《电炉新技术》PPT课件
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《电炉工艺》PPT课件
（1）熔化期的主要任务 将块状的固体炉料快速熔化，并加热到氧化温度； 提前造渣，早期去磷，减少钢液吸气与挥发。
（2）熔化期的操作 合理供电，及时吹氧，提前造渣。
2021/4/24
13
1）炉料熔化过程及供电
装料完毕即可通电熔化。 炉料熔化过程见图4-3，基本可分为四个阶段（期）， 即点弧、穿井、主熔化及熔末升温。
2021/4/24
15
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，但因不断出现塌料现象，电弧燃烧 不稳定。 注意保护炉底：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。供电上采取较大电压、较大电流，以增加穿井的 直径与穿井的速度。
2021/4/24
16
脱磷反应与脱磷条件：
R
2021/4/24
23
——脱磷反应： 2[P]＋5(FeO)＋4(CaO)＝(4CaO·P2O5)＋5[Fe], △H＜0 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。
主熔化期
电极下降至炉底后开始回升时，主熔化期开始。随着炉料不断熔 化，电极渐渐上升，至炉料基本熔化，仅炉坡、渣线附近存在少量炉 料，电弧开始暴露时主熔化期结束.
主熔化期由于电弧埋入炉料中，电弧稳定、热效率高（＞85％）、 传热条件好，故应以最大功率供电，即采用最高电压、最大电流供电。 主熔化期时间占整个熔化期的70％～80％以上。
脱碳反应与脱碳条件如下：
2021/4/24
28
[C]＋[O] =CO↑ , △HCO＝－0.24kcal=－22kJ＜0 分析：该反应是在钢中进行，是放热反应。
（2）熔化期的操作 合理供电，及时吹氧，提前造渣。
2021/4/24
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1）炉料熔化过程及供电
装料完毕即可通电熔化。 炉料熔化过程见图4-3，基本可分为四个阶段（期）， 即点弧、穿井、主熔化及熔末升温。
2021/4/24
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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，但因不断出现塌料现象，电弧燃烧 不稳定。 注意保护炉底：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。供电上采取较大电压、较大电流，以增加穿井的 直径与穿井的速度。
2021/4/24
16
脱磷反应与脱磷条件：
R
2021/4/24
23
——脱磷反应： 2[P]＋5(FeO)＋4(CaO)＝(4CaO·P2O5)＋5[Fe], △H＜0 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。
主熔化期
电极下降至炉底后开始回升时，主熔化期开始。随着炉料不断熔 化，电极渐渐上升，至炉料基本熔化，仅炉坡、渣线附近存在少量炉 料，电弧开始暴露时主熔化期结束.
主熔化期由于电弧埋入炉料中，电弧稳定、热效率高（＞85％）、 传热条件好，故应以最大功率供电，即采用最高电压、最大电流供电。 主熔化期时间占整个熔化期的70％～80％以上。
脱碳反应与脱碳条件如下：
2021/4/24
28
[C]＋[O] =CO↑ , △HCO＝－0.24kcal=－22kJ＜0 分析：该反应是在钢中进行，是放热反应。
7-电炉新技术ppt课件
本指导思想是高效、节能、低消耗。而应 用于UHP电炉的各项技术，如UHP供电，强化吹氧〔含氧-燃助熔）， 水冷炉壁与水冷炉盖，底吹搅拌，长弧泡沫渣，无渣出钢及废钢预热 等都是在这种思想指导下开发出来的。
综合应用这些技术，与计算机控制、管理和炉外精炼相配合，已 经使得电炉的平均冶炼周期达到60min，电耗达到400kWh/t，电极消 耗达到2kg／t的高水平，即“642”，有的看见“531〞的高水平。
Larc Uarc (aa),mm
4〕三相电弧功率不平衡度
KPar c PmP am x eP am nin 1 0% 0 当功率一定时，低电压、大电流，将使三相电弧功率不 平衡度增大，反之减小。（即有关系：KＰ∝I/U）
5〕电抗百分数与功率因数
电抗百分数，即电炉装置电抗的相对值，当x一定时， 低电压，大电流，使X%添加，cosφ降低，反之cosφ提高。
解决的办法有两种： 一是要有足够大的电网，即电炉变压器要与足够大
的电压、短路容量的电网相联，德国规定：
P 网短 8P 0 n4n 8P 0 n
一般认为，若供电电网公共连接点〔PCC〕的短路 容量是变压器额定容量的80倍，就可视为足够大。 二是采取无功补偿装置进行抑制， 如采用晶体管控制的电 抗器〔TCR）。（国家标准GB12326-2000规定， ≤ 35kV时，电压波动限值2%）
2019.9宝钢负责起草的“钢铁工业大气污染物排放标 准”（征求意见稿）：其中就烟尘排放浓度限值，对不同 设备提出不同的要求，意见稿建议：转炉、电炉及精炼炉 烟尘排放浓度限值分为：“现源〞规定35mg／m3 ，“新 源 〞 规 定 20mg ／ m3 ； 美 国 电 炉 〔 铸 造 〕 分 别 为 ： 11.45mg／ m3 ，4.58mg／m3 ；欧盟、英国、德国电炉炼 钢控制水平均在15mg／m3 。
综合应用这些技术，与计算机控制、管理和炉外精炼相配合，已 经使得电炉的平均冶炼周期达到60min，电耗达到400kWh/t，电极消 耗达到2kg／t的高水平，即“642”，有的看见“531〞的高水平。
Larc Uarc (aa),mm
4〕三相电弧功率不平衡度
KPar c PmP am x eP am nin 1 0% 0 当功率一定时，低电压、大电流，将使三相电弧功率不 平衡度增大，反之减小。（即有关系：KＰ∝I/U）
5〕电抗百分数与功率因数
电抗百分数，即电炉装置电抗的相对值，当x一定时， 低电压，大电流，使X%添加，cosφ降低，反之cosφ提高。
解决的办法有两种： 一是要有足够大的电网，即电炉变压器要与足够大
的电压、短路容量的电网相联，德国规定：
P 网短 8P 0 n4n 8P 0 n
一般认为，若供电电网公共连接点〔PCC〕的短路 容量是变压器额定容量的80倍，就可视为足够大。 二是采取无功补偿装置进行抑制， 如采用晶体管控制的电 抗器〔TCR）。（国家标准GB12326-2000规定， ≤ 35kV时，电压波动限值2%）
2019.9宝钢负责起草的“钢铁工业大气污染物排放标 准”（征求意见稿）：其中就烟尘排放浓度限值，对不同 设备提出不同的要求，意见稿建议：转炉、电炉及精炼炉 烟尘排放浓度限值分为：“现源〞规定35mg／m3 ，“新 源 〞 规 定 20mg ／ m3 ； 美 国 电 炉 〔 铸 造 〕 分 别 为 ： 11.45mg／ m3 ，4.58mg／m3 ；欧盟、英国、德国电炉炼 钢控制水平均在15mg／m3 。
《电炉新技术》PPT课件
而超高功率（UHP， Ultra-High Power）反映了电炉发展最
本质、最具代表性的特点，这也表明电气运行一直是电炉发展的原
动力和技术保障。
2）UHP电炉及其主要优点
超高功率，一般指电炉变压器的功率是同吨位普通电炉功率的
2～3倍。 UHP电炉主要优点：
2021/5/30
东北大学/阎立懿
14
就是说现在的计算工具、称量水准及合金加入方式，需要有 一个新的合金计算公式，用电脑实现合金的精确、快速地计算，准 确无误地加入。
为了简单、快速、准确计算合金的加入量，以及为了实现电 炉炼钢过程计算机控制，我们根据元素平衡原理，建立了n元高合 金钢的元素平衡方程，推导出计算n元高合金钢钢中某种合金加入 量的计算公式（推导过程省略）如下：
量——希望快速、准确地加入炉内。
但存在以下问题：
传统方法计算误差大，要求成品钢合金元素规格范围大
成品钢中对元素含量的要求：W18Cr4V的W 17 %～19% ；
1Cr18Ni9Ti的 Cr17 %～19% ……范围大的理由之一就是计算带来
的误差，这包括计算公式与计算工具。传统的计算工具：笔——笔+
ai
gi
Gai bi ci • fi
ci • fi
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aj
• n Gaj bj
j1
cj
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东北大学/阎立懿
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式中 gi ——某种合金的加入量，对于一确定的合金，其合金牌号应优 先选择以高碳的低成本合金，kg；
电炉工艺及设备 PPT
电炉工艺及设备
电炉炼钢
2017年以来，各省市经信委、工信厅纷纷发布钢厂电弧炉产能置换方案，据泰科钢铁小编不完全统计，各个钢 铁企业在淘汰落后电炉产能的同时，将新建46座电炉，炼钢产能达3493万吨。
1
电炉炼钢
1
电炉炼钢
电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子的统称。
➢ 电渣重熔炉 — 利用电阻热 ➢ 感应熔炼炉 — 利用电磁感应 ➢ 电子束炉 — 依靠电子碰撞
一、水冷炉壁和水冷炉盖技术
炉盖
炉壁
7
超高功率电弧炉配套相关技术
一、水冷炉壁和水冷炉盖技术
水冷炉壁和炉盖技术优点：
平均水冷炉壁面积已达到70%，水冷炉盖面积达85%，可使炉壁 和炉盖 寿命分别大于2000炉和4000炉。 耐火材料成本和喷补成本节省50% ～70%。 取消了渣线上部耐火材料的修补作业，降低了操作工人的劳动强度。 减少热停工时间，生产效率提高了8% ～10% 电极消耗降低0.5kg/t，生产成本降低5% ～10%。
八、废钢预热技术
双壳电炉法主要目的
➢ 提高变压器利用率，由70%提高到80%以上。 ➢ 缩短冶炼时间，提高生产率15%-20%。 ➢ 节电40-50kw•h/t。 ➢ 降低电耗和电极消耗
20
超高功率电弧炉配套相关技术
八、废钢预热技术
竖窑式电炉
100%废钢预热
它用废气(1000℃以上)的潜热和化学热， 加上在竖炉底部的氧燃烧嘴预热装在水冷竖 炉内的废钢料柱。与普通的炉子比较，其 氧—燃烧嘴的热效更高。竖炉里至少可装全 炉废钢的40%，剩下的废钢在开始熔化前直 接加入炉内。
17
超高功率电弧炉配套相关技术
八、废钢预热技术
料篮式废钢预热 双壳电炉法 竖窑式电炉 Consteel电炉
电炉炼钢
2017年以来，各省市经信委、工信厅纷纷发布钢厂电弧炉产能置换方案，据泰科钢铁小编不完全统计，各个钢 铁企业在淘汰落后电炉产能的同时，将新建46座电炉，炼钢产能达3493万吨。
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电炉炼钢
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电炉炼钢
电炉是采用电能作为热源进行炼钢的炉子的统称。
➢ 电渣重熔炉 — 利用电阻热 ➢ 感应熔炼炉 — 利用电磁感应 ➢ 电子束炉 — 依靠电子碰撞
一、水冷炉壁和水冷炉盖技术
炉盖
炉壁
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超高功率电弧炉配套相关技术
一、水冷炉壁和水冷炉盖技术
水冷炉壁和炉盖技术优点：
平均水冷炉壁面积已达到70%，水冷炉盖面积达85%，可使炉壁 和炉盖 寿命分别大于2000炉和4000炉。 耐火材料成本和喷补成本节省50% ～70%。 取消了渣线上部耐火材料的修补作业，降低了操作工人的劳动强度。 减少热停工时间，生产效率提高了8% ～10% 电极消耗降低0.5kg/t，生产成本降低5% ～10%。
八、废钢预热技术
双壳电炉法主要目的
➢ 提高变压器利用率，由70%提高到80%以上。 ➢ 缩短冶炼时间，提高生产率15%-20%。 ➢ 节电40-50kw•h/t。 ➢ 降低电耗和电极消耗
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超高功率电弧炉配套相关技术
八、废钢预热技术
竖窑式电炉
100%废钢预热
它用废气(1000℃以上)的潜热和化学热， 加上在竖炉底部的氧燃烧嘴预热装在水冷竖 炉内的废钢料柱。与普通的炉子比较，其 氧—燃烧嘴的热效更高。竖炉里至少可装全 炉废钢的40%，剩下的废钢在开始熔化前直 接加入炉内。
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超高功率电弧炉配套相关技术
八、废钢预热技术
料篮式废钢预热 双壳电炉法 竖窑式电炉 Consteel电炉
电炉的基本知识ppt课件
电炉如何分类？
1、按工作原理对电炉进行的分类 按电能转变热能的方式，电炉可分为电弧炉、 电阻炉和感应炉等。 （1）电弧炉 利用电弧产生的热量加热制品 的装置称为电弧炉。它可以用来熔炼金属、 非金属，生产人造云母单晶及AI2O3空心球等。 （2）电阻炉 电阻炉是以电能为能源，电流 通过电阻体将电能转变为热能，借助辐射、 对流和传导方式，将热量传给制品的装置。 （3）感应炉 感应炉是利用工频、中频或高 频电流，在被加热的导体中产生中产生感应 电流，
电炉如何分类？
2、按操作方式对电炉进行分类 按操作方式可将电炉分为间歇式和连续式电炉。 A 间歇式 其特点是坯体或工件整批装入炉内，经过 升温、恒温及冷却阶段，制品出炉后，另一批坯体再 装入炉中。这类电炉按其工作温度可分为四类： 1）超高温炉：一般炉温高于2000度 2）高温炉：一般炉温为1350~2000度 3）中温炉：一般炉温为950~1350度 4）低温炉：一般炉温低于950度 这种电炉产量较低，要求升温快，炉墙蓄热量小。 常用的炉型有箱式炉、井式炉、台车式电炉各升降式 电炉等
电炉如何分类？
d）电子束加热法 由电子束撞击炉料而产生热 能的加热方法。 e）等离子加热法 电能通过等离子能而转变成 热能的电加热方法。 f）介质加热法 在高频电场作用下，电介质中 由其电荷的位移而产生热能的加热方法。 对于上述6种加热方法，有六大类不同的电炉或 电加热设备，即电弧炉、电阻炉、感应炉、 电子束炉、等离子炉和高频加热设备。
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台车式电阻炉
• 炉壳： • 炉壳的外形为长方形箱型体，为大 型框架结构，设计与制造充分考虑结构 的稳定性。 • 炉壳顶部采用活体联接结构，便于 安装。 • 在炉壳相应的电热元件引出处，设 置有防护罩。
电炉新技术-32页-BPPT课件
综合应用这些技术，与计算机控制、管理和炉外精炼相配合，已 经使得电炉的平均冶炼周期达到60min，电耗达到400kWh/t，电极消 耗达到2kg／t的高水平，即“642”，有的看见“531”的高水平。
直流电弧炉、新式废钢预热及二次燃烧等技术的实施又使电炉技 术水平达到了一个新的高度，进一步缩短了冶炼周期，降低了电耗和 电极消耗，见图5-3，而且闪烁、噪声、耐材消耗都明显得到改善。
24.11.2020
4
2007.9宝钢负责起草的“钢铁工业大气污染物排放标 准”（征求意见稿）：其中就烟尘排放浓度限值，对不同 设备提出不同的要求，意见稿建议：转炉、电炉及精炼炉 烟尘排放浓度限值分为：“现源”规定35mg／m3 ，“新 源”规定20mg／m3 ；美国电炉（铸造）分别为：11.45mg ／ m3 ，4.58mg／m3 ；欧盟、英国、德国电炉炼钢控制水 平均在15mg／m3 。
途径二是治本的办法，它使电炉对电网和自身影响的 各种量值大部分就地消除了，故其使用范围越来越大，前 途广阔。
24.11.2020
9
2）高次谐波（或谐波电流） 由于电弧电阻的非线性特性等原因，使得电弧电流波 形产生严重畸变，除基波电流外，还包含各高次谐波。 谐波电流注入电网，将危害共网电气设备的正常运行， 如使发电机过热，使仪器、仪表、电器误操作等。 抑制的措施是：采取并联谐波滤波器，即采取Ｌ、Ｃ 串联电路。 实际上，电网公害的抑制常采取闪烁、谐波综合抑制， 即静止式动态无功补偿装置——SVC装置，见图5-2。但 SVC装置价格很贵，使得电炉投资成本大为提高。
24.11.2020
10
图5-2 静止式动态无功补偿装置
24.11.2020
11
5.1.4 超高功Байду номын сангаас电炉技术效果
直流电弧炉、新式废钢预热及二次燃烧等技术的实施又使电炉技 术水平达到了一个新的高度，进一步缩短了冶炼周期，降低了电耗和 电极消耗，见图5-3，而且闪烁、噪声、耐材消耗都明显得到改善。
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2007.9宝钢负责起草的“钢铁工业大气污染物排放标 准”（征求意见稿）：其中就烟尘排放浓度限值，对不同 设备提出不同的要求，意见稿建议：转炉、电炉及精炼炉 烟尘排放浓度限值分为：“现源”规定35mg／m3 ，“新 源”规定20mg／m3 ；美国电炉（铸造）分别为：11.45mg ／ m3 ，4.58mg／m3 ；欧盟、英国、德国电炉炼钢控制水 平均在15mg／m3 。
途径二是治本的办法，它使电炉对电网和自身影响的 各种量值大部分就地消除了，故其使用范围越来越大，前 途广阔。
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2）高次谐波（或谐波电流） 由于电弧电阻的非线性特性等原因，使得电弧电流波 形产生严重畸变，除基波电流外，还包含各高次谐波。 谐波电流注入电网，将危害共网电气设备的正常运行， 如使发电机过热，使仪器、仪表、电器误操作等。 抑制的措施是：采取并联谐波滤波器，即采取Ｌ、Ｃ 串联电路。 实际上，电网公害的抑制常采取闪烁、谐波综合抑制， 即静止式动态无功补偿装置——SVC装置，见图5-2。但 SVC装置价格很贵，使得电炉投资成本大为提高。
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图5-2 静止式动态无功补偿装置
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5.1.4 超高功Байду номын сангаас电炉技术效果
电炉新技术基础讲座
7.75
2．电弧炉炼钢的主要技术特点 ．
• 2．1 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 传统的电弧炉炼钢是全废钢工艺以冷废钢为主，配加10％ 10 生铁块； 生铁块； • 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 现代电弧炉炼钢使用的其它原料还有：除冷生铁外， （DRI，HBI）、热铁水、碳化铁等。 DRI，HBI）、热铁水、碳化铁等。 ）、热铁水 • 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； 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； 当的情况下才是可比较的； 当的情况下才是可比较的； • 可比的公认基准是上述全废钢（或基于全废钢）工艺。 可比的公认基准是上述全废钢（或基于全废钢）工艺。
其它金属料
• 冷生铁：配碳、稀释残留元素、渣量增加 配碳、稀释残留元素、 • 直接还原铁：粒状直接还原铁（DRI）和块状热压块（HBI） 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， 10％ 25kwh/t铁水：配加10 的热铁水，带入的物理热约为25kwh/t steel，
短 网 、 横 臂 吹 氧 +碳 辅 助 能 量 氧 燃 烧 嘴 化 学 能 二 次 燃 烧 废 钢 预 热 竖 炉 -电 弧 炉 Consteel 二 次 冶 金 在 线 化 无 渣 出 钢 智 能 控 制
水 冷 炉 壁 、 炉 盖 装 料 机 械 化 缩 短 非 通 电 时 间 改 善 原 料 结 构 科 学 管 理 过 程 计 算 机 双 炉 壳 操 作 准 连 续 化 操 作
化学热约25kwh/t-steel，（而氧耗6 /t-steel） 化学热约25kwh/t-steel，（而氧耗6～7m3/t-steel） 25kwh/t ，（而氧耗
2．电弧炉炼钢的主要技术特点 ．
• 2．1 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 传统的电弧炉炼钢是全废钢工艺以冷废钢为主，配加10％ 10 生铁块； 生铁块； • 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 现代电弧炉炼钢使用的其它原料还有：除冷生铁外， （DRI，HBI）、热铁水、碳化铁等。 DRI，HBI）、热铁水、碳化铁等。 ）、热铁水 • 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； 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； 当的情况下才是可比较的； 当的情况下才是可比较的； • 可比的公认基准是上述全废钢（或基于全废钢）工艺。 可比的公认基准是上述全废钢（或基于全废钢）工艺。
其它金属料
• 冷生铁：配碳、稀释残留元素、渣量增加 配碳、稀释残留元素、 • 直接还原铁：粒状直接还原铁（DRI）和块状热压块（HBI） 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， 10％ 25kwh/t铁水：配加10 的热铁水，带入的物理热约为25kwh/t steel，
短 网 、 横 臂 吹 氧 +碳 辅 助 能 量 氧 燃 烧 嘴 化 学 能 二 次 燃 烧 废 钢 预 热 竖 炉 -电 弧 炉 Consteel 二 次 冶 金 在 线 化 无 渣 出 钢 智 能 控 制
水 冷 炉 壁 、 炉 盖 装 料 机 械 化 缩 短 非 通 电 时 间 改 善 原 料 结 构 科 学 管 理 过 程 计 算 机 双 炉 壳 操 作 准 连 续 化 操 作
化学热约25kwh/t-steel，（而氧耗6 /t-steel） 化学热约25kwh/t-steel，（而氧耗6～7m3/t-steel） 25kwh/t ，（而氧耗
现代电炉炼钢技术2021推荐ppt
11.4.1.3 UHP电炉的技术特征 A 高功率水平 功率水平是UHP电炉的主要技术特征，它表示每吨钢占有的变压器额定容量，即
并以此来区分普通功率(RP)、高功率(HP)和超高功率(UHP)。 在UHP电炉发展过程，曾出现过许多分类方法，目前许多国家均采用功率水平表 示方法。1981年，国际钢铁协会(IISI)在巴西会议上，提出了具体的分类方法 ，见表11—8。
现代电炉炼钢技术
11.4.1 超高功率电炉的发展及其特征 11.4.2 超高功率电炉相关技术 11.4.3 废钢预热节能技术 11.4.4 直流电弧炉技术 11.4.5 高阻抗电弧炉
11.4.1 超高功率电炉的发展及其特征
11.4.1.1 “超高功率”概念 超高功率电炉这一概念是1964年由美国联合碳化构公司的．Schwabe与西 北钢线材公司的两个人提出的，并且首先在美国的135t电炉上进行了提高变压 器功率、增加导线截面等一系列改造，目的是利用废钢原料，提高生产率，发展 电炉炼钢。超高功率简称“UHP”(Ultra High Power)。由于其经济效果显 著，使得西方主要产钢国，如前联邦德国、英国、意大利及瑞典等纷纷上UHP电 炉。20世纪70年代，全世界都大力发展UHP电炉，几乎不再建普通功率电炉。 在实践过程中，UHP电炉技术得到不断完善和发展。尤其是UHP电炉与炉外 精炼、连铸相配合显示出高功率、高效率的优越性，给电炉炼钢带来勃勃生机。 从此电炉结束了仅仅冶炼特殊钢的使命，成为一个高速熔化金属的容器。
而冶炼周期即冶炼时间为：
分析以上三式可知提高变压器利用率、缩短冶炼时间的措施，即： （1）减少非通电时间，如缩短补炉、装料、出钢以及过程热停工时间，均能提高Tu ，缩短冶炼时间、提高生产率； （2）减少低功率的精炼期时间，如缩短或取消还原期。采取炉外精炼，缩短冶炼时 间，提高功率利用率C2、充分发挥变压器的能力； （3）减少通电时间，提高功率水平Pn/G,提高C2以及降低电耗．均能够缩短冶炼时 间，提高生产率。 UHP电炉要求Tu与C2均大于，把电炉真正作为高速熔器。
并以此来区分普通功率(RP)、高功率(HP)和超高功率(UHP)。 在UHP电炉发展过程，曾出现过许多分类方法，目前许多国家均采用功率水平表 示方法。1981年，国际钢铁协会(IISI)在巴西会议上，提出了具体的分类方法 ，见表11—8。
现代电炉炼钢技术
11.4.1 超高功率电炉的发展及其特征 11.4.2 超高功率电炉相关技术 11.4.3 废钢预热节能技术 11.4.4 直流电弧炉技术 11.4.5 高阻抗电弧炉
11.4.1 超高功率电炉的发展及其特征
11.4.1.1 “超高功率”概念 超高功率电炉这一概念是1964年由美国联合碳化构公司的．Schwabe与西 北钢线材公司的两个人提出的，并且首先在美国的135t电炉上进行了提高变压 器功率、增加导线截面等一系列改造，目的是利用废钢原料，提高生产率，发展 电炉炼钢。超高功率简称“UHP”(Ultra High Power)。由于其经济效果显 著，使得西方主要产钢国，如前联邦德国、英国、意大利及瑞典等纷纷上UHP电 炉。20世纪70年代，全世界都大力发展UHP电炉，几乎不再建普通功率电炉。 在实践过程中，UHP电炉技术得到不断完善和发展。尤其是UHP电炉与炉外 精炼、连铸相配合显示出高功率、高效率的优越性，给电炉炼钢带来勃勃生机。 从此电炉结束了仅仅冶炼特殊钢的使命，成为一个高速熔化金属的容器。
而冶炼周期即冶炼时间为：
分析以上三式可知提高变压器利用率、缩短冶炼时间的措施，即： （1）减少非通电时间，如缩短补炉、装料、出钢以及过程热停工时间，均能提高Tu ，缩短冶炼时间、提高生产率； （2）减少低功率的精炼期时间，如缩短或取消还原期。采取炉外精炼，缩短冶炼时 间，提高功率利用率C2、充分发挥变压器的能力； （3）减少通电时间，提高功率水平Pn/G,提高C2以及降低电耗．均能够缩短冶炼时 间，提高生产率。 UHP电炉要求Tu与C2均大于，把电炉真正作为高速熔器。
电炉新技术BD.ppt
作，使得长弧供电成为可能，长弧供电有许多优点。
但高电压长弧供电使功率因数大幅度提高，将使短 路冲击电流大为增加，也将导致电弧不稳定，输入功率 降低。（高功率因数电弧不稳定见图5-27）
为了改善此种状况，采取提高电炉装置的电抗，以 便适合长弧供电。
X % x xI sin
ZU
Id
2020/1/14
二十世纪80年代，一些工业发达的国家纷纷开发直流电弧炉，并 获得了显著的进展。
由于直流电弧炉突出优点，在国内外发展很快，到2000年，全世 界已经投产的50吨以上的直流电弧炉达到100多台。
2020/1/14
东北大学/阎立懿
6
2）直流电弧炉设备
工作原理：直流电弧炉是将三相交流电经晶闸管整 流变成单相直流电，在炉底电极（阳极）和石墨电极 （阴极）之间的金属炉料上产生电弧进行冶炼。
安全性 漏钢可能性
无
无
无
无
搅拌
砌筑与 维修
熔池搅拌 复杂程度 维修难易 电极更换
较好 简单
易 容易
较好 复杂
难 较易
较好 复杂
难 较易
最好 简单
易 较易
寿命
最高寿命 2760/炉
2000/炉
1200/炉
4000/炉
炉底电极
成本
费 用 维修费用
2020/1/14
适中
适中
适中
<0.3 $/t 0.15-0.20$/t 0.25 $/t
去，在保证电弧功率不变情况下实现长弧。 电流大幅度减少，使得电耗、电极消耗降低；短路电流大幅度降低，
减少电动应力，提高设备寿命。 电流波动由A组的0.3913减少至D组的0.1939，电流波动减少了50%，
但高电压长弧供电使功率因数大幅度提高，将使短 路冲击电流大为增加，也将导致电弧不稳定，输入功率 降低。（高功率因数电弧不稳定见图5-27）
为了改善此种状况，采取提高电炉装置的电抗，以 便适合长弧供电。
X % x xI sin
ZU
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2020/1/14
二十世纪80年代，一些工业发达的国家纷纷开发直流电弧炉，并 获得了显著的进展。
由于直流电弧炉突出优点，在国内外发展很快，到2000年，全世 界已经投产的50吨以上的直流电弧炉达到100多台。
2020/1/14
东北大学/阎立懿
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2）直流电弧炉设备
工作原理：直流电弧炉是将三相交流电经晶闸管整 流变成单相直流电，在炉底电极（阳极）和石墨电极 （阴极）之间的金属炉料上产生电弧进行冶炼。
安全性 漏钢可能性
无
无
无
无
搅拌
砌筑与 维修
熔池搅拌 复杂程度 维修难易 电极更换
较好 简单
易 容易
较好 复杂
难 较易
较好 复杂
难 较易
最好 简单
易 较易
寿命
最高寿命 2760/炉
2000/炉
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炉底电极
成本
费 用 维修费用
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适中
适中
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<0.3 $/t 0.15-0.20$/t 0.25 $/t
去，在保证电弧功率不变情况下实现长弧。 电流大幅度减少，使得电耗、电极消耗降低；短路电流大幅度降低，
减少电动应力，提高设备寿命。 电流波动由A组的0.3913减少至D组的0.1939，电流波动减少了50%，
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传统的计算合金的公式有：
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低合金钢（含单元低合金）（E＜3%）与单元高合金（E＞4%）
加入计算公式分别为：
g G(a b) fc如下： 传统：电炉中进行：熔化——氧化（脱磷、脱碳及去气、
去夹杂）——还原（脱氧、脱硫、合金化）——出钢
现代：电炉中进行：熔、氧化（脱磷、脱碳及去气、去夹 杂） ——出钢（预合金化）； 炉外精炼中进行：还原（脱氧、脱硫、合金微调） 现代电炉工艺特点：精心准备，快速熔化、升温，提 早脱磷，快速去碳，无渣出钢，实现高效、节能。
个阶段的操作。
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电炉传统老三期冶炼工艺操作集熔化、精炼和合金化 于一炉，包括熔化期、氧化期和还原期，在炉内既要完成 废钢的熔化，钢液的升温，钢液的脱磷、脱碳、去气、去 除夹杂物，又要进行钢液的脱氧、脱硫，以及温度、成分 的调整。
因而，冶炼周期很长、设备利用率低、钢质量低，以 及限制某些钢种的生产，必须改革！
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4.4 钢液的合金化
炼钢过程中调整钢液合金成分的操作称为合金化，它 包括电炉过程钢液的合金化及精炼过程后期钢液的合金成 分微调。
传统电炉冶炼工艺的合金化一般是在氧化末、还原初 进行预合金化，在还原末、出钢前或出钢过程进行合金成 分微调。
而现代电炉冶炼工艺合金化一般是在出钢过程中在钢 包内完成，出钢时钢包中合金化为预合金化，精确的合金 成分调整最终是在精炼炉内完成的。
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现代电炉工艺操作要点：
1）快速熔化与升温操作 快速熔化和升温是现代电炉最重要的功能，将预热 好的第一篮废钢加入炉内后，这一过程即开始进行。 为了快速熔化和升温，现代电炉以最大可能的功率 供电，采用氧-燃烧咀助熔、强化吹氧去碳、底吹气体搅 拌及泡沫渣埋弧操作技术。
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2）脱磷操作
现代电炉要求尽可能把脱磷，甚至少部分脱碳提前到熔化期进行。 脱磷三要素：炉渣氧化性、炉渣碱度、温度。 采取的主要工艺操作如下： 强化吹氧和氧-燃助熔，提高初渣的氧化性； 提前造成氧化性强、碱度高的泡沫渣，并充分利用熔化期温度较低的 有利条件，提高炉渣脱磷的能力； 及时放掉磷含量高的初渣，并补充新渣，防止温度升高后和出钢时下 渣回磷； 采用无渣（或少渣）出钢技术，严格控制下渣量，把出钢后磷降至最 低，以防止回磷。
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4.3 现代电炉炼钢冶炼工艺
现代电炉冶炼已从过去包括熔化、氧化、还原精炼、 温度、成分控制的炼钢设备，变成仅保留熔化、升温和必 要精炼功能（脱磷、脱碳）的化钢设备。而其余的任务都 移至钢包中进行。
从提高生产率和降低消耗方面考虑，要求电炉具有最 短的熔化时间和最快的升温速度以及最少的辅助时间，以 期达到最佳经济效益。
但存在以下问题： 传统方法计算误差大，要求成品钢合金元素规格范围大
成品钢中对元素含量的要求：W18Cr4V的W 17 %～19% ； 1Cr18Ni9Ti的 Cr17 %～19% ……范围大的理由之一就是计算带来的 误差，这包括计算公式与计算工具。传统的计算工具：笔——笔+算 盘——笔+计算尺——计算器；
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；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。
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2）合金加入量
化学成分对钢质量和性能影响很大，现场是根据冶炼钢种、炉内 钢水量、炉内成分、合金成分及合金收得率等进行计算合金加入量— —希望快速、准确地加入炉内。
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B）比重大的加强搅拌原则 熔点高的、比重大的铁合金，加入后应加强搅拌。如钨铁的密度 大、熔点高，沉于炉底，其块度应小些。 C）便宜的先加原则 在许可的条件下，优先使用便宜的高碳铁合金，然后再考虑使用 中碳铁合金、低碳铁合金或微碳铁合金。 D）贵重的控制下限原则 贵重的铁合金应尽量控制在中下限，以降低钢的成本。如冶炼 W18Cr4V时（W17%～19%），每少加1%的W，可节约15kg/t钨铁。
冶金学—炼钢篇
电炉炼钢及炉外精炼
阎立懿
东北大学钢铁冶金研究所
2008年10月29～11月24日沈阳
（No6）
主要内容
电炉炼钢及其发展 电炉炼钢设备及其电热特性 电炉炼钢原料及冶炼工艺 电炉新技术、新工艺 炉外处理 中国钢铁与大型电炉现状
12.09.2020
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上次介绍第四章的内容
传统氧化法冶炼工艺，过程包括六个阶段、三个期…… 复习电炉炼钢基本原理中“四脱二去”。 介绍电炉传统冶炼工艺熔化期、氧化期、还原期及等六
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3）脱碳操作
现代电炉进入氧化期只进行碳的控制。 电炉是通过高配碳，利用吹氧脱碳这一手段，来达到加速反应、 去除气体和夹杂的目的。 现代电炉采用炉门氧枪、炉壁烧咀等强化吹氧去碳。 脱碳反应的作用如下： 熔化期吹氧助熔时，碳先于铁氧化，减少了铁的烧损； 渗碳作用可使废钢熔点降低，加速熔化； 碳-氧反应造成熔池搅动，促进了渣-钢反应，有利于早期脱磷； 在精炼升温期，活跃的碳-氧反应，扩大了渣-钢界面，有利于进一步 脱磷，有利于钢液成分、温度均匀化和气体、夹杂物上浮； 泡沫渣的形成，提高传热效率，加速升温过程。
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4.4.1 合金化操作
主要指合金加入时间、加入数量及加入方式。 1）合金加入时间 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。 合金化操作具体原则如下： A）易氧化的元素后加原则 不易氧化的元素，可在装料时、氧化期或还原期加入，如Ni、Co、 Mo、W等； 较易氧化的元素，一般在还原初期加入，如P、Cr、Mn等； 容易氧化的元素一般在还原末期加入，即在钢液和炉渣脱氧良好的情 况下加入，如V、Nb、Si、Ti、Al、B、稀土元素（La、Ce等）。 为提高易氧化元素的收得率，许多工厂在出钢过程中加入稀土元 素、钛铁等，有时稀土元素还在浇注的过程中加入。
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低合金钢（含单元低合金）（E＜3%）与单元高合金（E＞4%）
加入计算公式分别为：
g G(a b) fc如下： 传统：电炉中进行：熔化——氧化（脱磷、脱碳及去气、
去夹杂）——还原（脱氧、脱硫、合金化）——出钢
现代：电炉中进行：熔、氧化（脱磷、脱碳及去气、去夹 杂） ——出钢（预合金化）； 炉外精炼中进行：还原（脱氧、脱硫、合金微调） 现代电炉工艺特点：精心准备，快速熔化、升温，提 早脱磷，快速去碳，无渣出钢，实现高效、节能。
个阶段的操作。
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电炉传统老三期冶炼工艺操作集熔化、精炼和合金化 于一炉，包括熔化期、氧化期和还原期，在炉内既要完成 废钢的熔化，钢液的升温，钢液的脱磷、脱碳、去气、去 除夹杂物，又要进行钢液的脱氧、脱硫，以及温度、成分 的调整。
因而，冶炼周期很长、设备利用率低、钢质量低，以 及限制某些钢种的生产，必须改革！
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4.4 钢液的合金化
炼钢过程中调整钢液合金成分的操作称为合金化，它 包括电炉过程钢液的合金化及精炼过程后期钢液的合金成 分微调。
传统电炉冶炼工艺的合金化一般是在氧化末、还原初 进行预合金化，在还原末、出钢前或出钢过程进行合金成 分微调。
而现代电炉冶炼工艺合金化一般是在出钢过程中在钢 包内完成，出钢时钢包中合金化为预合金化，精确的合金 成分调整最终是在精炼炉内完成的。
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现代电炉工艺操作要点：
1）快速熔化与升温操作 快速熔化和升温是现代电炉最重要的功能，将预热 好的第一篮废钢加入炉内后，这一过程即开始进行。 为了快速熔化和升温，现代电炉以最大可能的功率 供电，采用氧-燃烧咀助熔、强化吹氧去碳、底吹气体搅 拌及泡沫渣埋弧操作技术。
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2）脱磷操作
现代电炉要求尽可能把脱磷，甚至少部分脱碳提前到熔化期进行。 脱磷三要素：炉渣氧化性、炉渣碱度、温度。 采取的主要工艺操作如下： 强化吹氧和氧-燃助熔，提高初渣的氧化性； 提前造成氧化性强、碱度高的泡沫渣，并充分利用熔化期温度较低的 有利条件，提高炉渣脱磷的能力； 及时放掉磷含量高的初渣，并补充新渣，防止温度升高后和出钢时下 渣回磷； 采用无渣（或少渣）出钢技术，严格控制下渣量，把出钢后磷降至最 低，以防止回磷。
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4.3 现代电炉炼钢冶炼工艺
现代电炉冶炼已从过去包括熔化、氧化、还原精炼、 温度、成分控制的炼钢设备，变成仅保留熔化、升温和必 要精炼功能（脱磷、脱碳）的化钢设备。而其余的任务都 移至钢包中进行。
从提高生产率和降低消耗方面考虑，要求电炉具有最 短的熔化时间和最快的升温速度以及最少的辅助时间，以 期达到最佳经济效益。
但存在以下问题： 传统方法计算误差大，要求成品钢合金元素规格范围大
成品钢中对元素含量的要求：W18Cr4V的W 17 %～19% ； 1Cr18Ni9Ti的 Cr17 %～19% ……范围大的理由之一就是计算带来的 误差，这包括计算公式与计算工具。传统的计算工具：笔——笔+算 盘——笔+计算尺——计算器；
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；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。
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2）合金加入量
化学成分对钢质量和性能影响很大，现场是根据冶炼钢种、炉内 钢水量、炉内成分、合金成分及合金收得率等进行计算合金加入量— —希望快速、准确地加入炉内。
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B）比重大的加强搅拌原则 熔点高的、比重大的铁合金，加入后应加强搅拌。如钨铁的密度 大、熔点高，沉于炉底，其块度应小些。 C）便宜的先加原则 在许可的条件下，优先使用便宜的高碳铁合金，然后再考虑使用 中碳铁合金、低碳铁合金或微碳铁合金。 D）贵重的控制下限原则 贵重的铁合金应尽量控制在中下限，以降低钢的成本。如冶炼 W18Cr4V时（W17%～19%），每少加1%的W，可节约15kg/t钨铁。
冶金学—炼钢篇
电炉炼钢及炉外精炼
阎立懿
东北大学钢铁冶金研究所
2008年10月29～11月24日沈阳
（No6）
主要内容
电炉炼钢及其发展 电炉炼钢设备及其电热特性 电炉炼钢原料及冶炼工艺 电炉新技术、新工艺 炉外处理 中国钢铁与大型电炉现状
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上次介绍第四章的内容
传统氧化法冶炼工艺，过程包括六个阶段、三个期…… 复习电炉炼钢基本原理中“四脱二去”。 介绍电炉传统冶炼工艺熔化期、氧化期、还原期及等六
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3）脱碳操作
现代电炉进入氧化期只进行碳的控制。 电炉是通过高配碳，利用吹氧脱碳这一手段，来达到加速反应、 去除气体和夹杂的目的。 现代电炉采用炉门氧枪、炉壁烧咀等强化吹氧去碳。 脱碳反应的作用如下： 熔化期吹氧助熔时，碳先于铁氧化，减少了铁的烧损； 渗碳作用可使废钢熔点降低，加速熔化； 碳-氧反应造成熔池搅动，促进了渣-钢反应，有利于早期脱磷； 在精炼升温期，活跃的碳-氧反应，扩大了渣-钢界面，有利于进一步 脱磷，有利于钢液成分、温度均匀化和气体、夹杂物上浮； 泡沫渣的形成，提高传热效率，加速升温过程。
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4.4.1 合金化操作
主要指合金加入时间、加入数量及加入方式。 1）合金加入时间 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。 合金化操作具体原则如下： A）易氧化的元素后加原则 不易氧化的元素，可在装料时、氧化期或还原期加入，如Ni、Co、 Mo、W等； 较易氧化的元素，一般在还原初期加入，如P、Cr、Mn等； 容易氧化的元素一般在还原末期加入，即在钢液和炉渣脱氧良好的情 况下加入，如V、Nb、Si、Ti、Al、B、稀土元素（La、Ce等）。 为提高易氧化元素的收得率，许多工厂在出钢过程中加入稀土元 素、钛铁等，有时稀土元素还在浇注的过程中加入。