电弧炉

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
典型的供电曲线
6.3 碱性电弧炉炼钢工艺
4. 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。 • 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。
电炉控制盘
电极自动调节器
电弧炉 电极升降机构
主电路接线图
电 炉 机 械 三 维 示 意 图
30t超高功率电弧炉
75t电弧炉
中国辽宁抚顺钢厂的电弧炉
交流电弧炉系列
6.3 碱性电弧炉wenku.baidu.com钢工艺
传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础。 操作过程分为：补炉、装料、熔化、氧化、还原与 出钢六个阶段。主要由熔化、氧化、还原期组成， 俗称老三期。
电弧炉冶炼方法简介 氧化法 工艺操作顺序：补炉→装料→熔化期→氧化期→ 还原期→出钢（浇铸成钢锭或钢坯） 优点： 氧化期用加矿或吹氧进行脱C和脱P，使熔池沸腾，可以去除 钢中气体和杂质。 还原期可以脱O、脱S及调整成分和温度。 可得到含P、气体和夹杂物都很低的钢。 可用廉价废钢为原料，适合冶炼［P］高、锈多、［C］较高 的钢铁料，应用最广泛。 缺点： 若炉料中有合金返回料，则其中合金元素氧化烧损较大。
炉壁
出钢口
炉体结构示意图
6.3 碱性电弧炉炼钢工艺
3）补炉方法
补炉方法分为人工投补和机械喷补，根据选用材料的 混合方式不同，又分为干补和湿补两种。
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，机械喷补补炉速度快、效果好。
补炉的原则是：高温、快补、薄补
4）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， 并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。
• 由于初期渣具有一定的氧化性和较高的碱度，可脱 除一部分磷；当磷高时，可采取自动流渣、换新渣 操作，脱磷效果更好，为氧化期创造条件。
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。
6.1 电弧炉炼钢技术概述
不氧化法（装入法） 优点： 能充分回收原料中的合金元素，因而炉料中可配入 合金返回钢，减少铁合金消耗，降低钢成本。 缩短冶炼时间，降低电能消耗提高生产率；炉料熔 清后，经过还原调整钢液成份和温度后即可出钢。 缺点： 不能去P、去气和去夹杂物，对炉料要求高，须配 入清洁无锈，含P低的钢铁料，并在冶炼中采取各 种措施防止吸气。 钢液化学成分基本上取决于配料的成分，要求配料 成分和称量力求准确，低合金钢和部分高合金钢可 用该法，应用较少。


6.3 碱性电弧炉炼钢工艺
四、氧化期
是氧化法冶炼的主要过程，能够去除钢中的磷、气体和夹 杂物。
当废钢料完全熔化，并达到氧化温度，磷脱除70％～80%以 上进入氧化期。为保证冶金反应的进行，氧化开始温度高 于钢液熔点50～80℃。 氧化期的主要任务
6. 电弧炉炼钢工艺
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 电弧炉炼钢技术概述 电弧炉炼钢主要设备简介 碱性电弧炉炼钢工艺 电弧炉炼钢新技术简介 直流电弧炉炼钢工艺及技术 电弧炉典型钢种的冶炼 电弧炉炼钢自动控制技术
6.1 电弧炉炼钢技术概述
电炉炼钢的分类
碱性电弧炉—脱除P、S低 按炉衬性质 酸性电弧炉—原料P、S低，用于铸造
6.1 电弧炉炼钢技术概述
返回吹氧法 优点： 炉料中配入大量合金返回料，熔清后吹氧进行脱碳沸腾。 依据碳与氧的亲和力在一定温度条件下比某些合金元素与氧 的亲和力大的理论，当钢液升到一定温度后，向返回钢液吹 氧，强化冶炼过程，达到在脱C、 沸腾、去气、去夹杂物的 同时，又回收大量合金元素的目的；既降低了成本又提高了 质量。 主要用于回收合金元素，高速钢和不锈钢常采用此法冶炼。 缺点： 因冶炼中不能去P，要求炉料中含P低。
落地式 （分列式） 共平台式 （整体式）
炉盖旋开式（HGX系列）
顶装料方式
按装料方式
炉壳连接式
炉身开出式（HGT系列）
炉门装料（人工）（HGM系列）
6.1 电弧炉炼钢技术概述
侧倾
按倾动机构
炉壳—扇形齿轮—水平齿座
滚轮或大托轮底座 水平底座（液压） 弧形底座
底倾（扇形摇架）
电机（机械） 按传动形式
液压传动（＞10t）
6.1 电弧炉炼钢技术概述
用废钢料蓝 分批预热 分批熔炼 一般 第四孔废气—炉外—料蓝预热 竖井在炉顶一侧
竖炉（Fuchs） 双炉 壳
Comelt
按废钢预热方式
运输机上料 半连续废钢预热 分批熔炼
Consteel（连续加料） Fuchs（指条式竖炉） ConArc、 ContiArc IHI式双电极直流
6.1 电弧炉炼钢技术概述
电弧炉炼钢的原理及任务
以废钢铁为固体料，以交流电或直流电为电源，利 用炉料与电极间产生电弧的高温加热炉料，使其熔 化及升温； 在炉内进行氧化、还原精炼，去除钢中有害元素、 杂质及气体；
调整化学成分到规格范围； 使钢液在出钢时的温度满足浇铸要求。
6.1 电弧炉炼钢技术概述
• 渣线热点区——尤其当热点区受到电弧功率大、 偏弧等影响侵蚀严重，该点的损坏程度常常成为 换炉的依据；
• 出钢口附近——因受渣钢的冲刷也极易减薄； • 炉门两侧——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。
槽出钢电炉炉衬
EBT电炉炉衬
电极 电极孔
炉顶 炉顶圈 砂封 炉门框 炉门 炉门窥孔 烧结层 粘土砖层 炉门盖 镁砖层


主熔化期

电极下降至炉底后开始回升时，主熔化期开始。 随着炉料不断的熔化，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、传热条件好，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％以上。
调解电弧电流和电压的大 小，调整电极和炉料之间 的电弧长度，
高压电源→隔离开关→高压断路器→ 电抗器→电炉变压器→低压短网→电极
保护和信号回路 检测计量显示回路 电路 电极升降自动调节回路 电弧炉机械设备供电线路 （电磁搅拌线路）
高压电源 隔离开关
测量仪表用变压器
断路器
变压器一次侧 炉用变压器 变压器二次侧母线 变压器二次侧
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。
6.3 碱性电弧炉炼钢工艺
3. 炉料熔化过程及供电

基本可分为四个阶段（期），即点弧、穿井、主熔化及 熔末升温。
点(起)弧期



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 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。
炉料熔化过程与操作
熔化过程
点弧期 穿井期 主熔化期 熔末升温期
电极位置
送电→d极 d极→炉底 炉底→电 弧暴露 电弧暴露 →全熔
电极 电极孔
炉顶 炉顶圈 炉壁 出钢口 砂封 炉门框 炉门 炉门窥孔 烧结层 粘土砖层 炉门盖
镁砖层
炉体结构示意图
电极 炉盖
电极夹持器
熔池
炉门
炉衬
电弧 出钢槽
倾 动 用 液 压 缸
转炉摇架
电弧炉示意图
槽式出钢电弧炉
偏心底出钢电弧炉
6.2 电弧炉炼钢主要设备简介
主电路 由高压电缆至电极的电路
电气设备 电极升降自动调节系统 主电路
从送电起弧至电极端部下降到深度为d电极为点弧期。 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。


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，电弧燃烧也不稳定。 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，达到保护炉底的目的。 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。
一、补炉 1）影响炉衬寿命的“三要素”
• 炉衬的种类、性质和质量； • 高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀； • 吹氧操作与渣、钢等机械冲刷以及装料的冲击 。
6.3 碱性电弧炉炼钢工艺
2）补炉部位
炉衬损坏的主要部位如下：
• 炉壁渣线——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；
中国电炉炼钢的发展情况
6.2 电弧炉炼钢主要设备简介
炉体的金属构件 机械设备 炉体倾动机构 炉盖提升和旋转装置等 炉衬（耐材砌筑） 炉体 金属构件 炉壳
加固圈
炉身壳 炉壳底
电极夹持器及电极升降装置
炉门、出钢槽 炉盖圈、电极密封圈
电极臂 升降柱
电极夹持器 电极 悬臂式平台
电极支柱
炉盖 炉体 炉门
6.3 碱性电弧炉炼钢工艺
二、装料 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。要求合理装料， 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。
运输机上料 连续废钢预热 Mid-shaft EAF 竖炉（竖井在炉顶中央） 连续熔炼
6.1 电弧炉炼钢技术概述
• 电弧炉炼钢的主要特征及特点 以废钢铁或粗钢为主要固体料，不需要一套庞大的炼铁和炼 焦系统； 原料使用范围广，在生产调度上适于短时间、间歇式生产； 利用电能使其熔化（重熔）及升温，易获得高温，调温方便 而准确，有利于冶炼各类钢种； 炉内气氛（氧化、还原、中性）、真空度、压力可调控；合 金收得率高，成分易于调整且控制范围窄； 品种适应性广、质量好，可冶炼含P、S、O低的各种类型的 优质钢和合金钢； 设备较简单，工艺流程短，占地面积小，基建费用低，投产 快，易控制污染； 消耗电能大，[N]、[H]高； 生产率比转炉低，电极、耐材等消耗比其他冶炼方法高。
按冶炼方法 氧化法 不氧化法（装入法） 按电源类型
交流（AC）
返回吹氧法
直流（DC）
6.1 电弧炉炼钢技术概述
普通功率（RP）
按变压器输出功率
高功率（HP）
超高功率（UHP）
槽式（侧）出钢 按出钢方式 中心出钢（CBT） 偏心底出钢（EBT） EAF（电能） 按供热方式 EOF（燃油、煤、天然气等）
• 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%，这与渣的碱度和 氧化性等有关；而在吹氧时Ｃ氧化10%～30%、Fe氧 化2%～3%。
6.3 碱性电弧炉炼钢工艺
5. 提前造渣
• 用2%～3%石灰垫炉底或利用前炉留下的钢、渣，实 现提前造渣。这样在熔池形成的同时就有炉渣覆盖， 使电弧稳定，有利于炉料的熔化与升温，并可减少 热损失，防止吸气和金属的挥发。
电炉装料情况
6.3 碱性电弧炉炼钢工艺
料篮布料情况
电极
电极下的高温区 焦炭块 难熔废钢 小料 小料 小料 中型废钢 大废钢 中型废钢 小料和轻薄料 小料和轻薄料 小料和轻薄料 石灰 石灰 石灰 （为料重的1～2％），块度＜60mm）
料斗布料示意图
6.3 碱性电弧炉炼钢工艺
三、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。
出钢槽 轨梁 基础
操作平台 倾动座
倾动机构
电炉机械设备示意图
电极支承 横臂
提升炉盖 液压缸
电极 夹持 器 拉杆
提升炉盖 链条
升降 电极 立柱
滑轮
炉体
提升炉盖 支承臂 升降电极 液压缸 倾炉液压缸
出钢槽
摇架 支承轨道
电弧炉结构简图（正视图）
转动炉盖机构 1号电极
2号电极 3号电极
电弧炉结构简图（俯视图）