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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第二篇 電弧爐煉鋼,第二篇 電弧爐煉鋼,1,主要內(nèi)容,電爐煉鋼及其發(fā)展,電弧爐的電器設(shè)備,電弧爐爐體構(gòu)造與爐襯,電弧爐煉鋼原材料,堿性電弧爐冶煉工藝,超高功率電弧爐和直流電弧爐,典型鋼種冶煉,電爐新技術(shù)、新工藝,主要內(nèi)容電爐煉鋼及其發(fā)展,2,緒論：,電弧爐煉鋼及其發(fā)展,一、電弧爐,目前，世界上電爐鋼產(chǎn)量的95%以上都是由電弧爐生產(chǎn)的，因此電爐煉鋼主要指電弧爐。,電爐煉鋼是以廢鋼為主要原料，以三相交流電作電源，利用電流通過

2、石墨電極與金屬料之間產(chǎn)生電弧的高溫，來加熱、熔化爐料。,電弧爐是用來生產(chǎn)特殊鋼和高合金鋼的主要方法(現(xiàn)在也用來生產(chǎn)普通鋼)。,緒論：電弧爐煉鋼及其發(fā)展一、電弧爐,3,二、,電弧爐煉鋼的特點(diǎn),1、溫度高而且容易控制,2、可以制造還原性氣氛，有利于去硫,3、熱效率高，可達(dá)65%以上,4、冶煉設(shè)備簡單，投資少,缺陷：,1、耗電量大 500700kwh/t,2、成品鋼中H、N含量偏高,3、炭質(zhì)電極可能使鋼液增碳，給低碳鋼冶煉帶來困難,二、電弧爐煉鋼的特點(diǎn),4,三、長流程與短流程,長流程：,鐵礦石 高爐 鐵水 轉(zhuǎn)爐 鋼水 澆注,鋼坯 軋鋼 鋼材,短流程：,廢鋼等 電爐 鋼水 澆注 軋鋼 鋼材,廢鋼電爐煉

3、鋼流程，具有流程短，設(shè)備布置、工藝銜接緊湊，投入產(chǎn)出快。,三、長流程與短流程,5,四、電爐“短流程”的優(yōu)勢：,充足的廢鋼資源,能源優(yōu)勢,流程優(yōu)勢,環(huán)保意識,可持續(xù)發(fā)展,1）投資比高爐轉(zhuǎn)爐流程減少l2以上。如美國、日本等國的薄板坯電爐短流程，實(shí)際費(fèi)用約為傳統(tǒng)流程的l4,2)生產(chǎn)成本低，勞動生產(chǎn)率高。鋼鐵聯(lián)合企業(yè)從鐵焦燒開始到熱軋板卷為止，噸鋼能耗一般為23kJt，而以廢鋼為原料的電爐鋼廠短流程工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品能耗接近10kJt，能耗降低60左右。,3)在世界每年廢鋼產(chǎn)量為3億多噸的情況下，電爐短流程的發(fā)展對于促進(jìn)環(huán)保，消化廢鋼，凈化冶金工廠的環(huán)境起到了良好的推動作用。因此，發(fā)達(dá)國家把發(fā)展緊湊式電爐

4、短流程作為重點(diǎn)。,四、電爐“短流程”的優(yōu)勢：1）投資比高爐轉(zhuǎn)爐流程減少l,6,五、電爐工藝流程圖,五、電爐工藝流程圖,7,第一章電弧爐的電器設(shè)備11 電弧概念與交流電弧特性,一.電弧基礎(chǔ),電弧爐熱源電?。簺Q定爐內(nèi)熱工狀況和設(shè)備的電器特性。,1.電弧是一種氣體放電現(xiàn)象。在兩電極間加上一定的電壓，就能自行放電。放電時(shí)兩電極間的氣體被電離，出現(xiàn)大量帶電質(zhì)點(diǎn)自由電子和正離子，電極間出現(xiàn)導(dǎo)電通道，電流密度達(dá)KAcm,2,，氣體達(dá)幾千攝氏度。,第一章電弧爐的電器設(shè)備11 電弧概念與交流電弧特性一,8,2.電弧柱中氣體電離的原因,陰極斑點(diǎn)的熱電子發(fā)射。,電場電離。,熱電離。,3.消電離的兩種形式,擴(kuò)散。,復(fù)

5、合。,2.電弧柱中氣體電離的原因,9,二.交流電弧特性,1.交流電弧的不連續(xù)性,2.煉鋼爐中電弧,在熔化期，電弧長度較?。?020mm），電弧不斷地從一塊爐料跳向另一塊爐料，因而電弧電壓和電流的波形無規(guī)則地劇烈變動。,當(dāng)有爐渣形成后，電弧增長并變得穩(wěn)定些，電弧被爐渣包圍的部分越大時(shí)，電弧電壓和電流的波形越接近于正弦形。,實(shí)際煉鋼爐中電弧的陰極和陽極輪流位于石墨和金屬上。,在三相煉鋼電弧爐中，每相電弧受到其它兩相電弧所建立磁場的作用，于是被地磁力移至電極端靠近爐襯的外側(cè)電弧外吹。電極末端形狀也隨之改變。,二.交流電弧特性1.交流電弧的不連續(xù)性,10,軸承鋼冶煉工藝課件,11,12 電弧爐的主電路

6、及主電路上的電器設(shè)備,一.電弧爐的主電路,由高壓電纜線至電極的電路稱為電弧爐的主電路。,1.主電路組成,隔離開關(guān)、高壓斷路器、電抗器、電爐變壓器、低壓短網(wǎng)等。,2.主電路作用,從高壓電網(wǎng)取得高壓電能，轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷?、大電流輸送到電極。,12 電弧爐的主電路及主電路上的電器設(shè)備一.電弧爐的主,12,軸承鋼冶煉工藝課件,13,二.主電路上的電器設(shè)備,1.隔離開關(guān),作用：電爐設(shè)備檢修時(shí)斷開高壓電源，或進(jìn)行切換操作。,結(jié)構(gòu)：三相刀閘開關(guān)。,特點(diǎn)：無滅弧裝置，必須在無負(fù)載時(shí)接通或切斷電路。,開關(guān)操作順序：送電時(shí)先合上隔離開關(guān)，后合上高壓斷路器；停電時(shí)先斷開高壓斷路器，后斷開隔離開關(guān)。,操作機(jī)構(gòu)：手動、電動

7、、氣動三種。,二.主電路上的電器設(shè)備1.隔離開關(guān),14,2.高壓斷路器,作用：是電弧爐的操作開關(guān)，用以切斷電爐變壓器的空載電流、工作電流和爐中發(fā)生短路時(shí)的工作短路電流。,工作特點(diǎn)：操作次數(shù)頻繁，要求操作斷路器能經(jīng)受5000次操作而無需維修。,種類：高壓油開關(guān)、電磁式空氣斷路器、真空斷路器。,3.電抗器,作用：串連在變壓器的高壓側(cè)，增加電路的電抗，限制短路電流和穩(wěn)定電弧。,2.高壓斷路器,15,4.電爐變壓器,作用：將高電壓低電流轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷捍箅娏鞴┙o電弧爐。,5.短網(wǎng),從電弧爐變壓器低壓側(cè)的出線開始到電極這一段線路。,結(jié)構(gòu)：主要由硬銅母線（銅排）、軟電纜和爐頂水冷銅管三部分組成。,影響：電爐電

8、效率；功率因素；三相電功率平衡。,4.電爐變壓器,16,軸承鋼冶煉工藝課件,17,第二章 電弧爐爐體構(gòu)造與爐襯,21 電弧爐爐體構(gòu)造,一.爐殼,二.爐門,三.出鋼口與流鋼槽,四.爐蓋圈,五.電極密封圈,第二章 電弧爐爐體構(gòu)造與爐襯21 電弧爐爐體構(gòu)造一,18,22 爐型尺寸與爐襯,一.電弧爐爐型尺寸,1.熔池的形狀與尺寸,熔池是指電弧爐渣線以下部分的空間。,池形狀：圓臺形、圓臺加球缺形。,主要尺寸：,A.熔池直徑：爐門坎水平面的直徑，D。,B.熔池深度：爐門坎水平面到爐底中心處的深度。H。,一般推薦:DH4.55。,22 爐型尺寸與爐襯一.電弧爐爐型尺寸,19,2.熔煉室的形狀和尺寸,熔煉室是

9、指熔池上部的空間。主要由爐子的容量決定。內(nèi)壁表面常砌成上薄下厚的斜形，斜角：68。,3.爐蓋的形狀和尺寸,關(guān)鍵尺寸：拱高。,2.熔煉室的形狀和尺寸,20,二.電弧爐爐襯,由爐底、爐壁和爐蓋三部分組成。,1.爐底結(jié)構(gòu),絕熱層：是爐底的最下層，其作用是減少通過爐底的熱損失。,保護(hù)層：其作用是保證熔池部分的堅(jiān)固性，防止漏鋼。,工作層：直接與鋼液和爐渣接觸，熱負(fù)荷高，化學(xué)侵蝕嚴(yán)重，機(jī)械沖刷激烈。,二.電弧爐爐襯由爐底、爐壁和爐蓋三部分組成。,21,2.爐壁結(jié)構(gòu),由外向內(nèi)第一層以石棉板作絕熱層，第二層用硅藻土或粘土磚立砌作保溫層，第三層用瀝青鎂砂磚環(huán)砌作工作層。,3.水冷掛渣爐壁,可裝置在渣線以上爐壁熱

10、點(diǎn)區(qū)和易損區(qū)局部使用；也可在渣線以上做成全水冷掛渣爐壁。,4.爐蓋結(jié)構(gòu)：一般用一、二級高鋁磚或鋁鎂磚砌筑。,5.水冷爐蓋,2.爐壁結(jié)構(gòu),22,第三章 電弧爐煉鋼用原材料,一.鋼鐵料,1.廢鋼,A.普通廢鋼,來源廣泛，成分和規(guī)格較復(fù)雜。,B.返回廢鋼,來自鋼鐵廠的冶煉和加工車間。,第三章 電弧爐煉鋼用原材料一.鋼鐵料,23,對廢鋼的要求,廢鋼表面清潔少銹。,廢鋼中不得混有銅、鉛、鋅、錫、銻、砷等有色金屬。,廢鋼中不得混有爆炸物、易燃物、封閉器皿和毒品。,廢鋼要有明確的化學(xué)成分。,廢鋼要有合適的塊度和外形尺寸。,2.生鐵,一般用于提高爐料的配碳量或代替一部分廢鋼。通常配入量為1020。,3.直接還

11、原鐵,對廢鋼的要求,24,二.氧化劑,1.鐵礦石,要求鐵礦石的含鐵量高，比重大。,2.氧化鐵皮,要求與轉(zhuǎn)爐煉鋼相同。,3.氧氣,是最主要的氧化劑。要求含O299，水分3gm3，熔化期氧壓為0.30.7MPa，氧化期氧壓為0.71.2MPa。,二.氧化劑,25,三.脫氧劑和鐵合金,要求：,1.脫氧劑和鐵合金中的有用元素含量要高，以減少熔化時(shí)的熱能消耗。,2.塊度大小應(yīng)適當(dāng)，難熔化的塊度要小些，易熔的可大些。,3.非金屬夾雜物、P、S和氣體以及爐渣等雜質(zhì)含量應(yīng)盡量低些。,4.在許可范圍內(nèi)盡量先使用高碳鐵合金，然后中、低碳鐵合金。,5.不易氧化且難熔化的鐵合金在使用前應(yīng)加熱。,三.脫氧劑和鐵合金,2

12、6,四.造渣材料,1.石灰,CaO85，SiO22，S0.5，宜采用活性石灰。,2.螢石,CaF28595，應(yīng)在100200的低溫干燥后使用。,3.粘土磚塊,SiO260，Al2O335，改善爐渣流動性。,四.造渣材料,27,五.增碳劑,1.碳粉,2.電極粉（碎電極塊）,是最好的增碳材料，其比重大（碎電極塊），S、P低，灰分少。,六.電極,1.石墨電極性能,石墨加熱后，直接由故態(tài)升華為氣態(tài)，升華溫度高達(dá)3800。,它與大部分材料不同，在溫度上升時(shí)，其機(jī)械強(qiáng)度上升，在2000時(shí)石墨強(qiáng)度是室溫下的1.6倍。,五.增碳劑,28,石墨的電阻系數(shù)和溫度變動的相依關(guān)系較復(fù)雜。在1400下的電阻系數(shù)和室溫下

13、的相同，而金屬的電阻系數(shù)卻總是隨溫度升高而增大的。,石墨的導(dǎo)熱性能好而熱膨脹系數(shù)較低，使石墨抗熱震性能較好，降低了電極中的熱應(yīng)力。,在石墨表面溫度大于400后會和氧氣結(jié)合。氧化量與氣體中的氧含量、氣體流速和暴露時(shí)間有關(guān)。在溫度大于600后，氧化過程激烈。,石墨易于加工，電極兩端螺紋接頭有較高的加工精度，接頭處接觸良好，機(jī)械應(yīng)力分布較好，且價(jià)格不貴。,石墨的電阻系數(shù)和溫度變動的相依關(guān)系較復(fù)雜。在1400下,29,2.石墨電極的消耗,原因：,電極端面消耗,A.升華。,B.熱應(yīng)力導(dǎo)致剝落。,C.熔解。,電極側(cè)面消耗,電極折斷高位斷裂,殘端消耗低位斷裂,2.石墨電極的消耗,30,3.降低電極消耗的措施

14、,減少由機(jī)械外力和電磁力引起電極折斷和破損。,電極應(yīng)存放在干燥處，嚴(yán)防受潮。,減少電極接頭的電損失。,減少電極周界的氧化消耗。,降低電極端部的消耗。,提高電極調(diào)整器自動升降的靈敏度，有利于降低電極消耗。,強(qiáng)化管理，嚴(yán)格執(zhí)行配電、配料、裝料等關(guān)鍵操作制度，以減少非正常消耗。,3.降低電極消耗的措施,31,第四章 堿性電弧爐氧化法冶煉工藝,41 補(bǔ)爐和裝料,一.爐襯及補(bǔ)爐,1.爐襯,爐襯指爐壁、爐底和爐頂。壽命最低的是爐壁，它的工作條件最差，距電弧近，溫度高，又受爐渣的嚴(yán)重侵蝕。,爐襯損壞對冶煉操作的影響,A.爐齡后期渣線處侵蝕嚴(yán)重時(shí)，易造成跑鋼事故，最易從二號電極對應(yīng)的爐壁跑鋼，燒壞設(shè)備。,第四

15、章 堿性電弧爐氧化法冶煉工藝41 補(bǔ)爐和裝料一,32,B.內(nèi)襯侵蝕嚴(yán)重時(shí)由于爐壁薄而熱損失大，升溫困難，不易控制鋼液的溫度。,C.爐襯嚴(yán)重?fù)p壞或補(bǔ)爐鎂砂未燒結(jié)而往渣中上浮時(shí)，渣中MgO顆粒大量增加，渣的流動性變壞，延緩渣鋼間的化學(xué)反應(yīng)，鋼中夾雜物增加，鋼質(zhì)量嚴(yán)重降低。,D.爐底有深坑時(shí)成分不易穩(wěn)定，如冶煉含鎢的鋼加FeW時(shí)易于沉入坑底，造成W含量偏低。,E.爐頂溫度過高時(shí)（由于爐渣太稀反射熱量大或供電功率太大輻射到爐頂?shù)臒崃吭黾樱?，會產(chǎn)生淌爐頂?shù)默F(xiàn)象，爐頂表面粘附著氧化渣，熔化滴落后增加了渣中（FeO），影響還原期爐渣的堿度和脫氧、脫硫能力。,B.內(nèi)襯侵蝕嚴(yán)重時(shí)由于爐壁薄而熱損失大，升溫困難，

16、不易控制鋼,33,影響爐襯壽命的因素,A.爐渣對爐襯的侵蝕,爐渣在冶煉各期均侵蝕爐襯，形成“渣線”帶，侵蝕的程度視爐渣的堿度和流動性而定。,B.冶煉溫度對爐襯壽命的影響,爐襯溫度太高也是降低爐襯壽命的主要原因之一，應(yīng)該有一合理的供電制度。,C.裝料不當(dāng)損壞爐襯。,影響爐襯壽命的因素,34,2.補(bǔ)爐,補(bǔ)爐材料,鎂砂或熟白云石，用瀝青或鹵水作粘結(jié)劑。,補(bǔ)爐的原則,高溫、快補(bǔ)、薄補(bǔ)；先外后里；先壞后好。,補(bǔ)爐操作,補(bǔ)爐方法,人工補(bǔ)爐；機(jī)械補(bǔ)爐。,2.補(bǔ)爐,35,二.裝料,1.裝料前的爐料計(jì)算,例題：,2.裝料操作,要求：速度快、密實(shí)、布料合理，盡可能一次裝完，或采用先多加后補(bǔ)加的方法裝料。,裝料次序和爐料在爐中的分布：,裝料,二.裝料裝料,36,42 熔化期,一.熔化期的主要任務(wù),1.合理供電，迅速將固體爐料熔化成為均勻的鋼液。,2.盡早造好熔渣以利去P，并減少和防止鋼液吸氣和金屬的揮發(fā)和氧化損失。,3.準(zhǔn)確控制熔畢結(jié)束時(shí)鋼液的化學(xué)成分（特別是熔畢碳）。,42 熔化期一.熔化期的主要任務(wù),37,二.爐料的熔化過程,1,.起弧階段,從通電起弧至電極開始插入爐內(nèi)稱為起弧.,電極下降接觸爐料,產(chǎn)生