电弧炉炼钢
电弧炉炼钢
5、还原期
1） 主要任务 （1） 脱氧 硫
（2） 最终调整成分满足要求 （3 ）调整钢液温度 正常浇注
2）造渣 白渣：石灰、氟石、碳粉 电石渣：石灰、氟石、碳粉 （高温下，石灰、碳合成电石） M+FeO—MO+Fe （脱氧） CaO+FeS—CaS+FeO （脱硫）
6、出钢
二、炼钢过程的物理化学分析
4、氧化期
1）任务 （1）脱磷、脱碳 Fe2P+FeO+CaO—(CaO)4P2O5+Fe （2 ）除气： 氮 氢 （3）去除钢液中夹杂物 2）氧化方法（1）矿石氧化法 平稳、易控制，过程长、耗电多。 （2）氧气氧化法 过程短、耗电少，不易控制。 （3）矿石氧气结合氧化法 3）操作原则 1先磷后碳 2温度：先低后高 3 造渣：先多后少 4 供料，先矿石后吹氧
二、直流电弧炉的优点
1）电弧稳定性强 交流点-熄100次/秒 2）电极消耗少 直流1.4g/kwh，交流6g/kwh 3）噪声污染小 4）电能消耗低 低3-5% 5）电弧较长 有利减少钢液增碳 6）能产生电磁搅拌作用，使化学成分和温度均匀
电炉新技术、新工艺
超高功率电弧炉
超高功率电弧炉的主要机械设备包括炉体（上、下炉壳和炉盖）、门 形架、电极升降系统、炉体倾动系统、电极夹持机构、EBT出钢机构、 炉顶加料系统、液压系统等部分。
直流电弧炉炼钢
一、直流电弧炉炼钢的工作原理
大整流器 国外 已达75吨、 国内 15吨 两根电极 平放，对放
电弧炉炼钢工安全操作规程（三篇）
电弧炉炼钢工安全操作规程第一章总则第一条为了保障电弧炉炼钢过程中工人的生命安全和身体健康，规范操作流程，防止事故的发生，制定本安全操作规程。
第二条本规程适用于电弧炉炼钢工的操作人员。
第三条电弧炉炼钢工应具备熟悉电弧炉炼钢工艺和操作流程，并且具备相关的安全知识和操作技能。
第四条电弧炉炼钢工应遵守国家相关法律法规和企业制度，遵循安全原则，严格执行本规程。
第五条电弧炉炼钢工作人员应定期接受安全培训和考核，提高自身的安全意识和技能水平。
第二章作业准备第六条所有的电弧炉炼钢作业前，需要经过作业前的准备工作。
第七条电弧炉炼钢作业前，作业人员应检查炉膛是否清洁，各项设备是否正常运行。
第八条作业人员应戴上防护用具，如防护眼镜、耳塞、防护手套等。
第九条作业人员应检查电弧炉门是否密封，电缆是否完好，并确保安全。
第十条作业人员应熟悉电弧炉的熔炼过程和操作流程，了解各个设备的工作原理和操作方法。
第三章作业操作第十一条作业人员应按照规定的操作流程进行作业，不得擅自改变操作方式和参数。
第十二条作业时应保持机器设备的良好状态，如发现设备有异常情况，应及时报告，并在专业人员的指导下进行处理。
第十三条作业人员应仔细观察电弧炉的工作状态，发现异常情况应及时处理，确保安全。
第十四条作业人员应注意炉内的温度和气体情况，避免炉内温度过高或者产生有害气体。
第十五条作业人员应关注周围环境的安全状况，防止火灾和爆炸事故的发生。
第十六条作业期间，不得使用手机等与工作无关的设备，以免分神造成事故。
第四章事故应急处理第十七条电弧炉炼钢工作中如发生事故，应立即停止作业，保护好自己和他人的安全。
第十八条在事故发生后，应及时向上级报告，寻求专业的帮助和指导。
第十九条在事故处理过程中，应按照安全流程，采取安全措施，不能擅自行动。
第二十条在事故处理过程中，应优先保护好被困人员的生命安全，然后进行其他救援措施。
第二十一条在事故发生后，应及时进行事故原因的调查，找出事故的根本原因，做好事故的记载并加以总结。
电弧炉炼钢技术经济指标分析讲解
电弧炉炼钢技术经济指标分析讲解首先，炼钢成本是电弧炉炼钢技术经济指标分析的关键。
炼钢成本包括原料成本、能源成本、劳动力成本和设备维护成本等。
相对于传统炼钢方法，电弧炉炼钢所需的能源成本较低，因为电能价格相对较低且电弧炉能够高效利用电能。
同时，电弧炉炼钢还可以利用废钢等作为原料，降低原料成本。
此外，电弧炉炼钢不需要使用高炉等设备，也减少了设备维护成本。
其次，炼钢效率也是电弧炉炼钢技术经济指标分析的重要内容。
炼钢效率是指单位时间内炼制的钢材重量。
电弧炉炼钢技术在适当的工艺条件下，可以实现高温、高速的钢水冶炼过程，提高炼钢效率。
同时，电弧炉炼钢过程中还可以进行加料、排渣、转炉氧气喷吹等操作，进一步提高炼钢效率。
再次，产品品质也是电弧炉炼钢技术经济指标分析的内容之一、电弧炉炼钢可以根据生产需要调整炉温、气氛等工艺参数，控制钢水成分、温度和气体含量，保证钢材质量。
同时，电弧炉炼钢还可以进行精炼处理，减少杂质含量，提高产品品质。
最后，环境效益也是电弧炉炼钢技术经济指标分析关注的方面。
相对于传统高炉炼钢方法，电弧炉炼钢不需要使用焦炭等高污染物质，减少了大气污染物的排放。
此外，电力工业可以采用清洁能源如风电、太阳能等供应电能，进一步降低电弧炉炼钢过程对环境的影响。
综上所述，电弧炉炼钢技术经济指标分析涉及到炼钢成本、炼钢效率、产品品质和环境效益等方面。
通过对这些指标的分析，可以评估电弧炉炼钢技术的经济效益和可行性。
同时，还可以为相关产业政策的制定和产业发展的决策提供参考依据。
电弧炉炼钢
电弧炉炼钢【本章学习要点】本章学习电炉炼钢的配料计算，装料方法及操作，电炉熔化期、氧化期、还原期的任务及其操作，出钢操作等。
电炉炼钢，主要是指电弧炉炼钢，是目前国内外生产特殊钢的主要方法。
目前，世界上90%以上的电炉钢是电弧炉生产的，还有少量电炉钢是由感应炉、电渣炉等生产的。
通常所说的电弧炉，是指碱性电弧炉。
电弧炉主要是利用电极与炉料之间放电产生电弧发出的热量来炼钢。
其优点是：（1）热效率高，废气带走的热量相对较少，其热效率可达65%以上。
（2）温度高，电弧区温度高达3000℃以上，可以快速熔化各种炉料。
（3）温度容易调整和控制，可以满足冶炼不同钢种的要求。
（4）炉内气氛可以控制，可去磷、硫，还可脱氧。
（5）设备简单，占地少，投资省。
第一节冶炼方法的分类根据炉料的入炉状态分，有热装和冷装两种。
热装没有熔化期，冶炼时间短，生产率高，但需转炉或其他形式的混铁炉配合；冷装主要使用固体钢铁料或海绵铁等。
根据冶炼过程中的造渣次数分，有单渣法和双渣法。
根据冶炼过程中用氧与不用氧来分，有氧化法和不氧化法。
氧化法多采用双渣冶炼，但也有采用单渣冶炼的，如电炉钢的快速冶炼，而不氧化法均采用单渣冶炼。
此外，还有返回吹氧法。
根据氧化期供氧方式的不同，有矿石氧化法、氧气氧化法和矿、氧综合氧化法及氩氧混吹法。
冶炼方法的确定主要取决于炉料的组成以及对成品钢的质量要求，下面我们扼要介绍几种冶炼方法：(1)氧化法。
氧化法冶炼的特点是有氧化期，在冶炼过程中采用氧化剂用来氧化钢液中的Si、Mn、P等超规格的元素及其他杂质。
因此，该法虽是采用粗料却能冶炼出高级优质钢，所以应用极为广泛。
缺点是冶炼时间长，易氧化元素烧损大。
(2)不氧化法。
不氧化法冶炼的特点是没有氧化期，一般全用精料，如本钢种或类似本钢种返回废钢以及软钢等，要求磷及其他杂质含量越低越好，配入的合金元素含量应进入或接近于成品钢规格的中限或下限。
不氧化法冶炼可回收大量贵重合金元素和缩短冶炼时间。
电弧炉炼钢
电弧炉炼钢1. 简介电弧炉炼钢是一种在电弧能量的作用下将废钢或者生铁炼制成钢的方法。
相对于传统的炼钢方法，电弧炉炼钢有着更高的灵活性和效率，成为现代钢铁行业中的重要工艺。
2. 炼钢工艺电弧炉炼钢的基本工艺如下：1.物料准备：选择适合的废钢或者生铁作为原料，通常这些原料已经经过预处理，去除了杂质和杂质。
2.炉料装入：将准备好的炉料装入电弧炉。
3.炉顶封闭：封闭电弧炉顶，确保炉内的温度不会外泄。
4.电弧点火：通过电极在炉料上方产生电弧，产生高温并使炉料融化。
5.炼炉过程：炉料在高温下逐渐融化，并通过冶炼炉底部的出渣口排出产生的渣滓。
6.合金添加：根据需要，在炼钢过程中添加合金元素，调整钢水的成分。
7.取样分析：在炼钢过程中，定期通过取样分析来检查钢水的成分和质量。
8.真空处理（可选）：根据需要，对钢水进行真空处理以去除氧化物和杂质。
9.浇注：当钢水达到目标成分和质量后，将钢水倒入浇注设备中，制成所需要的铸件。
3. 电弧炉的种类电弧炉可以根据不同的工艺要求分为多种类型：•直接电弧炉：直接电弧炉是最常见的电弧炉类型，通常用于钢铁和合金的炼制。
它通过电弧加热和炉底加热来融化原料。
•感应电弧炉：感应电弧炉利用高频感应加热原理，通常用于特殊钢和高合金钢的生产。
它的优点是加热快速且能耗低。
•氧气底吹电弧炉：氧气底吹电弧炉是在直接电弧炉的基础上改进而来的。
它通过在炉底喷吹氧气来增加炉内氧含量，以减少杂质和提高钢水的纯度。
4. 电弧炉炼钢的优势相对于传统的炼钢方法，电弧炉炼钢具有以下优势：•灵活性：电弧炉炼钢可以使用废钢或者生铁作为原料，既能够回收再利用废钢，又能够降低对矿石的需求。
•高效率：电弧炉炼钢的加热速率较快，炉内温度控制比较容易，可以更快地完成冶炼过程，提高生产效率。
•环保：电弧炉炼钢过程中的废气和废渣可以进行处理和回收利用，减少对环境的污染。
•精准调控：电弧炉炼钢可以通过调整电弧的电流和电压来精确控制温度，并可以添加合金元素，灵活调节钢水的成分。
电弧炉炼钢之氧化期操作要点
电弧炉炼钢之氧化期操作要点一、进料电弧炉炼钢的进料主要包括原料和辅料两部分。
原料包括铁水、废钢、铁矿石等，辅料包括焦炭、石灰石等。
在氧化期操作中，要根据炉子的冶炼需要，合理选用进料比例和种类。
另外，进料过程中应注意控制原料质量，避免异物污染和含硫量过高。
二、控温控温是电弧炉炼钢的重要操作环节之一、在氧化期，应保持炉温适宜，一般控制在1600-1800摄氏度之间。
通过合理控制电极功率、电弧长度等，控制炉温的升降速度。
同时，要注意保持炉温均匀，避免过热或过冷现象。
三、控氧控氧是保证电弧炉正常炼钢过程的关键操作。
一方面，要合理控制氧气的流量，使其满足燃烧需要。
另一方面，要注意氧气与其它气体的掺混情况，避免产生爆炸等安全隐患。
在氧化期中，通过控制氧气的使用量，可以调整炉内氧化还原环境，提高炼钢效果。
四、控渣控渣是电弧炉炼钢的另一个重要操作环节。
渣的主要作用是吸收和融化炉内的杂质，保证炼钢的纯度和质量。
在氧化期中，要合理控制渣的配方和添加量，使其具有良好的吸附和保护作用。
同时，还要注意控制渣的流动性和黏度，避免形成块渣或粘渣，影响操作和炼钢效果。
五、保护环境电弧炉炼钢过程中会产生大量的烟尘、二氧化硫等污染物，对环境和操作人员的健康造成一定的威胁。
在氧化期操作中，要加强污染物的处理和排放控制，采取有效的环保措施，减少污染物的排放量和浓度。
例如，可以采用湿法除尘设备、洗涤塔等进行烟气处理，以及合理控制废气排放温度，避免二次污染。
总结起来，电弧炉炼钢的氧化期操作要点主要包括进料、控温、控氧、控渣和保护环境等方面。
通过合理操作和控制，可以提高炼钢效率和产品质量，同时减少环境污染。
在实际操作中，要结合具体生产情况和设备特点，科学安排工艺流程，确保操作的安全性、稳定性和可操作性。
电炉炼钢
炉壁及水冷炉盖，效果都非常好。它能最大限度地用水冷件
取代耐火材料，水冷件用得多，耐火材料费用节约就愈多。 为了安全，水冷件仅用于那些在熔融、精炼和出钢时不与钢
水接触的部位。
自20世纪90年代中期以来，我国由于进行产业结构的优 化与调整，淘汰了大量落后的小电炉(1994年我国小电炉有 1403座，2000年仅有179座)，一批现代电炉迅速投产、达产、 超产，我国电炉炼钢工作者在消化引进国外先进技术的基础 上自主创新，在开发具有中国特色的现代电炉炼钢技术方面 取得了长足的进步，电炉水冷件也得到了很好的应用。
二、装料
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1～3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。 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。
熔末升温 期
电弧暴露 → 全熔
保护 炉壁
低电压、 大电流
水冷+ 泡沫渣
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。 一般情况下，熔化期钢中的Si、Al、Ti、V等 几乎全部氧化，Mn、Ｐ氧化40%～50%，这与渣的
• 熔末升温期
电弧开始暴露给炉壁至炉料全部熔化为熔末 升温期。 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。 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。 各阶段熔化与供电情况见下表。 典型的供电曲线如下图。
电弧炉炼钢
二、电弧炉炼钢的特点
1、温度高而且容易控制 2、可以制造还原性气氛，有利于去硫 3、热效率高，可达65%以上 4、冶炼设备简单，投资少
缺陷： 1、耗电量大 500~700kwh/t 2、成品钢中H、N含量偏高 3、炭质电极可能使钢液增碳，给低碳钢冶炼带来困难
❖ 三、长流程与短流程 ❖ 长流程： 铁矿石 高炉 铁水 转炉 钢水 浇注
钢坯 轧钢 钢材 ❖ 短流程： 废钢等 电炉 钢水 浇注 轧钢 钢材
废钢—电炉炼钢流程，具有流程短，设备布置、工艺衔接紧凑，投入产出 快。
§1—2 电弧炉的主电路及主电路上 的电器设备
一.电弧炉的主电路
❖ 由高压电缆线至电极的电路称为电弧炉的 主电路。
1.主电路组成
❖ 隔离开关、高压断路器、电抗器、电炉变 压器、低压短网等。
2.主电路作用 ❖ 从高压电网取得高压电能，转变为低电压、
大电流输送到电极。
二.主电路上的电器设备
1.隔离开关
❖ 作用：电炉设备检修时断开高压电源，或 进行切换操作。
❖ 结构：三相刀闸开关。
❖ 特点：无灭弧装置，必须在无负载时接通 或切断电路。
❖ 开关操作顺序：送电时先合上隔离开关， 后合上高压断路器；停电时先断开高压断 路器，后断开隔离开关。
❖ 操作机构：手动、电动、气动三种。
2.高压断路器
❖ 作用：是电弧炉的操作开关，用以切断电 炉变压器的空载电流、工作电流和炉中发 生短路时的工作短路电流。
2.电弧柱中气体电离的原因 ⑴ 阴极斑点的热电子发射。 ⑵ 电场电离。 ⑶ 热电离。 3.消电离的两种形式 ⑴ 扩散。 ⑵ 复合。
电弧炉炼钢
一、我国钢铁现状随着我国经济力量的不断增强,逐渐已成为钢铁大国. 在2000-2003年，钢产量与钢材消费量的年增长率平均超过了20％，是1990-2000年平均增长量的4．91倍。
截至2003年，我国钢铁积蓄量为19.5亿吨。
如果2007年以后，我国钢产量稳定在3．5亿吨，则2010年我国供炼钢使用的废钢量可达9883万吨／年。
如果此时将电炉钢的比例提高到25％，即8750万吨／年，电炉使用的废钢量为7000万吨／年。
由于我国人口众多，人均钢铁占有量又是在世界上最少的国家之一。
因此今后对钢铁的需求量还会不断的增长。
尤其对工业中有特别要求的钢的需求量更是迫切要求，如弹簧钢、轴承滚珠钢、不锈钢、高温高强度钢（高锰）等等。
二、电弧炉炼钢在国际上，电弧炉装备技术的发展大体经历了以下几个价段：20世纪70年代，常规交流超高功率电炉及其配套技术的开发应用，使电炉的生产效率大大提高，技术经济指标大大改善；20世纪80年代，直流电弧炉得到大规模工业应用；20世纪80年代后期至90年代中期，利用高温废气对废钢和CO进行预热后再燃烧的技术，以及用化学能代替部分电能的各种节能电炉技术被成功开发并应用。
我国电炉炼钢在20世纪80年代以前一直处于落后的状态。
当时，全国有3000多座容量为3吨—30吨的小电炉，功率水平普遍不大于350kVA／t。
这些小电炉多采用落后的“老三段”冶炼工艺(即在电炉内完成熔化、氧化、还原三步冶炼任务)，电炉生产效率低、产品质量差、能源消耗高、生产过程污染严重。
我国电炉钢生产能力在90年代得到发展，在90年代中期的2000万吨／年，提高到2002年的4035万吨/年。
与此同时，电炉炼钢产品的技术经济指标也明显改善，如2003年，舞阳钢铁公司90吨电炉的技术经济指标已全面超越了当时国际上指标最先进的德国巴登钢厂。
三、电弧炉用电电弧炉用电在不同的国家略有不同，如欧美采用1000KVA/吨，日本采用800KVA/吨，我国一般采用600KVA/吨。
第四章 现代电弧炉炼钢的发展与节能
第四章现代电弧炉炼钢的发展与节能现代电弧炉炼钢的发展与节能1. 引言现代电弧炉是一种重要的钢铁冶炼设备，其发展与节能对于钢铁工业的可持续发展至关重要。
本文将详细介绍现代电弧炉炼钢的发展历程以及相关的节能技术和措施。
2. 现代电弧炉的发展2.1 电弧炉的基本原理电弧炉是利用电弧高温熔化金属的设备，其基本原理是通过电极产生电弧，在电弧的高温作用下将金属加热至熔点并进行冶炼。
2.2 电弧炉的发展历程电弧炉的发展经历了多个阶段，从最早的直流电弧炉到现代的交流电弧炉。
随着电力技术的进步和电弧炉冶炼工艺的改进，电弧炉的效率和生产能力得到了显著提高。
3. 现代电弧炉炼钢的节能技术和措施3.1 高效电极材料的应用现代电弧炉中采用高效电极材料，如碳化钙电极和石墨电极，可以提高电弧的稳定性和热效率，减少能量的损耗。
3.2 电弧炉热能回收利用通过安装热能回收装置，将电弧炉产生的热能回收利用，可以用于加热其他工艺介质或发电，提高能源利用效率。
3.3 电弧炉冶炼过程的优化通过优化电弧炉的冶炼工艺，如合理控制电弧炉的操作参数、优化冶炼炉料的配比等，可以降低能耗，提高炉渣的利用率和钢水质量。
3.4 废热利用技术的应用利用废热利用技术，如余热锅炉和废热发电技术，将电弧炉产生的废热转化为热能或电能，进一步提高能源利用效率。
4. 现代电弧炉炼钢的节能效果现代电弧炉炼钢的节能效果显著。
通过应用节能技术和措施，可以降低电弧炉的能耗，提高炼钢效率，减少环境污染。
5. 结论现代电弧炉炼钢的发展与节能对于钢铁工业的可持续发展至关重要。
通过应用高效电极材料、热能回收利用技术、优化冶炼工艺和废热利用技术，可以显著降低电弧炉的能耗，提高能源利用效率，实现绿色环保的钢铁生产。
未来，随着科技的不断进步，电弧炉炼钢的节能技术和措施还将不断创新和完善，为钢铁工业的可持续发展做出更大贡献。
电弧炉氧化法炼钢基本工艺过程
电弧炉氧化法炼钢基本工艺过程电弧炉氧化法炼钢基本工艺过程一、引言电弧炉氧化法炼钢是一种常见的钢铁冶炼工艺，通过高温电弧和氧化反应，将生铁或废钢中的杂质氧化除去，从而得到高质量的钢铁产品。
本文将深入探讨电弧炉氧化法炼钢的基本工艺过程，以便读者更全面地了解这一重要的工业技术。
二、电弧炉氧化法炼钢的基本工艺过程1. 原料准备在进行电弧炉氧化法炼钢之前，首先需要准备原料。
通常情况下，原料包括废钢、生铁、废钢与生铁的混合物等。
这些原料需要经过严格的筛选和清洗，以去除杂质，并保证原料的质量达到工艺要求。
2. 熔化过程将准备好的原料装入电弧炉中，通过电弧加热原料，使之达到熔化状态。
在此过程中，控制炉温、电极位置和电弧强度等参数非常关键，以确保原料充分熔化，同时避免过度燃烧和能量损失。
3. 氧化反应一旦原料达到熔化状态，需要向炉内注入氧气。
氧气与炉内的杂质和有害物质发生氧化反应，将它们转化为气态或固态氧化物，然后通过炉顶排放出去。
这个过程是电弧炉氧化法炼钢的核心步骤，能够有效去除硫、磷等有害元素，提高钢铁的质量。
4. 合金添加根据产品要求，可以向炉内添加合金元素，如锰、铬、镍等，以调整钢的成分和性能，并提高其品质。
5. 流化处理经过氧化反应和合金添加后，需要对炉内的钢液进行流化处理。
这一步骤可以通过机械振动或气体吹扫等方式实现，有助于去除气泡和夹杂物，提高钢液的纯度和均匀度。
6. 浇铸成型在钢液达到理想状态后，可以进行浇铸成型。
将钢液倒入模具中，凝固成型，得到成品钢铁产品，如钢板、钢管等。
三、总结与回顾电弧炉氧化法炼钢是一种高效、灵活的冶炼工艺，能够通过氧化反应和流化处理等步骤，有效去除杂质，提高钢的质量。
该工艺还可以利用废钢资源，实现循环利用，对环保具有重要意义。
然而，电弧炉氧化法炼钢也面临能耗高、设备投资大的挑战，需要不断优化工艺流程，降低生产成本。
四、个人观点与理解电弧炉氧化法炼钢是一种技术含量较高的工艺，对操作者的经验和技能要求较高。
电弧炉炼钢——第一、二章
主要内容
❖ 绪论 电炉炼钢及其发展 ❖ 第一章 电弧炉的电器设备 ❖ 第二章 电弧炉炉体构造与炉衬 ❖ 第三章 电弧炉炼钢原材料 ❖ 第四章 碱性电弧炉冶炼工艺 ❖ 第五章 超高功率电弧炉和直流电弧炉 ❖ 第六章 典型钢种冶炼 ❖ 第七章 电炉新技术、新工艺
第一章．电弧炉的电器设备
2.电弧柱中气体电离的原因 ⑴ 阴极斑点的热电子发射。 ⑵ 电场电离。 ⑶ 热电离。 3.消电离的两种形式 ⑴ 扩散。 ⑵ 复合。
二.交流电弧特性
1.交流电弧的不连续性 2.炼钢炉中电弧 ⑴ 在熔化期，电弧长度较小（＜10～20mm），电
弧不断地从一块炉料跳向另一块炉料，因而电弧 电压和电流的波形无规则地剧烈变动。
❖ 结构：主要由硬铜母线（铜排）、软电缆 和炉顶水冷铜管三部分组成。
❖ 影响：电炉电效率；功率因素；三相电功 率平衡。
第二章 电弧炉炉体构造与炉衬 §2—1 电弧炉炉体构造
一.炉壳 二.炉门 三.出钢口与流钢槽 四.炉盖圈 五.电极密封圈
§2—2 炉型尺寸与炉衬
一.电弧炉炉型尺寸 1.熔池的形状与尺寸 ❖ 熔池是指电弧炉渣线以下部分的空间。
§1—1 电弧概念与交流电弧特性
一.电弧基础
电弧炉热源—电弧：决定炉内热工状况和 设备的电器特性。
1.电弧是一种气体放电现象。在两电极间加 上一定的电压，就能自行放电。放电时两 电极间的气体被电离，出现大量带电质 点—自由电子和正离子，电极间出现导电 通道，电流密度达KA∕cm2，气体达几千摄 氏度。
❖ 工作特点：操作次数频繁，要求操作断路 器能经受5000次操作而无需维修。
❖ 种类：高压油开关、电磁式空高压侧，增加电路 的电抗，限制短路电流和稳定电弧。
电弧炉炼钢类型和特点
2.电弧柱中气体电离的原因 ⑴ 阴极斑点的热电子发射。 ⑵ 电场电离。 ⑶ 热电离。 3.消电离的两种形式 ⑴ 扩散。 ⑵ 复合。
二.交流电弧特性
1.交流电弧的不连续性 2.炼钢炉中电弧 ⑴ 在熔化期，电弧长度较小（＜10～20mm），电
弧不断地从一块炉料跳向另一块炉料，因而电弧 电压和电流的波形无规则地剧烈变动。
3.炉盖的形状和尺寸 ❖ 关键尺寸：拱高。
二.电弧炉炉衬
❖ 由炉底、炉壁和炉盖三部分组成。 1.炉底结构 ❖ 绝热层：是炉底的最下层，其作用是减少
通过炉底的热损失。 ❖ 保护层：其作用是保证熔池部分的坚固性，
防止漏钢。 ❖ 工作层：直接与钢液和炉渣接触，热负荷
高，化学侵蚀严重，机械冲刷激烈。
2.炉壁结构
❖ 结构：主要由硬铜母线（铜排）、软电缆 和炉顶水冷铜管三部分组成。
❖ 影响：电炉电效率；功率因素；三相电功 率平衡。
第二章 电弧炉炉体构造与炉衬 §2—1 电弧炉炉体构造
一.炉壳 二.炉门 三.出钢口与流钢槽 四.炉盖圈 五.电极密封圈
§2—2 炉型尺寸与炉衬
一.电弧炉炉型尺寸 1.熔池的形状与尺寸 ❖ 熔池是指电弧炉渣线以下部分的空间。
§1—2 电弧炉的主电路及主电路上 的电器设备
一.电弧炉的主电路
❖ 由高压电缆线至电极的电路称为电弧炉的 主电路。
1.主电路组成
❖ 隔离开关、高压断路器、电抗器、电炉变 压器、低压短网等。
2.主电路作用 ❖ 从高压电网取得高压电能，转变为低电压、
大电流输送到电极。
二.主电路上的电器设备
1.隔离开关
电炉炼钢是以废钢为主要原料，以三相交流电作电源， 利用电流通过石墨电极与金属料之间产生电弧的高温，来 加热、熔化炉料。 电弧炉是用来生产特殊钢和高合金钢的主要方法(现在也用 来生产普通钢)。
电炉炼钢法
电炉炼钢法电炉炼钢法是以电能作为热源，而电弧炉炼钢是应用得最为普遍的电炉炼钢方法。
我们通常所说的电炉炼钢，主要是指电弧炉炼钢，因为其他类型的电炉如感应电炉、电渣炉等所炼的钢数量较少。
电弧炉炼钢是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属和炉渣，冶炼出各种成分的钢和合金的一种炼钢方法。
电炉炼钢主要利用电弧热，在电弧作用区，温度高达4000℃。
冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。
所用含铁原料主要为废钢，约占70%以上，另外可以加入铁水、生铁、直接还原铁、热压块等。
冶炼时间较长，一般至少是转炉冶炼时间的两倍。
电炉熔炼温度高且容易控制调节，电弧炉弧光区温度高达3000-6000℃，炉温高达2000℃以上，远高于冶炼一般钢种所需的温度，可以用于冶炼转炉不能冶炼的合金钢和不锈钢。
炉内气氛易于控制调节。
在冶炼的不同阶段，炉内不仅能造成氧化性气氛，还能造成还原性气氛，前者有利于脱碳和去磷，后者有利于脱氧、去硫、易氧化合金的加入、回收金属元素和控制钢液成分。
电炉设备比简单，投资少，建厂快，占地少，且容易控制污染。
但由于所需能源由电极在短路时产生的高温来提供，耗电量较大，冶炼1吨钢所消耗的电能约350-600kwh；成品钢中氢、氮含量偏高。
因为在电弧作用下，炉内空气的水汽大量离解，生成的氢和氮，如进入钢水，将影响钢的质量。
电弧是“点”热源，炉内温度分布不均匀，熔池平静时，各部分钢水温度相差较大。
碳质电极的存在会使钢液增碳，给冶炼低碳钢带来困难。
废钢铁是一种载能资源，用废钢铁炼钢可以节约大量能源。
在大型钢铁联合企业，从采矿、选矿、烧结、焦化、炼铁到炼钢、轧钢，能源消耗和污染排放主要集中在炼钢工序之前。
研究表明，用废钢直接炼钢和用矿石炼铁后再炼钢相比，可节约能源60%，节水40%。
废钢铁是一种环保资源，用废钢直接炼钢和用矿石炼铁后再炼钢相比，可减少废气186%、废水76%和废渣97%，有利于清洁生产和排废减量化。
电弧炉炼钢的操作方法
电弧炉炼钢的操作方法
1.准备工序：清理电弧炉内和周围的杂物，检查电弧炉设备的各项功能是否正常，将待炼钢材料清理干净。
2.将废钢或生铁材料放入电弧炉，并添加所需合金。
注意添加量应按照配方进行。
3.接通电源，启动电弧炉，并均匀地将焊条放入钢坑，开始熔炼。
大部分情况下，熔炼过程中需要不断调整电弧炉的电流、电压及其他参数，以达到最佳熔炼效果。
4.熔炼完毕后，将钢水铸造成所需形状的铸件，或通过浇铸机将钢水倒入铸型中。
5.关停电弧炉，清理残留物，整理设备，并进行日常保养，做好下次使用的准备工作。
需要注意的是，在电弧炉操作过程中，要严格遵守安全操作规程，注意保护自身安全，并避免对环境造成损害。
同时，应按照标准化管理要求，进行严格的作业记录和质量控制，确保炼出的钢材达到质量标准。
电弧炉炼钢工安全操作规程
电弧炉炼钢工安全操作规程电弧炉炼钢是一种常见的钢铁生产工艺，但由于操作环境复杂、设备危险性高，存在一定的安全风险。
为了提高工作人员的安全意识，保障生产安全，制定电弧炉炼钢工安全操作规程十分重要。
下面，就电弧炉炼钢工安全操作规程的相关内容进行阐述。
一、一般安全规定1.1 组织单位应加强安全教育和培训，确保操作人员熟悉各项安全规程。
1.2 严禁酒后作业，进入工作现场必须配戴安全帽和防护眼镜，并穿戴符合标准的劳保用品。
1.3 在工作现场严禁吸烟、携带易燃、易爆和有毒物品。
1.4 在施工现场严格执行准入制度，禁止非作业人员进入，保持现场整洁、通风良好。
1.5 严禁在电弧炉出钢期间对电弧炉进行移动调整，必要时应由专业人员指挥。
二、防护和通风规定2.1 电弧炉操作区域严禁进入无关人员，必须佩戴耐热手套和防护服，且必须经过严格的热处理。
2.2 炉体表面温度高，应配备绝缘材料，避免肌肤接触热表面。
2.3 维护良好的通风系统，确保炉内烟尘和有害气体的排放和处理。
2.4 定期清理工作区域，防止积累的废料和杂物引起火灾。
2.5 配备应急照明设备，保证在停电或其他突发情况下的安全疏散。
三、电弧炉操作规定3.1 操作前要进行工作票签订，明确岗位责任和操作流程。
3.2 地面、设备和工作区域应干燥，操作人员必须穿带绝缘鞋，并确保工作区域没有积水。
3.3 操作人员需要定期检查和维护电弧炉的电气设备，确保设备的可靠性和安全性。
3.4 严格按照操作程序进行操作，禁止擅自调整设置参数，特别是电弧电流和电压。
3.5 在电弧炉炉前操作时，必须关掉电弧炉电源，并在确认电弧炉表面温度降至安全温度之后才可以进行。
3.6 在炉内工作时，禁止戴手表、项链等金属物品，以防止发生电弧击伤。
四、炉缸操作4.1 操作前应查看炉缸是否完好，有无渗漏和破损，如有问题要及时更换。
4.2 操作过程中要保持炉缸干燥，且不得存在外来杂质。
4.3 炉缸操作时要穿戴好防护手套，以免受伤。
电弧炉炼钢
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3.碱性及酸性电弧炉
第1章 电弧炉炼钢
碱性电弧炉
酸性电弧炉
炉衬材料 MgO、CaCO3
SiO2
造渣材料 以石灰为主
以石英砂为主
特点
可有效去除有害杂质 元素P、S等，可冶炼 高级优质钢
无法去除P、S等有害杂 质，造长渣，不易散热， 保温效果好，钢水流动性 好，夹杂为酸性渣，对钢 性能有优良作用。故一般 铸造厂选酸性渣
5.2.2新车间
150t、100t地磅各一套；30t（22000）、50t（32000） EBT高功率电弧炉各1台；40t（9000）、60t（14000）LF （VD）5工位精炼炉各1台，真空机械泵2套；VC铸锭坑6 座，VC罐车2台，天车24台，最大起重200t，天车轨面高 度24m，厂房面积约4.8wm2。检验设备有美国LECO公司 氧氮氢联合分析仪和ThermoARL3400直读光谱仪 。
这几个阶段组成
① 扒补炉：快补落衬
② 装料：大小中料
③ 熔化期：穿井 大电压，小电流；熔化 大电压，大电流；末期 小电压，大电 流加吹氧。
④ 氧化期：操作加矿或吹氧或矿氧结合 目标：终点C满足要求，P低于规格一 半，温度高于出钢温度20℃，任务去气 体夹杂。
⑤ 还原期：任务调成分，S高于规格一半， 温度满足出钢要求，目标去[O]。
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第2章 电弧炉设备
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第2章 电弧炉设备
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1.电弧炉机械设备
第2章 电弧炉设备
1.2电炉炉体 炉体是电弧炉最主要的装置，它用来熔化和进行各
种冶金反应。电弧炉炉体由金属构件和耐火材料砌筑成的 炉衬两部分组成。炉体的金属构件包括炉壳、炉门、出钢 口、炉盖圈和电极密封圈。炉壳是用钢板焊接成的，其上 部有加固圈。大炉子上部往往做双层的，中间同冷却水。 供门供观察炉内情况及扒渣、取样、加料等操作，炉门口 平时用炉门掩盖。炉门一般通水冷却。小型电炉的炉门盖 需人工启闭，大炉子用压缩空气或油压机等启闭。
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第五章电弧炉炼钢5.1电弧炉炼钢概述电弧炉（简称EAF）炼钢是以电能作为热源的炼钢方法，它是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金的一种炼钢方法。
图5.1是电弧炉炼钢过程示意图。
图5.1是电弧炉炼钢过程示意图电弧炉炼钢的特点为[1]：(1)电能为热源，避免燃烧燃料对钢液污染，热效率高，可达65%以上；(2)冶炼熔池温度高且容易控制，满足冶炼不同钢种的要求；(3)电热转换，输入熔池的功率容易调节，因而容易实现熔池加热制度自动化，操作方便；(4) 电弧炉炼钢可以消纳废钢，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 。
相当于是钢铁工业和社会废钢的回收工具。
由于钢铁良好的可再生性及环境、资源和能源等方面日益苛刻的要求，使得尽可能多的利用废钢成为国际趋势。
废钢如得不到有效的回收和利用，将成为巨大的潜在环境污染源，有些甚至可能对水质、土壤等构成严重威胁。
大量锈蚀的钢铁废料，不但造成资源的浪费，也将造成严重的粉尘污染。
废钢的堆积本身也给环境带来不利影响。
(5)炼钢过程的烟气污染和噪声污染容易控制；(6)设备简单，炼钢流程短，占地少，投资省、建厂快，生产灵活。
钢铁工业产生的大量固体钢制品若不认真对待，将是巨大的潜在环境污染源，有些甚至可能对水质、土壤等构成严重威胁。
当今钢铁生产可分为“从矿石到钢材”和“从废钢到钢材”两大流程。
相对于钢铁联合企业中以高炉—转炉炼钢为代表的常规流程而言，以废钢为主要原料的电弧炉炼钢生产线具有工序少、投资低和建设周期短的特点，因而被称为短流程。
近年来，短流程更特指那些电弧炉炼钢与连铸—连轧相结合的紧凑式生产流程。
由最近的统计将两种流程作一比较(见表5.1)，可见在投资、效率和环保等方面, 以电弧炉为代表的短流程炼钢具有明显的优越性。
表5.1 高炉—转炉炼钢和电弧炉炼钢两大流程的比较[ 1 -3 ]类别高炉—转炉流程电弧炉流程投资，美元/吨钢 1000—1500500 — 800 从原料到钢水的能耗，标煤/吨钢703.17 213.73 从原料到成品材的运输力需求，吨/吨钢15.8 9.48 二氧化碳排放公斤/吨钢 2000—30008005.2电弧炉炼钢技术的发展钢铁冶金的本质是高温化学反应，因而冶金中传统的能源是基于碳－氧反应的化学能，电弧炉炼钢所使用的能源以电能为主。
电能具有清洁、高效、方便、种种优越的特性，是工业化发展的优选能源。
19世纪中叶以后，各种大规模实现电－热转换的冶炼装置陆续出现：1879年William Siemens首先进行了使用电能熔化钢铁炉料的研究，1889年出现了普通感应炼钢炉，1900年法国人P.L.T.Heroult设计的第一台炼钢电弧炉投入生产。
从此，电弧炉炼钢在近一百年中得到了长足的发展，已成为最重要的炼钢方法之一[2-5]。
20世纪以来世界总钢产量、电炉钢产量和电炉钢所占百分比的变化列于图5.2，可以看出：（1）五十年代前电炉钢占百分比很低，是一类特殊的炼钢方法。
（2）五十年代以后，电炉钢得到迅速发展，1950～1990年间世界电炉钢总产量增长近17倍。
电炉钢所占百分比也由6.5％增至27.5％。
（3）九十年代以来，世界电炉钢保持高速发展，1990～1998年间世界电炉钢年产量增加5123万吨，电炉钢占百分比增长至33.9％。
电弧炉炼钢发展过程中，经历了普通功率电弧炉→高功率电弧炉→超高功率电弧炉。
其冶金功能也发生了革命性的变化，其功能由传统的“三期操作”[1]发展为只提供初炼钢水的“二期操作”。
5.2.1现代炼钢流程冶炼工序的功能演变随着炼钢技术的进步，传统转炉和电炉的功能在发生转变：现代转炉的功能逐步演变为快速高效脱碳器、快速升温器、能量转换器和优化脱磷器[1]；现代电炉的功能演变为[1]：（1）快速废钢熔化现代电弧炉冶炼的一个重要特征是冶炼周期大大缩短，已达到35~45min，与同容量转炉冶炼周期相当，可满足高效连铸多炉连浇的节奏要求，成为了一个废钢快速熔化装置。
（2）熔池快速升温电炉原料中的废钢和生铁熔化后，为满足出钢温度要求，熔池快速升温，现代电炉成为了一个快速升温装置。
（3）能量转换现代电弧炉的能源结构包括电能、化学能和物理热。
为缩短冶炼周期，必须充分利用变压器功率，增加电能输入；增加化学能和物理热，在一定的冶炼周期条件下，三种能量可以互相转换。
在电力紧缺，价格高的地区，可以增加化学热和物理热的比例。
采用废气预热炉料技术，可以增加物理热，减少电能的输入。
原料中高配碳，生铁成为主要原料之一，加铁水是最好的生铁预热方式，可以增加化学热和物理热。
现代电炉成为了一个很好的能量转换装置。
（4）高效脱碳脱磷为了缩短冶炼周期，以满足高效连铸节奏的要求，强化供氧，脱碳速度快，在废钢融化和升温过程中，电弧炉冶炼具有良好的脱磷条件，现代电弧炉成为了一个高效脱碳脱磷装置。
（5）废弃塑料、轮胎等回收现代转炉流程的焦炉、高炉工序可以回收部分废弃塑料；现代电炉流程也可能具有废弃塑料、轮胎等的回收功能且成本较低。
如上所述，转炉和电炉的功能已演变为基本相近，只是由于炉型不同，原料成分（主要是C、P）不同，在脱碳量、脱碳速度和脱磷要求方面有所不同，从而工艺有所差别。
5.2.2电弧炉炼钢工艺的进步传统的电弧炉炼钢操作集炉料熔化、钢液精炼和合金化于同一熔池内，包括熔化期、氧化期和还原期。
在电弧炉内既要完成熔化、脱磷、脱碳、升温，又要进行脱氧、脱硫、去气、去除夹杂物、合金化以及温度、成分的调整，因而冶炼周期长。
这既难以保证对钢材越来越严格的质量要求，又限制了电弧炉炼钢生产率的提高。
现代电弧炉炼钢工艺只保留了熔化、升温和必要的精炼操作，如脱磷、脱碳，而把其余的精炼过程均移到二次精炼工序中进行。
电弧炉炼钢工艺上的改变，提高了电弧炉设备能力，使其能够以尽可能大的功率进行熔化、升温操作，而把只需要较低功率的操作转移到钢包精炼炉内进行。
越来越完善的二次精炼技术，完全能满足钢液清洁度和严格的成分、温度控制的要求。
5.3现代电弧炉炼钢工艺过程5.3.1原料电弧炉炼钢使用的造渣材料、氧化剂等和转炉炼钢基本一样，但炼钢原料二者明显不同。
转炉炼钢以铁水作为主要原料，电弧炉炼钢是以废钢作为主要原料。
废钢来源一般有三个方面，即钢铁企业在生产过程中的自产废钢、工矿企业在生产过程中的加工废钢、社会生产、生活、国防等废弃钢铁材料的拆旧废钢，如报废汽车、舰船、钢结构桥梁与建筑钢等。
由于连铸技术的发展，连铸比不断提高，切头、切尾越来越少，每吨钢自产废钢大幅减少，钢厂内部回收废钢相应减少。
仅就电弧炉炼钢工序而言，废钢是基本原料，和其他冶炼工序一样，精料是首要的基础工作，废钢原料的鉴别、分类等管理工作和打包、剪切等预处理工作都是非常重要的。
废钢铁是电炉的主要原料，电弧炉炼钢相当于钢铁工业的回收工具，它既回收从电弧炉流程返回的废钢，也回收从氧气转炉流程返回的废钢。
这种现象，使得大型联合企业与小型钢厂形成一个闭环。
为此，各个国家均把废钢铁视为宝贵资源。
电弧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。
目前在电弧炉炼钢过程中，这些有害元素尚无有效方法去除，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。
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。
5.3.2补炉和装料5.3.2.1补炉炉衬寿命的长短是多炼钢、炼好钢、节约原材料、降低成本的关键问题。
炉衬是指炉壁、炉底和炉盖。
寿命最低的是炉壁，它的工作条件最差，距电弧近，温度高，又受炉渣的严重浸蚀。
炉衬严重损坏或补炉镁砂未烧结而在往渣中上浮时，渣中MgO颗粒大量增加，渣的流动性变坏，延缓渣钢间的化学反应，钢中夹杂物增加，钢质严重降低。
炉衬一般由碱性材料组成，渣中的碱性氧化物（如CaO、MgO、MnO），对炉衬浸蚀作用小，渣中的酸性氧化物如SiO2、TiO2、ZrO2、P2O5等，对炉衬浸蚀作用大。
炉衬寿命主要与渣中SiO2含量有直接关系，一般在10～20%之间。
从补炉材料来分，有干补和湿补，干补时用镁砂MgO含量<78%或白云石（焙烧过的）和焦油（碳氢化合物）作粘结剂；湿补用的粘结剂为卤水（MgCI2·xH2O）或水玻璃（Na2SiO4·yH2O），常用于损坏严重或坡度大不易补的地方。
沥青和镁砂的配比约为1：10，卤水或水以玻璃或镁砂的用量以捏成团不松散为宜。
补炉时间因浸蚀的情况和炉子容量而定，一般为3～5分钟。
5.3.2.2装料装料质量对电弧炉炼钢熔化时间、合金元素烧损和炉衬寿命都有很大影响。
装料应做到快和密实，以缩短冶炼时间和减少热损失。
为了保证炉料熔化的顺利进行，必须装得密实。
炉料分为大料、中料、小料、轻薄料，装料时按一定比例以便一次加入。
图5.3是电弧炉炉顶装料图。
图5.3 电弧炉炉顶装料图5.3.3炉料的熔化和钢液的氧化精炼电弧炉炼钢首先需要快速熔化炉料，以便在氧化期和精炼期控制钢液的成份，去除有害的杂质磷、氢、氧和氮，并且去除钢中的非金属夹杂物。
同时尽可能减少钢液吸收气体。
炉料熔化在整个电弧炉炼钢生产工艺中是很重要的时期。
熔化时间占总冶炼时间的50%左右，电能消耗占总耗电的2/3左右，所以加速炉料熔化是缩短熔化时间、提高产量、降低电耗和成本的关键。
炉料熔化操作：熔化操作主要是合理供电，适时吹氧和尽快造渣，以实现快速熔化炉料的目的。
合理供电：开始时供电电流小些，防止电弧向炉膛辐射大量的热，使炉顶局部损坏，当供电5～10分钟以后，电弧已埋入炉料，这时用大最大功率供电。
适时吹氧：吹氧是利用氧化反应的热加速熔化炉料，但吹氧过早，氧气和冷炉料起作用小，浪费了氧气。
一般吹固体料时温度在950℃以上时为宜，这时氧和钢铁料的作用快，容易熔化。
一般全固体炉料时，在熔化50%左右时吹氧为宜。
尽快造渣：覆盖在钢液面上的炉渣能稳定电弧的燃烧，减少钢液散失热量，减缓吸收氢和氮，去除钢液中的磷和硫，吸收上浮到钢液面上的夹杂，减少铁及元素的蒸发等。
5.3.3.1炉料的熔化快速熔化和升温是当今电弧炉炼钢最重要的功能。
电能是电弧炉熔化和升温的基本能源。
熔化炉料时间的长短决定于熔化原材料需要的电能同每小时供给的电能这比，可用下式表示：()12211P C P Q W Q W −⋅⋅+==η每小时供给的电能熔化原材料需要的电能小时熔化时间 式中W 1：钢铁料质量，t；W 2：渣料质量，t；Q 1：熔化一吨钢铁料的电能消耗，约为340kWh，折合成热量为1.256×106kJ/吨废钢（3×105大卡/吨废钢）；Q 2:熔化一吨渣料所需热量，约540kwh；P:变压器功率，即炉料熔化时向炉内输入的平均功率，一般不大于变压器的额定功率；C·η：功率因数cosψ和电效率η之积，称为实际输出系数，约为0.765～0.81。