电炉炼钢流程
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第二篇 电弧炉炼钢
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。
四、电炉“短流程”的优势：
•充足的废钢资源 •能源优势 •流程优势 •环保意识 •可持续发展
1）投资比高炉—转炉流程减少l／2以上。如美国、日本等国的薄板坯电炉短流 程，实际费用约为传统流程的l／4 2)生产成本低，劳动生产率高。钢铁联合企业从铁—焦—烧开始到热轧板卷为止， 吨钢能耗一般为23kJ／t，而以废钢为原料的电炉钢厂短流程工艺生产的产品能耗 接近10kJ／t，能耗降低60％左右。 3)在世界每年废钢产量为3亿多吨的情况下，电炉短流程的发展对于促进环保， 消化废钢，净化冶金工厂的环境起到了良好的推动作用。因此，发达国家把发展 紧凑式电炉短流程作为重点。
一.钢铁料 1.废钢 A.普通废钢 来源广泛，成分和规格较复杂。 B.返回废钢 来自钢铁厂的冶炼和加工车间。
对废钢的要求 ⑴ 废钢表面清洁少锈。 ⑵ 废钢中不得混有铜、铅、锌、锡、锑、砷等有色
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。
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Biblioteka Baidu 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。
由外向内第一层以石棉板作绝热层，第二 层用硅藻土或粘土砖立砌作保温层，第三 层用沥青镁砂砖环砌作工作层。
3.水冷挂渣炉壁
可装置在渣线以上炉壁热点区和易损区局 部使用；也可在渣线以上做成全水冷挂渣 炉壁。
4.炉盖结构：一般用一、二级高铝砖或铝镁 砖砌筑。
5.水冷炉盖
第三章 电弧炉炼钢用原材料
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)。
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
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。
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
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、电磁式空气断路器、 真空断路器。
3.电抗器
作用：串连在变压器的高压侧，增加电路 的电抗，限制短路电流和稳定电弧。
4.电炉变压器 作用：将高电压低电流转变为低电压大电流
供给电弧炉。
5.短网
从电弧炉变压器低压侧的出线开始到电极 这一段线路。
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
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。
⑶ 实际炼钢炉中电弧的阴极和阳极轮流位于石墨和 金属上。
⑷ 在三相炼钢电弧炉中，每相电弧受到其它两相电 弧所建立磁场的作用，于是被地磁力移至电极端 靠近炉衬的外侧—电弧外吹。电极末端形状也随 之改变。
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。
池形状：圆台形、圆台加球缺形。
主要尺寸：
A.熔池直径：炉门坎水平面的直径，D。 B.熔池深度：炉门坎水平面到炉底中心处的深
度。H。 一般推荐:D∕H＝4.5～5。
2.熔炼室的形状和尺寸
熔炼室是指熔池上部的空间。主要由炉子 的容量决定。内壁表面常砌成上薄下厚的 斜形，斜角：6～8°。
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。
四、电炉“短流程”的优势：
•充足的废钢资源 •能源优势 •流程优势 •环保意识 •可持续发展
1）投资比高炉—转炉流程减少l／2以上。如美国、日本等国的薄板坯电炉短流 程，实际费用约为传统流程的l／4 2)生产成本低，劳动生产率高。钢铁联合企业从铁—焦—烧开始到热轧板卷为止， 吨钢能耗一般为23kJ／t，而以废钢为原料的电炉钢厂短流程工艺生产的产品能耗 接近10kJ／t，能耗降低60％左右。 3)在世界每年废钢产量为3亿多吨的情况下，电炉短流程的发展对于促进环保， 消化废钢，净化冶金工厂的环境起到了良好的推动作用。因此，发达国家把发展 紧凑式电炉短流程作为重点。
一.钢铁料 1.废钢 A.普通废钢 来源广泛，成分和规格较复杂。 B.返回废钢 来自钢铁厂的冶炼和加工车间。
对废钢的要求 ⑴ 废钢表面清洁少锈。 ⑵ 废钢中不得混有铜、铅、锌、锡、锑、砷等有色
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。
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Biblioteka Baidu 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。
由外向内第一层以石棉板作绝热层，第二 层用硅藻土或粘土砖立砌作保温层，第三 层用沥青镁砂砖环砌作工作层。
3.水冷挂渣炉壁
可装置在渣线以上炉壁热点区和易损区局 部使用；也可在渣线以上做成全水冷挂渣 炉壁。
4.炉盖结构：一般用一、二级高铝砖或铝镁 砖砌筑。
5.水冷炉盖
第三章 电弧炉炼钢用原材料
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)。
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
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。
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
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、电磁式空气断路器、 真空断路器。
3.电抗器
作用：串连在变压器的高压侧，增加电路 的电抗，限制短路电流和稳定电弧。
4.电炉变压器 作用：将高电压低电流转变为低电压大电流
供给电弧炉。
5.短网
从电弧炉变压器低压侧的出线开始到电极 这一段线路。
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
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。
⑶ 实际炼钢炉中电弧的阴极和阳极轮流位于石墨和 金属上。
⑷ 在三相炼钢电弧炉中，每相电弧受到其它两相电 弧所建立磁场的作用，于是被地磁力移至电极端 靠近炉衬的外侧—电弧外吹。电极末端形状也随 之改变。
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。
池形状：圆台形、圆台加球缺形。
主要尺寸：
A.熔池直径：炉门坎水平面的直径，D。 B.熔池深度：炉门坎水平面到炉底中心处的深
度。H。 一般推荐:D∕H＝4.5～5。
2.熔炼室的形状和尺寸
熔炼室是指熔池上部的空间。主要由炉子 的容量决定。内壁表面常砌成上薄下厚的 斜形，斜角：6～8°。