电炉炼钢冶炼工艺.pptx
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电弧炉炼钢课件PPT
五、电炉工艺流程图
第一章．电弧炉的电器设备 §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。
⑶ 石墨的电阻系数和温度变动的相依关系较复杂。 在1400℃下的电阻系数和室温下的相同，而金属 的电阻系数却总是随温度升高而增大的。
⑷ 石墨的导热性能好而热膨胀系数较低，使石墨抗 热震性能较好，降低了电极中的热应力。
⑸ 在石墨表面温度大于400℃后会和氧气结合。氧 化量与气体中的氧含量、气体流速和暴露时间有 关。在温度大于600℃后，氧化过程激烈。
主要内容
❖ 电炉炼钢及其发展 ❖ 电弧炉的电器设备 ❖ 电弧炉炉体构造与炉衬 ❖ 电弧炉炼钢原材料 ❖ 碱性电弧炉冶炼工艺 ❖ 超高功率电弧炉和直流电弧炉 ❖ 典型钢种冶炼 ❖ 电炉新技术、新工艺
绪论：电弧炉炼钢及其发展
一、电弧炉
目前，世界上电炉钢产量的95%以上都是由电弧炉生 产的，因此电炉炼钢主要指电弧炉。
P1—单位时间的热损失，即熔化期内的平均电能损失。 采用钢渣混出的方法，或先出大部分渣再出钢。
(FeO)+ Ca = (CaO) + [Fe]
二.装料 由炉底、炉壁和炉盖三部分组成。
5～4ml∕100g，氮降低到0. （2）停泵、破空，软吹氩大于3分钟；
1.装料前的炉料计算 由于自动功率调节器的作用，电极始终要与炉料保持一定距离，所以电极随着炉料的熔化而不断下降。
⑵ 当有炉渣形成后，电弧增长并变得稳定些，电弧 被炉渣包围的部分越大时，电弧电压和电流的波 形越接近于正弦形。
电炉炼钢工艺培训课件.ppt
9 .1 0
相对成本* （参考值）
3 .7 3 .2 6 .0 1 .8 0 .5 ～ 0 .6 0 .3 ～ 0 .6
化学反应中各发热元素的来源首先是炉料――废钢和生 铁，还有是由碳枪喷入的碳粉或焦粉。对于普通铁水，每吹入 1m 3 的 氧 气 ,所 含 各 元 素 在 1600 ℃ 时 反 应 理 论 发 热 值 约 为 4kw h。
5 m in
16 1 5 /5
1 5 /5
1 8 /6 3 m in
1 5 /5
4 m in 1 8 /6 8 m in
2 m in
2 m in
2 m in
12
8
4
0
0
5
10
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20
25
30
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40
45
50
(一 次 料 ) (加 铁 水 )
(二 次 料 )
(精 炼 )
供 电 时 间 m in
5.4 电炉氧化期操作
废钢熔化过程：从中心向四周、从热区向冷区、 从下向上。
熔化期操作原则：合理供电、合适吹氧、提前 造渣。
吹氧方式：自耗式：可切割、可吹渣钢界面； 水冷式：只能吹渣钢界面。
优化的供电曲线
电 压 级 /电别 流 级 V别 / A
28
24
2 1 /6
2 1 /6
20
5 m in
5 m in 1 9 /6
1 8 /6
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
电炉炼钢操作方法及冶炼工艺共73页PPT资料
电炉装料情况
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。
（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。
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 碱度和氧化性等有关；而在吹氧时Ｃ氧化10%～ 30%、Fe氧化2%～3%。
3）提前造渣
槽出钢电炉炉衬情况
EBT电炉炉衬情况
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。
目前，在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。
1）炉料熔化过程及供电
装料完毕即可通电熔化。炉料熔化过程图， 基本可分为四个阶段（期），即点弧、穿井、主 熔化及熔末升温。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•点（起）弧期
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。
钢铁冶金概论(之五)电炉炼钢.pptx
4
2.直流电炉的发展
交流电弧炉的缺点： 1）稳定性差、噪音大、功率因素低、引起电
网闪烁； 2）三相负荷不均匀，形成热点，造成耐火材
料损失严重。 因此，随着大功率闸管技术发展，重新
开始直流电弧炉的研究。
5
2.直流电炉的发展
••第交直一流流阶电电段弧弧：炉炉的的缺优点点：： •• 11））稳实对定验电性直网差流冲、电击噪弧小音炉，大的无、建需功造动率（态因7补0素~充8低0装年、置代引；）起； •第电2二）网阶石闪段墨烁：电；极消耗低，是交流的1/2； ••••第2材 新3耗 4回）三））料开低收大三中阶耐冶损始5周型相小段因0材炼失直期工%负型：此与严流周；短业荷电，金重电期。支不弧随。弧属短流均炉着炉消，电匀的大的耗熔弧，建功研低化炉形造率究，时的成（闸。环间建热8管境0短造点年技污1（，代术0染9~造中发02小年成0期展，%代耐），，投）火；重电资
结构与操作：
钢板焊接成圆桶形， 以蛤式最广泛。料罐无料 和开门钢绳放松时底门自 行关闭。料罐靠炉料重量 将底门自动关闭，开门钢 绳拉动后底门打开。
36
⑵高位料仓
电炉及其炉后处 理的辅助材料主要由 地下受料仓、皮带运 输机、炉顶料仓及其 振动给料机、称量斗、 投料斗组成。
炉顶料仓20~25 个,装入CaO、CaF2、 C等。上料通过液位计 发出指令由地下料仓 输送。
加料冶炼时靠机 械设备维持炉子在水 平位置；
出钢和流渣时实现 炉体倾动。
28
⑶炉 盖
水冷炉盖：
用于关闭电炉， 由钢结构框架和管式 冷却盘组成；
炉盖提升：
通过四点连接件 与提升炉盖的悬臂梁 相连，通过电动卷扬 或液压缸带动连杆机 构提升卢盖。
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⑷电极升降装置
2.直流电炉的发展
交流电弧炉的缺点： 1）稳定性差、噪音大、功率因素低、引起电
网闪烁； 2）三相负荷不均匀，形成热点，造成耐火材
料损失严重。 因此，随着大功率闸管技术发展，重新
开始直流电弧炉的研究。
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2.直流电炉的发展
••第交直一流流阶电电段弧弧：炉炉的的缺优点点：： •• 11））稳实对定验电性直网差流冲、电击噪弧小音炉，大的无、建需功造动率（态因7补0素~充8低0装年、置代引；）起； •第电2二）网阶石闪段墨烁：电；极消耗低，是交流的1/2； ••••第2材 新3耗 4回）三））料开低收大三中阶耐冶损始5周型相小段因0材炼失直期工%负型：此与严流周；短业荷电，金重电期。支不弧随。弧属短流均炉着炉消，电匀的大的耗熔弧，建功研低化炉形造率究，时的成（闸。环间建热8管境0短造点年技污1（，代术0染9~造中发02小年成0期展，%代耐），，投）火；重电资
结构与操作：
钢板焊接成圆桶形， 以蛤式最广泛。料罐无料 和开门钢绳放松时底门自 行关闭。料罐靠炉料重量 将底门自动关闭，开门钢 绳拉动后底门打开。
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⑵高位料仓
电炉及其炉后处 理的辅助材料主要由 地下受料仓、皮带运 输机、炉顶料仓及其 振动给料机、称量斗、 投料斗组成。
炉顶料仓20~25 个,装入CaO、CaF2、 C等。上料通过液位计 发出指令由地下料仓 输送。
加料冶炼时靠机 械设备维持炉子在水 平位置；
出钢和流渣时实现 炉体倾动。
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⑶炉 盖
水冷炉盖：
用于关闭电炉， 由钢结构框架和管式 冷却盘组成；
炉盖提升：
通过四点连接件 与提升炉盖的悬臂梁 相连，通过电动卷扬 或液压缸带动连杆机 构提升卢盖。
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⑷电极升降装置
电炉炼钢-PPT课件
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4.4.1 补炉
影响炉衬寿命的主要因素：有炉衬的种类、性质 和质量；高温电弧辐射和熔渣的化学侵蚀；吹氧 与钢液、炉渣等的机械冲刷以及装料的冲击。 补炉部位： 炉衬损坏的主要部位是炉壁渣线，出 钢口，炉门两侧。 补炉方法：补炉方法可分为人工投补和机械喷补 补炉的原则是：高温、快补、薄补。 补炉材料：碱性电炉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。
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水冷炉盖
主要用来关闭电炉。水冷炉盖由钢结构框架和 管式冷却盘组成，此结构同时支撑管式抽气弯 管，冷却盘由位于外径的供水管供水。炉盖中 心孔设一个锥形套环用来放置带孔的耐火材料 圈，电极穿过此孔做升降运动。 炉盖提升通过四点连接件与提升炉盖的悬梁相 连，通过电动卷扬机或液压缸带动连杆机构提 升炉盖。
21
4.4.5 还原
还原期的主要任务
脱氧至要求（wO为0.003-0.008%）； 脱硫至一定值； 调整钢液成分，进行合金化； 调整钢液温度。
其中：脱氧是核心，温度是条件，造渣是保证。
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还原操作
电炉常用综合脱氧法，其还原操作以脱氧为核心。 当钢液的温度、磷和碳含量符合要求，扒渣量超 过95％； 加Fe-Mn、Fe-Si块等预脱氧（沉淀脱氧）； 加石灰、萤石、火砖块，造稀薄渣； 还原，加碳粉、Fe-Si粉等脱氧（扩散脱氧）， 分3～5批，7～10min／批； 搅拌，取样、测温； 调整成分，加Al或Ca-Si块等终脱氧（沉淀脱 氧）； 出钢
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水冷炉盖
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电极横臂升降装置
电炉炼钢操作方法及冶炼工艺73页PPT
第五章 电炉炼钢冶炼工艺
第一节 电炉冶炼操作方法 第二节 冶炼工艺
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节 电炉冶炼操作方法
操作方法一般是按造渣工艺特点来划分的，有单渣 氧化法、单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普 遍采用后两种。
1）双渣还原法 又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的 氧化期（≤10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱 碳，去气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料 应由含低磷的返回废钢组成。 由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除 有害元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。因此， 此法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。
电炉装料情况
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。
（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。
为什么？脱磷反应与脱磷条件：
脱磷反应与脱磷条件：
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；
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。
第一节 电炉冶炼操作方法 第二节 冶炼工艺
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节 电炉冶炼操作方法
操作方法一般是按造渣工艺特点来划分的，有单渣 氧化法、单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普 遍采用后两种。
1）双渣还原法 又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的 氧化期（≤10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱 碳，去气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料 应由含低磷的返回废钢组成。 由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除 有害元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。因此， 此法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。
电炉装料情况
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。
（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。
为什么？脱磷反应与脱磷条件：
脱磷反应与脱磷条件：
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；
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。
电炉炼钢冶炼工艺课件
废钢的质量和成分对钢的质量和产量具有重要影响， 因此需对废钢进行分类和质量检验。
合金元素
合金元素是用于改善钢的性能 和品质的重要原料。
常见的合金元素包括硅、锰、 铬、镍、钨等，根据不同的用 途和工艺要求，加入适量的合 金元素可以提高钢的强度、韧 性、耐腐蚀性等性能。
合金元素的加入量和配比对钢 的性能和产量具有重要影响， 需经过精确的计算和控制。
溶剂与熔剂
01
溶剂与熔剂是用于调节熔融钢液的化学成分和物理性质的重要 原料。
02
常见的溶剂与熔剂包括石灰石、白云石、萤石等，可起到造渣
、脱硫、去磷等作用，以改善钢液的纯净度和质量。
溶剂与熔剂的加入量和配比需经过精确的计算和控制，以确保
03
钢液的化学成分和物理性质符合要求。
燃料与燃气
燃料与燃气是用于提供热能，维 持电炉炼钢冶炼过程所需温度的
电炉炼钢冶炼工艺课件
目
CONTENCT
录
• 电炉炼钢冶炼工艺概述 • 电炉炼钢冶炼工艺流程 • 电炉炼钢冶炼设备 • 电炉炼钢冶炼原料与燃料 • 电炉炼钢冶炼环境保护与节能减排 • 电炉炼钢冶炼质量控制与检测
01
电炉炼钢冶炼工艺概述
定义与特点
95% 85% 75% 50% 45%
0 10 20 30 40 5
03
电炉炼钢冶炼设备
电弧炉
总结词
利用电弧产生的高温熔化炉料进行炼钢的设备。
详细描述
电弧炉是电炉炼钢的主要设备之一，其工作原理是利用电极与炉料之间的电弧产生的高温来熔化炉料 。根据电极数量和供电方式的不同，电弧炉可分为三相电弧炉和单相电弧炉。
感应炉
总结词
利用电磁感应原理产生高温熔化炉料的设备。
合金元素
合金元素是用于改善钢的性能 和品质的重要原料。
常见的合金元素包括硅、锰、 铬、镍、钨等，根据不同的用 途和工艺要求，加入适量的合 金元素可以提高钢的强度、韧 性、耐腐蚀性等性能。
合金元素的加入量和配比对钢 的性能和产量具有重要影响， 需经过精确的计算和控制。
溶剂与熔剂
01
溶剂与熔剂是用于调节熔融钢液的化学成分和物理性质的重要 原料。
02
常见的溶剂与熔剂包括石灰石、白云石、萤石等，可起到造渣
、脱硫、去磷等作用，以改善钢液的纯净度和质量。
溶剂与熔剂的加入量和配比需经过精确的计算和控制，以确保
03
钢液的化学成分和物理性质符合要求。
燃料与燃气
燃料与燃气是用于提供热能，维 持电炉炼钢冶炼过程所需温度的
电炉炼钢冶炼工艺课件
目
CONTENCT
录
• 电炉炼钢冶炼工艺概述 • 电炉炼钢冶炼工艺流程 • 电炉炼钢冶炼设备 • 电炉炼钢冶炼原料与燃料 • 电炉炼钢冶炼环境保护与节能减排 • 电炉炼钢冶炼质量控制与检测
01
电炉炼钢冶炼工艺概述
定义与特点
95% 85% 75% 50% 45%
0 10 20 30 40 5
03
电炉炼钢冶炼设备
电弧炉
总结词
利用电弧产生的高温熔化炉料进行炼钢的设备。
详细描述
电弧炉是电炉炼钢的主要设备之一，其工作原理是利用电极与炉料之间的电弧产生的高温来熔化炉料 。根据电极数量和供电方式的不同，电弧炉可分为三相电弧炉和单相电弧炉。
感应炉
总结词
利用电磁感应原理产生高温熔化炉料的设备。
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5.2.1 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。
2）补炉部位
炉衬各部位的工作条件不同（图4-1、图4-2） 损坏情况也不一样。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；
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，电弧燃烧不稳定。 注意保护炉底，办法是：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。 供电上采取较大的二次电压、较大电流，以 增加穿井的直径与穿井的速度。
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
渣线热点区 尤其2＃热点区还受到电弧功率大、 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。
图5-1 槽出钢电炉炉衬情况
图5-2 EBT电炉炉衬情况
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。
• 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（图5-4）。
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表5-1。 典型的供电曲线如图5-5。
表5-1 炉料熔化过程与操作
目前，在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。
5.2.2 装料
目前，广泛采用炉顶料罐（或叫料篮、料 筐）装料（图5-3），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。
（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。
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5-4，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
2021/2/9
东北大学/阎立懿
3
2）双渣氧化法
又称氧化法，它的特点是冶炼过程有正常的 氧化期，能脱碳、脱磷，去气、夹杂，对炉料 也无特殊要求；还有还原期，可以冶炼高质量 钢。
目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶 炼，以下主要介绍氧化法冶炼工艺。
5.2 电炉传统冶炼工艺
传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础。 其操作过程分为：补炉、装料、熔化、氧化、 还原与出钢六个阶段。因主要由熔化、氧化、还 原期组成，俗称老三期。
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。
第五章 电炉炼钢冶炼工艺
电炉炼钢冶炼工艺 钢液 的 合 金 化
第五章 电炉炼钢冶炼工艺
电炉冶炼操作方法 电炉炼钢冶炼工艺 钢液 的 合 金 化
5.1 电炉冶炼操作方法
～一般是按造渣工艺特点来划分的，有单渣氧化法、 单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普遍采用后 两种。
1）双渣还原法 又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的氧化 期（≤10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱碳，去 气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料应由含 低磷的返回废钢组成。 由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除有害 元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。因此，此 法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。
3）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。
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，这样为氧化期创造 条件。
• 主熔化期
电极下降至炉底后开始回升时，主熔化期开 始（图5-4）。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，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％以上。
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 几时Ｃ氧化 10%～30%、Fe氧化2%～3%。
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。
2）补炉部位
炉衬各部位的工作条件不同（图4-1、图4-2） 损坏情况也不一样。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；
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，电弧燃烧不稳定。 注意保护炉底，办法是：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。 供电上采取较大的二次电压、较大电流，以 增加穿井的直径与穿井的速度。
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
渣线热点区 尤其2＃热点区还受到电弧功率大、 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。
图5-1 槽出钢电炉炉衬情况
图5-2 EBT电炉炉衬情况
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。
• 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（图5-4）。
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表5-1。 典型的供电曲线如图5-5。
表5-1 炉料熔化过程与操作
目前，在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。
5.2.2 装料
目前，广泛采用炉顶料罐（或叫料篮、料 筐）装料（图5-3），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。
（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。
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5-4，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
2021/2/9
东北大学/阎立懿
3
2）双渣氧化法
又称氧化法，它的特点是冶炼过程有正常的 氧化期，能脱碳、脱磷，去气、夹杂，对炉料 也无特殊要求；还有还原期，可以冶炼高质量 钢。
目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶 炼，以下主要介绍氧化法冶炼工艺。
5.2 电炉传统冶炼工艺
传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础。 其操作过程分为：补炉、装料、熔化、氧化、 还原与出钢六个阶段。因主要由熔化、氧化、还 原期组成，俗称老三期。
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。
第五章 电炉炼钢冶炼工艺
电炉炼钢冶炼工艺 钢液 的 合 金 化
第五章 电炉炼钢冶炼工艺
电炉冶炼操作方法 电炉炼钢冶炼工艺 钢液 的 合 金 化
5.1 电炉冶炼操作方法
～一般是按造渣工艺特点来划分的，有单渣氧化法、 单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普遍采用后 两种。
1）双渣还原法 又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的氧化 期（≤10min），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱碳，去 气、夹杂。但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料应由含 低磷的返回废钢组成。 由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除有害 元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。因此，此 法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。
3）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。
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，这样为氧化期创造 条件。
• 主熔化期
电极下降至炉底后开始回升时，主熔化期开 始（图5-4）。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，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％以上。
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 几时Ｃ氧化 10%～30%、Fe氧化2%～3%。