第三章 电炉炼钢详解

在工业发达国家 ,由于废钢量较大 ,电炉炼钢已从 20世纪中的主要 生产特殊钢过渡到生产全钢种 ,甚至以生产普通碳素钢为主。在最近 一、二十年间,随着二次精炼技术的下断发展和完善,电炉冶炼由原来 的三期演变成仅作为熔化设备 ,并与二次精炼和连铸技术配套形成自 动化水平高、功率高、能耗低的专业化生产系统 ,从而增强了电炉生 产工艺的竞争能力。电炉冶炼与炉外精炼及连铸相结合形成的基本炼 钢流程,不但提高了钢的质量,还降低了生产成本。 但是,电弧炉也还存在一些不足之处,如由于电弧的离解作用,使空气
电弧炉底部倾动机构略图
七、炉顶装料机构
大多数炼钢电弧炉都采用顶装料方式。根据炉盖与炉身的相 对运动不同,装料方式有3种：炉盖旋转式、炉盖开出式和炉身 开出式。无论采用何种方式,装料时均须先将炉顶和电极提升起
来,然后旋转移开,使炉膛完全暴露出来,再用吊车将炉料从上部
装人炉内,装料完毕再将炉顶回复。 炉盖开出式装料:首先抬起炉盖并吊在支架上,然后炉盖同吊
炼钢电弧炉的基本结构 1-炉盖；2-电极；3-水冷圈；4-炉墙；5-炉坡； 6-炉底；7-炉门；8-出钢口；9-出钢槽
一、炉壳
炉壳包括圆形炉身、炉壳底和上部加固圈三部分。其作用主要是 承受炉衬、钢、渣的重量和自重 ,同时还须承受高温和炉衬的膨胀作 用,因此要求其必须具有足够的强度。一般都是用钢板焊接而成,根据 经验 , 所用钢板厚度大约为炉壳直径的 1/200, 通常厚度约回 12 ～ 30mm,炉身做成圆筒形可减少散热面积及热损失。
电炉炼钢, 主要是指电弧炉炼钢 ,是国内外生产特殊钢的 主要方法。目前 , 世界上95％以上的电炉钢是由电弧炉生产
的,还有少量是由感应炉、电渣炉等生产的。根据炉衬材料化
学性质不同,电弧炉炼钢有酸性和碱性之分。采用碱性耐火村 料做炉衬，炼钢时造碱性炉渣，这种炉子称为碱性电弧炉。 酸性电炉冶炼对炉料要求很高，由于炼钢时造酸性炉渣， 因而对钢液基本不具备脱硫及脱磷能力，要求炉料中的磷、
硫含量必须很低，致使酸性电弧炉冶炼不能广泛使用，炼钢
百度文库电弧炉通常都采用碱性法冶炼，因此本章只讨论碱性电弧炉 的冶炼工艺 。
碱性电弧炉炼钢的特点： 电弧炉主要是利用电极与炉料间放电产生电弧放出的热量来 炼钢的。
优点：⑴热效率比较高。废气带走的热量相对较少 , 其热效
率可达65％以上；⑵温度高。电弧区温度高达3000℃以上,可 快速熔化各种炉料 ,并使钢水加热到大于 1600℃；⑶温度容易
四、电极密封圈
为使电极在炼钢过程中能自由升降，电极孔直径－般要比电 极直径大 40 ～ 50mm ，炉内的高温气体就不断地从电极孔缝隙 中逸出，而空气则不断地从电极孔缝隙中吸入，这样不但使热损
失增加，不利于维护炉内还原性气氛，而且还使电极受高温炉气
的冲刷而氧化烧损严重，电极直径变细，易于折断。因此，必须 使用电极密封圈，以减少缝隙，防止炉气外逸，同时也可冷却炉
调整和控制，可满足冶炼不同钢种的要求；⑷炉内气氛可以控
制,既可造成氧化性气氛,又可造成还原性气氛,因此,具有很强的 去除钢中有害杂质磷、硫的能力, 同时还有很强的脱氧能力,故 钢中非金属夹杂物含量相对较低, 合金元素收得率也相对较高, 钢的成分容易控制,适于冶炼各种合金钢及优质钢；⑸可用100
％的废钢进行熔炼。
性好，更换电极要方便等。
六、炉体倾动机构
电弧炉出钢时要求炉体能够向出钢槽一侧倾动40°～50°,而在扒
渣时向炉门一侧倾动l0°～15°,故需要有倾动装置。
电弧炉倾动机构可分为炉侧倾动机构和炉底倾动机构两种。炉侧倾 动机构倾动着力点在侧面炉壳上,而炉底倾动机构式的着力点在炉底的
炉壳上。
电弧炉侧倾式结构简图 1、5-齿轮；2-齿条；3-螺帽；4-螺杆；6-电动机
顶，延长炉顶寿命。
五、电极夹持器
电极夹持器有两个作用，－是向电极输电，二是将电极固
定，并在需要松放电极时能方便灵活地松开。电极夹持器在高
温下工作，并受到大电流通过时产生的电阻热的作用，故要求 夹持器应能牢固地夹住电极，不能因电极的自重而松动或滑动； 接触表面要光滑，与电极之间不能因接触不良而起弧；要有足 够的机械强度，能耐高温、抗氧化；所用材料电阻要小，导电
和水蒸气离解出大量氢和氮,在还原期易被钢水吸收,因此,电炉钢若不
经特殊处理,其氢、氮含量一般比转炉钢高；由于电弧是点热源,炉内 温度分布不均匀,熔池平静时,各部位的钢水温度相差较大,尤其大炉子
更为突出。
§5.1 电弧炉及其主要设备
电弧炉炉体是电炉最主要的装置 ,用来熔化炉料和进行各种 冶金反应。由金属构件和耐火材料砌成的炉衬两部分组成。炉 体的金属构件又包括炉壳、炉门、出钢槽(现代电炉多数已无出 钢槽而采用偏心炉底出钢)、炉顶圈和电极密封圈等组成。
第三章 电炉炼钢
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教学要求： 1、了解电炉炼钢方法(扼要介绍感应炉冶炼,电渣重熔法, 真空感应炉熔炼法, 等离子电弧炉重熔等方法), 电弧炉炼 钢用原料,电弧炉发展趋势。
2、熟悉典型钢种的电弧炉冶炼工艺。
3、掌握碱性电弧炉冶炼工艺及各期的任务与操作方法。 重点：碱性电弧炉炼钢工艺 难点：碱性电弧炉炼钢过程中不同时期的操作工艺。
典型的炉壳及炉底结构形状如图所示
(a)平底形；(b)截锥形；(c)球形 1-圆筒形炉身；2-炉壳底；3-加强筋
二、炉门
炉门包括炉门盖、炉门框、炉门坎和炉门升降机构等部分。对
炉门的要求是：结构严密，升降简便灵活，牢固耐用，各部分便于装
卸。
三、出钢口和流钢槽
出钢口为圆形或者矩形孔，一般正对炉门。流钢槽由钢板和角 钢焊成，固定在炉壳上，槽内砌有耐火砖，大部分采用预制整块的流 钢槽砖砌成，使用寿命较长，且拆装也方便。在保证出钢顺利的前提 下，流钢槽长度应尽可能短些，以减少出钢时产生的二次氧化。
架以及支柱一起开向出钢槽一边。
炉身开出式装料:电极升高,炉盖抬起,炉身沿轨道向炉门方向 开出。
电炉炉身开出式装料情况
炉盖旋转式炼钢电弧炉的装料情况
1-电弧炉平台 2-出钢槽 3-炉盖 4-石墨电极 5-装料筐 6-炉体 7-倾斜摇架
八、水冷炉壁及水冷炉盖