电炉炼钢工艺培训课件
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电炉炼钢工艺培训课件
2020年4月29日星期三
1 电炉炼钢工艺的发展历程
1905年第一台5吨工业炼钢电炉建成
（德国人R.Linberg）
1936年德国制造了可炉盖旋转的炼钢电炉 1936年美国建成了当时最大的100吨炼钢电炉 1964年美国碳化物公司(W.E.Schwabe)和西
北钢铁线材公司(C.G>Robinson)提出电炉超高 功率概念(Ultra High Power简称UHP)，电炉 工业开始走向辉煌。开始与转炉竞争。
2、提高金属收得率； 3、解决除尘冷却装置及电极等氧化。 控制方式： 1、结合热平衡及物料平衡； 2、结合原有炉次的供氧曲线； 3、根据冶炼状况，分解不同供氧方式的供氧量； 4、检测冶炼过程炉气成分的变化，调整供氧量。
4 电炉炼钢的原料
传统的电弧炉炼钢是全废钢工艺以冷废钢为主
，配加10％左右的生铁块；
1990年后，电炉炼钢技术取得了重大进展。炼钢
技术的进步主要进步集中在电炉炼钢领域。
世界电炉生产迅速发展动力
社会废钢积累的增长，环境压力。 低生产成本的经济刺激，廉价废钢及廉价电力。 对提高劳动生产率的追求。采用废钢作原料的电
弧炉工艺，流程短，生产率高，全员劳动生产率 高达2700~4000 t /（人·a），几乎是高炉—转 炉流程的3~4倍。
目前采用的对策主要有：①加强废钢管理；②在废钢预
加工过程中挑选或分离；③冶炼过程配加其他铁源，稀 释残留元素的浓度。
其它金属料
冷生铁：配碳、稀释残留元素、渣量增加 直接还原铁：粒状直接还原铁（DRI）和块状热
压块（HBI）
铁水：配加10％的热铁水，带入的物理热约为
25kwh/t-steel，化学热约25kwh/t-steel，（而 氧耗6～7m3/t-steel）
碳化铁(Fe3C)：技术问题，不能大量生产
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
5.1 补 炉
电炉补炉工作量是很大的，补炉的重点是： ①渣线(渣的浸蚀)； ②靠电极(最容易跑钢的地方)；电弧的辐射； 补炉用大铲或喷枪。
高阻抗电弧 利用泡沫渣埋弧操作、提高变
炉
压器水平，降低电极消耗
无功功率静 止式动态补 偿
冶炼过程计 算机自动化 控制
智能电弧炉
消除或减弱电弧炉冶炼冶炼中电 负荷造成的电压波动与谐波对电 网的危害
按冶金模型、热模型进行最佳 配料、电热平衡、最佳控制功 率等计算，实现控制、管理、 决策 利用人工智能，具有三相意识 ，也可进行电弧炉综合控制
炉门人工吹氧 从1根氧管到3根氧管； 炉门吹氧机械手 强化供氧及安全生产； 炉壁氧燃枪(可加二次燃烧) 辅助能量; EBT氧枪 解决偏心炉的冷区及成分均匀； 炉壁氧气碳粉喷吹模块 可伸入式及固定式； 炉壁及烟道的二次燃烧氧枪
利用余热、能量极限利用
电炉供氧示意图
北京科大电炉炼钢用氧 专利技术内容
消除偏弧；减少 对电网冲击
提高功率因数， 减轻对电网干扰
降低闪烁和谐波
合理电气工作点 动态选择、保证 合理供电制度执 行 解决电弧炉供电 三相不平衡问题 ，减少对电网冲 击
普通功率与超高功率电弧炉工作点
配电操作
冶炼阶段根据工艺要求输入的功率是不相同的
，在各个阶段调节输入功率大小，电功率的调 节称为配电操作。
配电操作分：送电、停电、调换电压、调节
电流及电气设备的监护。
配电分手动及自动调节，好的配电制度对缩短
冶炼时间及降低电耗是非常重要的。
供电时间确定
1. C 吨钢电耗，kWh/t 2. W 钢水总重，t 3. P电炉变压器容量，kV.A 4. 变压器利用率， 5. 非通电时间，min
3.2 供 氧
现代电弧炉炼钢使用的其它原料还有：除冷生铁
外，直接还原铁（DRI，HBI）、热铁水、碳化铁 等；
电弧炉炼钢的原料构成对其工艺、装备、指标等
有决定性影响；
不同原料结构下的生产过程是不可比的。或者说
只有原料结构相当的情况下才是可比较的。
废钢
电炉炼钢是一种铁资源回收再利用过程，也是一种处理
污染的环保技术 。
电气设备
变压器 电抗器 短网 隔离开关及高压断路器 电极升降自动调节装置
3 电炉炼钢的能量来源
电能 化学能。包括炉料带来的
物理热及氧化带来的化学热 、外来输入的燃料。
传统电炉总能量平衡
现代电炉总能量平衡(装铁水)
3.1 供 电
供电技术发展
Fra Baidu bibliotek
直流电弧炉 消除炉衬热点问题，减少电极 消耗，搅拌熔池
电炉炼钢的其它优势
我国钢铁行业2010年能耗构成的预测值， 矿石
经高炉/转炉流程而成粗钢的单位能耗高于 600kgce/t，其中氧气转炉炼钢工序能耗仅为
10kgce/t，主要能耗是高炉和炼焦工序。
铁前系统烧结、炼焦和高炉炼铁是能耗大户，也
是污染环境的大户。
相比之下，废钢经电炉熔炼所生产的粗钢吨钢能
仅就电炉炼钢工序而言，废钢是基本原料，废钢原料需
进行鉴别、分类管理和打包、剪切等预处理。
当前电炉炼钢使用废钢原料的最大问题是金属残留元素
，主要是残留的Ni，Cr，Mo等合金元素和Cu，Sn，Bi， Sd，Pb等有害元素。它们在电炉炼钢过程中尚无有效方 法去除，残留在钢材中造成种种危害，并在废钢循环再 利用过程中不断积累。
电炉炉门多功能吹氧装置 电炉炉壁氧燃助熔及二次燃烧氧枪 电炉炉壁及EBT氧枪 电炉炉顶氧枪 电炉炉壁氧气及碳粉喷吹模块（集束氧枪） 电炉泡沫渣技术 电炉用氧诊断－－电炉用氧模块化控制技术
在吹氧条件下，熔池中 各元素氧化1kg 时所产生的理论热值
电炉用氧模块化控制技术
在电炉采用多种供氧方式以后，如何做到炉内 均衡供氧是非常重要的。 目的：1、控制吨钢耗氧；
耗仅为270kgce/t，而污染的产生及其治理更远 优于高炉/转炉流程。
世界粗钢产量增长情况
世界钢产量预测
电弧炉技术的发展
2 电炉炼钢主体设备介绍
机械设备
炉壳、炉门、出钢槽或偏心炉底出钢、炉盖
，分水冷和耐材
电极夹持器、电极升降装置 炉盖提升旋转机构、炉体旋转或开出 排烟除尘装置 炉顶加料装置
2020年4月29日星期三
1 电炉炼钢工艺的发展历程
1905年第一台5吨工业炼钢电炉建成
（德国人R.Linberg）
1936年德国制造了可炉盖旋转的炼钢电炉 1936年美国建成了当时最大的100吨炼钢电炉 1964年美国碳化物公司(W.E.Schwabe)和西
北钢铁线材公司(C.G>Robinson)提出电炉超高 功率概念(Ultra High Power简称UHP)，电炉 工业开始走向辉煌。开始与转炉竞争。
2、提高金属收得率； 3、解决除尘冷却装置及电极等氧化。 控制方式： 1、结合热平衡及物料平衡； 2、结合原有炉次的供氧曲线； 3、根据冶炼状况，分解不同供氧方式的供氧量； 4、检测冶炼过程炉气成分的变化，调整供氧量。
4 电炉炼钢的原料
传统的电弧炉炼钢是全废钢工艺以冷废钢为主
，配加10％左右的生铁块；
1990年后，电炉炼钢技术取得了重大进展。炼钢
技术的进步主要进步集中在电炉炼钢领域。
世界电炉生产迅速发展动力
社会废钢积累的增长，环境压力。 低生产成本的经济刺激，廉价废钢及廉价电力。 对提高劳动生产率的追求。采用废钢作原料的电
弧炉工艺，流程短，生产率高，全员劳动生产率 高达2700~4000 t /（人·a），几乎是高炉—转 炉流程的3~4倍。
目前采用的对策主要有：①加强废钢管理；②在废钢预
加工过程中挑选或分离；③冶炼过程配加其他铁源，稀 释残留元素的浓度。
其它金属料
冷生铁：配碳、稀释残留元素、渣量增加 直接还原铁：粒状直接还原铁（DRI）和块状热
压块（HBI）
铁水：配加10％的热铁水，带入的物理热约为
25kwh/t-steel，化学热约25kwh/t-steel，（而 氧耗6～7m3/t-steel）
碳化铁(Fe3C)：技术问题，不能大量生产
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
5.1 补 炉
电炉补炉工作量是很大的，补炉的重点是： ①渣线(渣的浸蚀)； ②靠电极(最容易跑钢的地方)；电弧的辐射； 补炉用大铲或喷枪。
高阻抗电弧 利用泡沫渣埋弧操作、提高变
炉
压器水平，降低电极消耗
无功功率静 止式动态补 偿
冶炼过程计 算机自动化 控制
智能电弧炉
消除或减弱电弧炉冶炼冶炼中电 负荷造成的电压波动与谐波对电 网的危害
按冶金模型、热模型进行最佳 配料、电热平衡、最佳控制功 率等计算，实现控制、管理、 决策 利用人工智能，具有三相意识 ，也可进行电弧炉综合控制
炉门人工吹氧 从1根氧管到3根氧管； 炉门吹氧机械手 强化供氧及安全生产； 炉壁氧燃枪(可加二次燃烧) 辅助能量; EBT氧枪 解决偏心炉的冷区及成分均匀； 炉壁氧气碳粉喷吹模块 可伸入式及固定式； 炉壁及烟道的二次燃烧氧枪
利用余热、能量极限利用
电炉供氧示意图
北京科大电炉炼钢用氧 专利技术内容
消除偏弧；减少 对电网冲击
提高功率因数， 减轻对电网干扰
降低闪烁和谐波
合理电气工作点 动态选择、保证 合理供电制度执 行 解决电弧炉供电 三相不平衡问题 ，减少对电网冲 击
普通功率与超高功率电弧炉工作点
配电操作
冶炼阶段根据工艺要求输入的功率是不相同的
，在各个阶段调节输入功率大小，电功率的调 节称为配电操作。
配电操作分：送电、停电、调换电压、调节
电流及电气设备的监护。
配电分手动及自动调节，好的配电制度对缩短
冶炼时间及降低电耗是非常重要的。
供电时间确定
1. C 吨钢电耗，kWh/t 2. W 钢水总重，t 3. P电炉变压器容量，kV.A 4. 变压器利用率， 5. 非通电时间，min
3.2 供 氧
现代电弧炉炼钢使用的其它原料还有：除冷生铁
外，直接还原铁（DRI，HBI）、热铁水、碳化铁 等；
电弧炉炼钢的原料构成对其工艺、装备、指标等
有决定性影响；
不同原料结构下的生产过程是不可比的。或者说
只有原料结构相当的情况下才是可比较的。
废钢
电炉炼钢是一种铁资源回收再利用过程，也是一种处理
污染的环保技术 。
电气设备
变压器 电抗器 短网 隔离开关及高压断路器 电极升降自动调节装置
3 电炉炼钢的能量来源
电能 化学能。包括炉料带来的
物理热及氧化带来的化学热 、外来输入的燃料。
传统电炉总能量平衡
现代电炉总能量平衡(装铁水)
3.1 供 电
供电技术发展
Fra Baidu bibliotek
直流电弧炉 消除炉衬热点问题，减少电极 消耗，搅拌熔池
电炉炼钢的其它优势
我国钢铁行业2010年能耗构成的预测值， 矿石
经高炉/转炉流程而成粗钢的单位能耗高于 600kgce/t，其中氧气转炉炼钢工序能耗仅为
10kgce/t，主要能耗是高炉和炼焦工序。
铁前系统烧结、炼焦和高炉炼铁是能耗大户，也
是污染环境的大户。
相比之下，废钢经电炉熔炼所生产的粗钢吨钢能
仅就电炉炼钢工序而言，废钢是基本原料，废钢原料需
进行鉴别、分类管理和打包、剪切等预处理。
当前电炉炼钢使用废钢原料的最大问题是金属残留元素
，主要是残留的Ni，Cr，Mo等合金元素和Cu，Sn，Bi， Sd，Pb等有害元素。它们在电炉炼钢过程中尚无有效方 法去除，残留在钢材中造成种种危害，并在废钢循环再 利用过程中不断积累。
电炉炉门多功能吹氧装置 电炉炉壁氧燃助熔及二次燃烧氧枪 电炉炉壁及EBT氧枪 电炉炉顶氧枪 电炉炉壁氧气及碳粉喷吹模块（集束氧枪） 电炉泡沫渣技术 电炉用氧诊断－－电炉用氧模块化控制技术
在吹氧条件下，熔池中 各元素氧化1kg 时所产生的理论热值
电炉用氧模块化控制技术
在电炉采用多种供氧方式以后，如何做到炉内 均衡供氧是非常重要的。 目的：1、控制吨钢耗氧；
耗仅为270kgce/t，而污染的产生及其治理更远 优于高炉/转炉流程。
世界粗钢产量增长情况
世界钢产量预测
电弧炉技术的发展
2 电炉炼钢主体设备介绍
机械设备
炉壳、炉门、出钢槽或偏心炉底出钢、炉盖
，分水冷和耐材
电极夹持器、电极升降装置 炉盖提升旋转机构、炉体旋转或开出 排烟除尘装置 炉顶加料装置