性性气气体体（AODAOD），抽抽气气与与真真空空处处理理（VDVD、VODVOD）等均有利于脱碳反应。）等均有利于脱碳反应

28、。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 3 3）气体与夹杂物的去除）气体与夹杂物的去除 电电炉炉炼炼钢钢过过程程气气体体与与夹夹杂杂的的去去除除是是在在那那个个阶阶段段，怎么进行的？怎么进行的？去去气气、去去夹夹杂杂是是在在电电炉炉氧氧化化期期的的脱脱碳碳阶阶段段进进行行的的。它它是是借借助助碳碳-氧氧反反应应、一一氧氧化化碳碳气气泡泡的的上上浮浮，使使熔熔池池产产生生激激烈烈沸沸腾腾，促促进进气气体体和和夹夹杂杂的的去去除除、均均匀匀成分与温度。成分与温度。去气、去夹杂的机理？去气、去夹杂的机理？2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法去气、去夹杂的机理：去气、去夹杂的机理：l-反应生成

29、反应生成COCO使熔池沸腾；使熔池沸腾；lCOCO气气泡泡对对N N2 2、H H2 2 等等来来说说，P PN2N2、P PH2H2 分分压压为为零零，N N2 2、H H2 2极极易易并并到到COCO气泡中，长大排除；气泡中，长大排除；l-反反应应，易易使使2FeO2FeOSiOSiO2 2、2FeO2FeOAlAl2 2O O3 3及及2FeO2FeOTiOTiO2 2等等氧化物夹杂聚合长大而上浮；氧化物夹杂聚合长大而上浮；lCOCO上升过程粘附氧化物夹杂上浮排除。上升过程粘附氧化物夹杂上浮排除。为为此此，一一定定要要控控制制好好脱脱碳碳反反应应速速度度，保保证证熔熔池池有有一一定定的的

30、激烈沸腾时间。激烈沸腾时间。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 4 4）氧化期的温度控制）氧化期的温度控制 氧化期的温度控制要兼顾脱磷与脱碳二者的需氧化期的温度控制要兼顾脱磷与脱碳二者的需要，并优先去磷。在氧化前期应适当控制升温速要，并优先去磷。在氧化前期应适当控制升温速度，待磷达到要求后再放手提温。度，待磷达到要求后再放手提温。一般要求氧化末期的温度略高于出钢温度一般要求氧化末期的温度略高于出钢温度20203030，以弥补扒渣、造新渣以及加合金造成的，以弥补扒渣、造新渣以及加合金造成的钢液降温，见图。钢液降温，见图。当钢液的温度、磷、碳等符合要求，扒除氧当钢液的温度、磷、碳等符合要求，

31、扒除氧化渣、造稀薄渣进入还原期。化渣、造稀薄渣进入还原期。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 金属料（固金属料（固/液体）升温曲线液体）升温曲线2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法五、还原期五、还原期 传统电炉冶炼工艺中，还原期的存在显示了电炉炼钢传统电炉冶炼工艺中，还原期的存在显示了电炉炼钢的特点。而现代电炉冶炼工艺的主要差别是将还原期移至的特点。而现代电炉冶炼工艺的主要差别是将还原期移至炉外进行。炉外进行。（1 1）还原期的主要任务）还原期的主要任务l脱氧至要求脱氧至要求脱氧；脱氧；l脱硫至一定值脱硫至一定值脱硫；脱硫；l调整成分调整成分合金化；合金化；l调整温度调整温度调温。调

32、温。其中：脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证。其中：脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 1）脱氧方法）脱氧方法 有有沉淀脱氧、扩散脱氧及综合脱氧法沉淀脱氧、扩散脱氧及综合脱氧法。电炉炼钢采用沉淀脱氧法与扩散脱氧法交替进行的综合电炉炼钢采用沉淀脱氧法与扩散脱氧法交替进行的综合脱氧法，即氧化末、还原前用沉淀脱氧脱氧法，即氧化末、还原前用沉淀脱氧预脱氧，还原期用预脱氧，还原期用扩散脱氧，出钢前用沉淀脱氧扩散脱氧，出钢前用沉淀脱氧终脱氧。终脱氧。其中沉淀脱氧反应式：其中沉淀脱氧反应式：xM块块 yO(MxOy)l沉淀脱氧是将沉淀脱氧是将块状脱氧剂加入钢液块状脱

33、氧剂加入钢液中，直接进行钢液脱氧。中，直接进行钢液脱氧。l常用的脱氧剂有：常用的脱氧剂有：Fe-MnFe-Mn、Fe-SiFe-Si、AlAl、V V和复合脱氧剂和复合脱氧剂Mn-SiMn-Si、Ca-SiCa-Si等，脱氧能力依次增加。等，脱氧能力依次增加。l该法的特点：操作简单，脱氧迅速；脱氧产物易留在钢中该法的特点：操作简单，脱氧迅速；脱氧产物易留在钢中（当上浮时间短时）。（当上浮时间短时）。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 扩散脱氧反应式：扩散脱氧反应式：x(M)粉粉+y(FeO)(MxOy)+yFe FeO (FeO)l扩扩散散脱脱氧氧是是将将粉粉状状脱脱氧氧剂剂加加在在渣渣

34、中中，使使炉炉渣渣脱脱氧氧，钢中氧再向渣中扩散，间接脱出钢中氧。钢中氧再向渣中扩散，间接脱出钢中氧。l粉状脱氧剂有：粉状脱氧剂有：C C、Fe-SiFe-Si、Ca-SiCa-Si、CaCCaC、AlAl粉等。粉等。l与与沉沉淀淀脱脱氧氧法法比比较较，扩扩散散脱脱氧氧法法的的特特点点：反反应应在在渣渣中中进进行行，产产物物不不进进入入钢钢中中，钢钢质质好好；脱脱氧氧速速度度慢慢，时间长。此法常用在电炉还原期稀薄渣形成后。时间长。此法常用在电炉还原期稀薄渣形成后。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 2）脱硫反应及脱硫条件）脱硫反应及脱硫条件 FeS+FeS+（CaOCaO）=（CaSCaS

35、）+（FeOFeO），），H H0 0 分析：该反应是在渣分析：该反应是在渣-钢界面上进行的，为一吸热反应。钢界面上进行的，为一吸热反应。l高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；l强还原气分（或低氧化性），造还原性渣，减少渣中的氧强还原气分（或低氧化性），造还原性渣，减少渣中的氧化铁；化铁；l高温，同时高温改善渣的流动性；高温，同时高温改善渣的流动性；l大渣量（适当大），充分搅拌增加渣大渣量（适当大），充分搅拌增加渣-钢接触。钢接触。由于电炉还原期或精炼炉精炼期的还原气分强烈，由于电炉还原期或精炼炉精炼期的还原气分强烈，(FeO)(FeO)0.5%0.5%1.

36、0%1.0%，对脱硫特别有利，对脱硫特别有利。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法（2）还原操作）还原操作脱氧操作脱氧操作 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.1 1）当钢液的）当钢液的T T、P P、C C符合要求，扒渣符合要求，扒渣9595；2 2）加）加Fe-MnFe-Mn、Fe-SiFe-Si块等预脱氧（沉淀脱氧）；块等预脱氧（沉淀脱氧）；3 3）加石灰、萤石、火砖块，造稀薄渣；）加石灰、萤石、火砖块，造稀薄渣；4 4）还还原原，加加C C粉粉、Fe-SiFe-Si粉粉等等脱脱氧氧（扩扩散散脱脱氧氧），分分3 35 5批，批，7 7

37、10min10min批；批；5 5）搅拌，取样、测温；）搅拌，取样、测温；6 6）调整成分）调整成分合金化；合金化；7 7）加）加AlAl或或Ca-SiCa-Si块等终脱氧（沉淀脱氧）；块等终脱氧（沉淀脱氧）；8 8）出钢）出钢2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法（3）温度的控制）温度的控制 考虑到出钢到浇注过程中的温度损失，出钢温考虑到出钢到浇注过程中的温度损失，出钢温度应比钢的熔点高出度应比钢的熔点高出100100140140。由于氧化期末控。由于氧化期末控制钢液温度大于出钢温度制钢液温度大于出钢温度20203030以上，所以扒渣以上，所以扒渣后还原期的温度控制，总的来说是保温过程。后

38、还原期的温度控制，总的来说是保温过程。若还原期大幅度升温，则造成：钢液吸气严重、若还原期大幅度升温，则造成：钢液吸气严重、高温电弧加重对炉衬的侵蚀及局部钢水过热。为此，高温电弧加重对炉衬的侵蚀及局部钢水过热。为此，应避免还原期应避免还原期“后升温后升温”操作。操作。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法六、出钢六、出钢 传传统统电电炉炉冶冶炼炼工工艺艺，钢钢液液经经氧氧化化、还还原原后后，当当化化学学成成分分合合格格，温温度度符符合合要要求求，钢钢液液脱脱氧氧良良好好，炉渣碱度与流动性合适时即可出钢。炉渣碱度与流动性合适时即可出钢。因因出出钢钢过过程程的的渣渣-钢钢接接触触可可进进一一步步脱

39、脱氧氧与与脱脱硫硫，故故要要求求采采取取“大大口口、深深冲冲、渣渣-钢钢混混合合”的的出出钢钢方方式。式。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法EBT电炉出钢示意图电炉出钢示意图 传传统统电电炉炉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，以以及及温温度度、成成分分的的调调整整，因因而而冶冶炼炼周周期期很长。很长。这

40、这既既难难以以保保证证对对钢钢材材越越来来越越严严格格的的质质量量要要求求，又限制了电炉生产率的提高。又限制了电炉生产率的提高。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法七、钢液的合金化七、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液的合金成分微调。钢液的合金成分微调。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，在在还还原原末末、出出钢钢前前或或出出钢钢过过程进行合金成分微调。程进行合金

41、成分微调。而而现现代代电电炉炉炼炼钢钢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，精精确的合金成分调整最终是在精炼炉内完成的。确的合金成分调整最终是在精炼炉内完成的。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法合金化操作合金化操作 主要指合金加入的时间、加入的数量及加入主要指合金加入的时间、加入的数量及加入的方式。的方式。1 1）合金加入时间）合金加入时间 总的原则是：熔点高，不易氧化的元素可早加；总的原则是：熔点高，不易氧化的元素可早加；熔点低，易氧化的元素晚加。熔点低，易氧化的元素晚加。2 2 电炉冶炼操作

42、方法电炉冶炼操作方法合金化操作具体原则：合金化操作具体原则：A A）易氧化的元素后加原则：）易氧化的元素后加原则：l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NiNi、CoCo、MoMo，W W等；等；l较较易易氧氧化化的的元元素素，一一般般在在还还原原初初期期加加入入，如如P P、CrCr、MnMn等等；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况下下加加入入，如如V V、NbNb、SiSi、TiTi、AlAl、B B、稀稀土土元元素素（LaLa、CeCe等）。等

43、）。为为提提高高易易氧氧化化元元素素的的收收得得率率，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素、钛钛铁铁等等，有有时时稀稀土土元元素素还还在在浇浇注注的的过过程程中中加加入。入。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 B 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大、熔点高，沉于炉底，其块度应小些。熔点高，沉于炉底，其块度应小些。C 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

44、后后再再考考虑虑使使用用中中碳铁合金或低碳铁合金。碳铁合金或低碳铁合金。D 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W18Cr4VW18Cr4V时（时（W 17%W 17%19%19%），每少加），每少加1%1%的的W W，可节约，可节约15kg/t15kg/t钨铁钨铁。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法 此外，脱氧操作和合金化操作也不能截然分开。此外，脱氧操作和合金化操作也不能截然分开。一般说来，作为脱氧的元素先加，合金化元素后加；一般说来，作为脱氧的元素先加，合金化元素后加；

45、脱氧能力比较强的，而且比较贵重的合金元素，应脱氧能力比较强的，而且比较贵重的合金元素，应在钢液脱氧良好的情况下加入。在钢液脱氧良好的情况下加入。2 2 电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法1 1）概述）概述2 2）废钢预热法的分类）废钢预热法的分类3 3）料罐式废钢预热法）料罐式废钢预热法4 4）双壳电弧炉预热法）双壳电弧炉预热法5 5）竖窑式电炉预热法）竖窑式电炉预热法6 6）炉料连续预热法）炉料连续预热法3 3 废钢预热节能技术废钢预热节能技术废钢预热节能技术废钢预热节能技术1）概述）概述 当当电电炉炉采采用用超超高高功功率率化化与与强强化化用用氧氧技技术术，使使废废气气量量大大大大增增加加，

46、废废气气温温度度高高达达12001200以以上上，废废气气带带走走的的热热量量占占总总热热量量支出的支出的15%15%20%20%，折合成电能相当于，折合成电能相当于8080120kWh/t120kWh/t。为为了了降降低低能能耗耗、回回收收能能量量，在在废废钢钢熔熔炼炼前前，利利用用电电炉炉产生的产生的高温废气进行废钢预热高温废气进行废钢预热，节能效果明显。，节能效果明显。到到目目前前为为止止，世世界界范范围围废废钢钢预预热热方方法法主主要要有有料料罐罐预预热热法、双壳电炉法、竖窑电炉法以及炉料连续预热法法、双壳电炉法、竖窑电炉法以及炉料连续预热法等等。等等。3 3 废钢预热节能技术废钢预热

47、节能技术2）废钢预热法的分类）废钢预热法的分类 按其结构类型分为：按其结构类型分为：l分体式与一体式分体式与一体式，即预热与熔炼是分还是合；，即预热与熔炼是分还是合；l分批预热式与连续预热式分批预热式与连续预热式。按使用的热源分为：按使用的热源分为：l外加热源预热外加热源预热燃料烧咀预热燃料烧咀预热；l利用电炉排出的高温废气预热利用电炉排出的高温废气预热。3 3 废钢预热节能技术废钢预热节能技术3）料罐式废钢预热）料罐式废钢预热 世世界界上上第第一一套套料料罐罐式式废废钢钢预预热热装装置置是是日日本本于于19801980年年用用在在5050吨吨电电炉炉上上，次次年年又又将将这这种种废废钢钢预预

48、热热装装置置用用在在100100吨吨电电炉炉上上。之之后后，在在不不到到1010年年的的时时间间里，日本就有接近里，日本就有接近5050套废钢预热装置投入运行。套废钢预热装置投入运行。料罐式废钢预热装置及其工作原理，见图。料罐式废钢预热装置及其工作原理，见图。3 3 废钢预热节能技术废钢预热节能技术濮耐（集团）股份公司技术中心濮耐（集团）股份公司技术中心 培训教材培训教材 料篮式废钢预热装置示意图料篮式废钢预热装置示意图料罐预热法的工作原理及预热效果：料罐预热法的工作原理及预热效果：电电炉炉产产生生的的高高温温废废气气（12001200）由由第第四四孔孔水水冷冷烟烟道道经经燃燃烧烧室室后后进进

49、入入装装有有废废钢钢的的预预热热室室内内进进行行预预热热。废废气气进进入入预预热热室室的的温温度度一一般般为为700700800800，排排出出时时为为150150200200，每每罐罐料料预预热热303040min40min，可可使使废废钢钢预预热热至至200200250250。每每炉钢的第一篮（约炉钢的第一篮（约60%60%）废钢可以得到预热。）废钢可以得到预热。料料罐罐预预热热法法能能回回收收废废气气带带走走热热量量的的20%20%30%30%，可可节节电电202030kWh30kWht t，同时，节约电极、提高生产率。，同时，节约电极、提高生产率。3 3 废钢预热节能技术废钢预热节能技

50、术料罐预热法的问题及改进措施：料罐预热法的问题及改进措施：该种废钢预热存在的主要问题：该种废钢预热存在的主要问题：产生白烟、臭气新的公害；产生白烟、臭气新的公害；高温废气使料篮局部过烧，降低其使用寿命；高温废气使料篮局部过烧，降低其使用寿命；预热温度低，废钢装料过程温降大等预热温度低，废钢装料过程温降大等。迫迫于于这这些些问问题题采采取取了了再再循循环环方方式式、加加压压方方式式、多多段段预预热热方方式式、喷喷雾雾冷冷却却方方式式以以及及后后燃燃方方式式等等措措施施对对付付白白烟烟与与臭臭气气；采采取取水水冷冷料料罐罐以以及及限限制制预预热热时时间间、温温度度等等措措施施来来提提高高料料罐罐的