优选电弧炉熔炼技术.Ppt
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电炉工艺PPT课件
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；
• 低温，抓紧在熔化期进行；
• 大渣量（适当大），采取流渣造新渣。
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实 际 电 炉 脱 磷 操第2作1页正/共是40页通 过 提 前 造 高 碱 度 、 高 氧
从送电起弧至电极端部下降到深度为d电极为点弧期，如图。 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。
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最高电压 最大电流
低电压、大电 流
水冷+ 泡沫渣
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图4-4 典型的供电曲线
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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。
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（3）缩短熔化期的措施
• 减少热停工时间，如提高机械化、自动化程度，减少 装料次数与时间等；
• 强化用氧，如吹氧助熔、氧-燃助熔，实现废钢同步 熔化，提高废钢熔化速度 ；
• 提高变压器输入功率，加快废钢熔化速度 ； • 废钢预热，利用电炉冶炼过程产生的高温废气进行废
钢预热等。
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课题：电弧炉炼钢的工作原理及基本结构ppt课件
任务1.1电弧炉炼钢的工作原 理
• 电弧炉炼钢是铸钢生产中应用最广 泛的炼钢方法。这种方法是利用电极与 金属炉料之间放电产生的电弧所发出的 热量来熔化固体炉料，使钢液过热，从 而实现冶炼目标。
任务1.2 三相电弧炉的基本结构
• 1.2.1电弧炉的
• 构造概述
• 1—升降电极液 压缸；2—提升 炉盖支承臂； 3—电缆；4— 升降电极立柱； 5—电极支承横 臂；6—提升炉 盖液压缸；7— 电极夹持器；
• 炉壳在工作中，除了承受炉衬与炉料的重量外， 还要承受装料时冲击。并且，还要承受炉衬被 烘烤所产生的热应力等。在正常情况下，炉壳 外表面温度一般为100～150℃，但当炉衬比 较薄时，会产生局部过热，温度会升高，这都 要求炉壳具有足够的强度和刚度。同时，还要 准备备用炉壳，可在热状态下调换炉壳，以提 高炉子的作业率。
形断面梁，梁上设有加强筋。横臂上安置与夹头相连的
导电铜管，铜管内通水冷却。横臂作为支持用的机械结
构部分，应与电极夹头、导电铜管之间有很好的绝缘。
导电铜管与支持的机械结构之间应有足够的距离。大型
电弧炉的横臂是用无磁性钢做成的，避免了横臂机械结
构产生涡流发热。同时，横臂的结构还应保证电极和夹 头的位置在水平方向能做一定的调整。
1.2.2 电弧炉的各个构件的具 体结构
• 1.2.2.1 炉体的 金属构件
• ① 炉壳
• 炉体的外壳称为 炉壳，包括炉身 壳、炉壳底和上 部的加固圈三部 分组成。炉壳结 构如图1-2所示。 大多数炉壳用钢 板焊制而成。
图1-2 炉壳 1—炉壳底；2—炉身壳；3—加固圈
1.2.2.1 炉体的金属构件 ① 炉壳
• 为了防止变形和增加炉 盖的使用寿命，常采用 水冷炉盖圈如图1-8所 示。这是通常采用的垂 直型和倾斜型水冷炉盖 圈 。倾斜型内壁的倾 角约22.5°，砌筑不 用采用拱脚砖。
电炉炼钢冶炼工艺.ppt
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
＜0.5%～1.0%，对脱硫特别有利。
（2）还原操作——脱氧操作
电炉常用综合脱氧法，其还原操作以脱氧为核心. 1）当钢液的T、P、C符合要求，扒渣＞95％； 2）加Fe-Mn、Fe-Si块等预脱氧（沉淀脱氧）； 3）加石灰、萤石、火砖块，造稀薄渣； 4）还原，加C粉、Fe-Si粉等脱氧（扩散脱氧），分3～5 批，7～10min／批； 5）搅拌，取样、测温； 6）调整成分——合金化； 7）加Al或Ca-Si块等终脱氧（沉淀脱氧）； 8）出钢
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。
电炉脱磷操作：
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，抓紧在熔化期基本完成脱磷任务。
（3）缩短熔化期的措施
减少热停工时间，如提高机械化、自动化程度， 减少装料次数与时间等；
强化用氧，如吹氧助熔、氧-燃助熔，实现废钢 同步熔化，提高废钢熔化速度 ；
4.2高功率、超高功率电弧炉炼钢技术(共25张PPT)
第十七页，共二十五页。
4.3.2.3 酸性感应(gǎnyìng)电炉的熔炼工艺
③ 炼钢工艺 以冶炼耐热钢ZG1Cr25Ni20Si2为例，见表1-32。
表1-32 ZG1Cr25Ni20Si2钢酸性感应电炉(diànlú)不氧化法冶炼工艺
时期
序号 1
工序 通电熔化
操作要点
开始通电时提供约60%的功率，待电流冲击停止后，逐渐将功率增 至最大。
打结酸性坩埚时，当捣实到坩埚上部（感应器以上部位）时，改用含粘土（或 水玻璃）的硅石粉加固混合料捣制。
第十二页，共二十五页。
4.3.2.2 坩埚 的烧结 (gānguō)
烧结坩埚一般采用供电烘烤法。用钢板或铸 钢板制作模样在烘烤时，由于感应发热可起 到烘烤和烧结坩埚的作用。为此，在钢模样 上可钻些φ3㎜的小孔，以增强模样的发热 能力，加快烘干(hōnɡ ɡàn)和烧结的速度。第一 次开炉时，最好连续多熔化几炉，以便使坩 埚充分烧结。每次开炉熔化后，应将炉盖盖 好，以防坩埚急剧受冷而产生裂纹。
第五页，共二十五页。
4.3感应电炉(diànlú)炼钢设备及工艺简 介
4.3.1 炼钢用感应电炉的主要技术性能 通常用于炼钢的感应电炉为无芯感应电炉。
电流频率根据电炉容量选用高频(ɡāo pín)感应电 炉、中频感应电炉与工频感应电炉。 4.3.1.1 高频感应电炉 高频感应电炉使用的电流频率一般在200～ 300kHz,电炉容量一般在10～60kg。这类 电炉常用于科学实验的少量合金熔炼。
98
钼
钼铁
装料时
98
铬
铬铁
装料时
95
钒
钒铁
出钢前7min
93～96
硅
硅铁
出钢前7～10m
4.3.2.3 酸性感应(gǎnyìng)电炉的熔炼工艺
③ 炼钢工艺 以冶炼耐热钢ZG1Cr25Ni20Si2为例，见表1-32。
表1-32 ZG1Cr25Ni20Si2钢酸性感应电炉(diànlú)不氧化法冶炼工艺
时期
序号 1
工序 通电熔化
操作要点
开始通电时提供约60%的功率，待电流冲击停止后，逐渐将功率增 至最大。
打结酸性坩埚时，当捣实到坩埚上部（感应器以上部位）时，改用含粘土（或 水玻璃）的硅石粉加固混合料捣制。
第十二页，共二十五页。
4.3.2.2 坩埚 的烧结 (gānguō)
烧结坩埚一般采用供电烘烤法。用钢板或铸 钢板制作模样在烘烤时，由于感应发热可起 到烘烤和烧结坩埚的作用。为此，在钢模样 上可钻些φ3㎜的小孔，以增强模样的发热 能力，加快烘干(hōnɡ ɡàn)和烧结的速度。第一 次开炉时，最好连续多熔化几炉，以便使坩 埚充分烧结。每次开炉熔化后，应将炉盖盖 好，以防坩埚急剧受冷而产生裂纹。
第五页，共二十五页。
4.3感应电炉(diànlú)炼钢设备及工艺简 介
4.3.1 炼钢用感应电炉的主要技术性能 通常用于炼钢的感应电炉为无芯感应电炉。
电流频率根据电炉容量选用高频(ɡāo pín)感应电 炉、中频感应电炉与工频感应电炉。 4.3.1.1 高频感应电炉 高频感应电炉使用的电流频率一般在200～ 300kHz,电炉容量一般在10～60kg。这类 电炉常用于科学实验的少量合金熔炼。
98
钼
钼铁
装料时
98
铬
铬铁
装料时
95
钒
钒铁
出钢前7min
93～96
硅
硅铁
出钢前7～10m
电炉熔炼.ppt
常州精棱铸锻
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• （2）感应电流分布和交流电效应 在感应 电炉加热过程中，感应电流在导体（金属 炉料）上的分布是不均匀的，它受集肤效 应、邻近效应和圆环效应的影响。
• ①集肤效应。被加热的金属导体内的感应 电流绝大部分集中于表面，电流密度由表 向里迅速衰减，这种现象称为集肤效应。 因此，电流密度表面最大，中心最小，其 分布曲线如图8-3所示。图8-3中将电流密 度衰减至表面电流密度的1/e（约0.368） 处的深度定义为电流透入深度δ 。e为自然 对数的底，e≈2.718。据理论计算，在感 应加热时，86.5%的功率是在电流透入深度 内转化为热能。在电流透入深度的5倍处（ 即5δ 处）的电流接近于零。电流透入深度 δ 可用下式表示：
• （2）按炉体结构分类 感应电炉按炉体结 构分类，有无芯感应电炉（坩埚式）和有芯 感应电炉（沟槽式）两类，其结构示意如图 8-1所示。
常州精棱铸锻
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（3）按铸造用途分类 感应电炉按用途分 类，可分为熔化炉、保温炉和浇注炉3类。
常州精棱铸锻
8.1.2感应电炉的工作原理
• （1）电磁感应与感应加热 在一个电路围绕 的区域内存在交变磁场时，电路两端就会产生 感应电动势，感应电动势的大小等于磁通变化 率。若磁通按正弦变化，则电动势E的有效值 可用下式表示：E=4.44fNΦ .
常州精棱铸锻
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f
•
• δ =5030√ ρ / μ f （cm）
• 式中 ρ ——导电材料电阻率， Ω •cm；
• μ ——导体材料的相对磁导率； • f——电流频率㊣ 。
• 由上式可知，f越大，δ 越小；ρ 越大，δ 越大。ρ 随温度升高而 ，故在感应加热过程中，δ 会相应 增加。
电弧炉炼钢—课件
第2章 电弧炉设备
2.电弧炉电气设备
电弧炉使用的是三相交流电。 通常电流沿架空高压线输入变 电所的配电装置，再沿高压电 缆经配电装置输入电炉变压器。 电炉变压器将高压电转化为低 压电流通向电极，在电极和炉 料之间产生电弧。由高压电缆 至电极的电路成为电弧炉的主 电路。电弧炉冶炼所需的电能 就是通过主电路输入炉内的。 电弧炉的主电路如图右所示。 主电路由隔离开关、高压断路 器、电抗器、电炉变压器及低 压短网等几部分组成。
第2章 电弧炉设备
2.电弧炉电气设备
2.2.3送电操作
送电操作包括： （1）首先启动电炉变压器冷却系统（即开启冷却油泵和通风机）； （2）接通低压控制电流及可控硅系统电流（或启动电机放大机）； （3）打铃通知炉前操作人员； （4）高压装置送电，先合上隔离开关，后合上高压断路器，注意 断路器指示灯需由绿灯变为红灯； （5）将转换开关在“自动”位置，观察仪表是否正常。
第2章 电弧炉设备
1.电弧炉机械设备
1.3.2电极升降装置：齿条传动、钢丝绳传动、液压传动 1.3.3倾动机构：液压倾动 1.3.4炉顶装料系统：炉体开出式和炉盖旋转式 1.3.5炉盖提开及旋转 1.3.6炉料罐：简式料槽、链条底板式料罐、上合式料罐 1.3.7水冷装置：电极夹持器、炉盖、炉门框、炉体，出水 ≤45℃ 1.3.8除尘装置：炉内除尘和炉外除尘。 屋顶排烟罩 整体式封闭罩 1.3.9炉顶加料装置 侧吸罩和炉盖罩 1.3.10电动送样装置 除尘器一般选则滤袋 除尘器加脉冲装置 1.3.11碳氧枪 1.3.12出钢车
5.4.1钢种：见《钢号手册》 5.4.2常用钢种 ① 铸钢：ZG230-450, ZG270-500, ZG20SiMn, ZG35CrMo, ZG06Cr13Ni4Mo，ZG0Cr18Ni9Ti。 ② 碳素及优质合金结构钢：Q195，Q235，35，45 ③ 合金钢：35CrMo，42CrMo，17Cr2Ni2Mo，16Mn，J20 CrNi2Mo，1Cr18Ni9Ti，5CrMnMo，5CrNiMo ④ 辊类用钢：70Cr3(Ni)Mo，9Cr2Mo，H13（4Cr5MoV1Si） Cr5，Cr3
电弧炉炼钢技术讲座
吨钢电耗与变压器日利用系数关系
吨 钢 电 耗 SEC [kW h/t]
900
天钢
张店 沈钢
800
国际 酒泉
芜湖 柳钢
东方
沈总
700 大连二轧
线 性 回 归 ： 数 据 量 n=88 SEC=786.7+10.2× Ce.d
复 相 关 数 ： R = -0.68154 显 著 性 水 平 ： P = 2.6988E-13
HP(High Power)－EAF，UHP(Ultra High Power)－EAF ⑥ 短网、电极：石墨电极－导电性能好、耐高温氧化
（2）电弧炉炉体 ① 炉壳 ② 炉门、出钢槽（口） ③ 炉顶圈、炉盖、电极密封圈 ④ 电弧炉炉衬
（3）电弧炉的机械设备 ① 电极夹持器 ② 电极升降装置 ③ 炉体倾动和炉盖开启机械
1.1 产量的增长
世界钢产量增长情况
钢产量
1200
1000 800
总钢产量
600
400 电炉钢产量
200
0 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
年份
世界钢产量预测
我国钢产量增长情况
钢产量，百万吨 电炉钢比例，％
冶炼能耗用于 合格钢水的物理热——有用能量380kwh/t－steel
或1368MJ/t－steel 合格钢水与杂质的分离——冶炼操作耗能 可利用的余热——物理余热和化学余热 热损失
对于电弧炉炼钢，电能利用效率的指标是变压器利 用系数：t/kVA·d或t/MVA·a。国内重点企业原平均指标 是13－15t/kVA·d，相当于－5000t/MVA·a，而国际水平 是1.2104t/MVA·a。
电弧熔炼法
电弧熔炼法电弧熔炼法是一种用电弧产生高温并利用熔炼熔融金属或合金的方法。
它是目前工业中最常用的冶炼方法之一，广泛应用于钢铁、有色金属和非金属材料的生产。
电弧熔炼法的基本原理是通过电流通过导体产生电弧，在电弧高温作用下将金属或合金材料加热至熔融状态，然后利用液态金属的密度差和化学反应性质的差异分离纯金属或合金。
该方法具有高温、高效、灵活、易于控制和适合处理多种废旧材料等优点。
电弧熔炼法主要包括两个步骤：电弧炉的建立和金属熔炼过程。
在电弧炉中，需要建立一个能够维持稳定电弧的电路。
一般来说，电弧炉由电源、电极和炉体组成。
电源提供电流，电极是产生电弧的部分，炉体则是容纳熔化的金属。
在熔炼过程中，主要是通过电弧的高温将金属加热至熔融状态，并进行液相的分离和反应。
在电弧的作用下，金属材料会受到高温和氧化熔融的影响，使得杂质氧化生成气体，金属本体则进一步熔化。
此外，还可以通过合适的电磁场来改善熔炼效果。
例如，在钢铁熔炼中，常会使用交变磁场来促进金属的混匀和分离。
电弧熔炼法在冶金、金属加工和废旧处理等领域有广泛的应用。
在钢铁制造中，电弧炉不仅可以用于炼铁和生产原钢，还可以用于钢块的加热、热处理和合金化。
在有色金属生产中，电弧熔炼法常常用于铜、铝和镍合金的冶炼。
此外，电弧熔炼还广泛应用于废旧金属和废渣的处理，通过熔炼和分离，可以有效回收废旧材料中的有用金属。
然而，电弧熔炼法也存在一些问题和挑战。
首先，电弧熔炼法需要大量的电能供应，因此在能源成本较高的地区可能不太适用。
其次，电弧熔炼过程中会产生大量的烟尘、废气和废渣，对环境造成污染。
因此，在使用电弧熔炼法时，需要采取相应的环保措施和处理技术，以减少对环境的影响。
综上所述，电弧熔炼法是一种常用的冶炼方法，具有高效、灵活和适用于多种材料的特点。
在未来的发展中，随着科学技术的进步和环保意识的提高，电弧熔炼法将不断改进和优化，更好地满足工业生产的需要。
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二、还原期（任务：二脱脱硫、脱氧；二调整调整 钢液温度、化学成分）
1、准确控制好氧化终点碳，尽量避免扒渣后增碳， 如必须增碳时使用增碳剂须纯净，增碳后立即造稀 薄渣，待渣料化匀后向渣面撒碳粉3～4kg/t造白渣 还原。稀薄渣料配比为石灰：火砖：萤石=7：2：1 ，并用大电流大电压化渣，不得吹氧，还原渣造好 后，按钢种化学成分要求加入铁合金。
下图为炉体内炉料的摆放位置：
中块料、生铁等易导电料
大块料
小块料
增碳球、生石灰
二、熔化期（任务熔化原材料、初期脱磷）：
1、通电起弧，电压选用最小功率供电，当电极穿井 后，开启最大功率供电，炉料红热（950℃）时可进 行推料助熔或吹氧助熔。
2 、吹氧助熔时，要注意控制好熔清碳，主要根据 熔清成分要求确定吹氧部位和方位。开始吹氧时氧 压不易过大，大约0.4MPa，吹氧要注意防止吹坏炉 墙，防止炉料搭桥、喷溅。控制好炉料坍塌方向， 减少大沸腾、防止断电极。
2、加碳粉后，用小功率保温还原，出钢前可用大 功率升温以保证出钢温度和熔渣良好的流动性。
3 、掏渣棒看白渣造好后方能取出钢样分析，取样 前必须经过充分搅拌，严禁在电石渣下或搅拌不充 分取样。
4 、还原期应及时查看熔渣情况；及时测温，控制 好熔渣的碱度和流动性，保持白渣到出钢，控制炉 内的还原气氛，适时补撒碳粉。
二、氧化期（任务：二脱脱碳、脱磷；二去去除夹 杂、有害气体）
1、为保证钢液沸腾良好，开始氧化时，熔池温度不 低于1560℃。 2、达到氧化温度后，氧化期间加矿石、石灰应分批
少量加入，保证沸腾良好、熔池活跃，避免低温集 中加矿造成大沸腾，氧化期可通过下列方法进行：
序号 1
2 3
氧化法
说明
矿石氧化法 分批加矿，加入量根据碳、磷含量而定，一般不
电弧炉熔炼技术
• 电弧炉基本知识
1、电弧炉可分为三种：直接发热式、间接发热式、埋入式
• 公司现有电弧炉为3t电弧炉，为三相直接发热电弧炉。
2、电弧炉熔炼工艺三阶段：熔化期、氧化期、还原期（还原期、精炼期 ）
3、电弧炉熔炼任务：四脱（脱碳、氧、硫、磷）、二去（去夹杂、气体 ）、二调整（调整钢液温度、化学成分）
4、氧化末期，当碳含量降低到低于生产规范下限0 ～0.08%、磷达到符合出钢要求，停止氧化操作，开
始净沸腾。此过程中，控制好终点碳，防止钢液过 氧化。
5、 净沸腾5分钟后，向钢液中配加锰铁进行预脱氧 、稳定含碳量，锰铁配入量要求Mn含量不小于 0.25%，净沸腾8分钟后，对钢液进行充分搅拌，测 温、取“出渣钢”分析，总净沸腾时间不得小于12 分钟。
少于25kg/t钢
氧气氧化法 氧压0.4～0.8MPa
综合氧化法 氧压0.4～0.8MPa，加矿一般不少于15kg/t钢
3、氧化期应及时补加矿石、石灰，保证渣量2%～
3%左右，厚度约为40mm～60mm，并且保证熔渣碱
度为2.5～3左右，有良好的流动性，流动性不好时
可适当加入萤石，确保钢液脱磷及钢渣流动性。
炉盖砌筑 炉盖原材料：
水冷炉盖：浇注料 砌砖炉盖：高铝砖
炼钢过程(WCB)
一、备料（任务：准备炉料充分、确保传井顺利）： 1、炉料块度：最大600mm×400mm×400mm
（最大尺寸）炉料块度过大影响穿井速度、延长熔化期时间，易造成钢液上下冷 热不均而沸腾，炉料摆放要求下紧上松，熔点高的铁合金放置在三角区域内。
4、操作流程：加料
温
进入氧化期
通电熔化
吹氧助熔
取样测
静沸腾并预脱氧
取样测温扒
渣
进入还原期
测温取样
钢
微调化学成分出
电弧炉设备简介：
主要包括：
1、配电系统：变压器、控制柜 2、液压系统：液压装置、倾炉装置 3、炉体：炉体、炉盖、电极夹持装置 4、冷却水系统：电器系统、炉体、炉盖水循环
设备图：
电弧炉辅材：
3、 炉料熔化后期，估计钢液含碳量，抓住此阶段
进行低温脱磷，适时补加石灰或碎矿石，炉门自动
流渣去磷，同时补加石灰或碎矿石保证渣量在3%～
4%左右。
5(FeO)+2[P]+4CaO
(4CaO·P2O5）+5[Fe]+Q
脱磷条件：T↓、R↑（2.5）、O↑
4、 炉料全部熔化后，搅拌选取熔清样分析，取样 位置为1#和2#电极间熔池深1/3处。 5、 熔清样分析碳达不到0.45%时，必须增碳并充分 搅拌，重新造渣取样分析含碳量，熔清分析Sn、As 不得大于0.060%。
5、出钢样合金成分低于生产规范下限时，补加合金 ，搅拌取样分析合格后才出钢。
6、还原末期出钢前5分钟之内，白渣条件下加硅铁 ，如遇特殊情况，加硅铁后5分钟内不能出钢，必须
多看勤动保持白渣、保持还原气氛，并取样分析。 如果还原气氛被破坏20分钟不能出钢，必须重新还 原或重新增碳氧化还原。
1、增碳剂：增碳球（C）、生铁、石墨电极 2、造渣材料：生石灰(CaO)、萤石(CaF2)、
粘土砖 (SiO2) 3、脱氧剂：碳粉、碳化硅(Si-C)、铝丝(Al)、
硅钙钡铝
4、气体：氧气、氩气
电弧炉炉体砌筑
炉体原材料：
1、石棉板：炉体接触，绝缘、保温 2、轻质砖：保温，永久层 3、粘土砖：减震，永久层 4、标准镁砖：永久层 5、煤炭砖：工作层