电弧炉炼钢

温度对脱磷效果的影响


3、脱碳
脱碳是手段、不是目的 作用 生成CO 造成沸腾 ，均匀钢液的温度成分。 去除气体和夹杂 物。 高温有利脱碳




4、脱氧
M+FeO—MO+Fe M：Si、Mn、Al 各种元素的脱氧能力 （1）沉淀脱氧： 加入脱氧剂，快， 但脱氧产物留在钢液中 （2）扩散脱氧： 在还原性炉渣中的脱氧 钢液质量好，但，慢 实际：两者结合，最后，铝沉淀脱氧

4）超装：
3、熔化期


1） 熔化期过程
一阶段：起弧阶段 二阶段：穿井阶段 三阶段：电极回升阶段 四阶段：熔化低温区阶段





2）熔化期任务： （1）熔化钢液 （2）脱部分磷 （3）防止吸气、金属挥发 （4）达到所需温度 3）提高熔化速度的措施 （1）吹氧助燃 （2）用燃料辅助加热 （3）炉外预热废钢


三、合金钢的冶炼要点


1、合金元素的适宜加入时间 不氧化元素 随炉加入 镍等 微氧化元素 熔化后期 铜等 氧化元素 还原期加入 2、合金元素的收得率 3、铁合金的处理 大小30-80mm、烘烤 4、加入合金的操作要点 密度大、熔点高应不停搅拌，以免沉淀 密度小 先扒渣后加入，并压入钢液
三.脱氧剂和铁合金 要求： 1.脱氧剂和铁合金中的有用元素含量要高，以减少熔化时的热能消耗。 2.块度大小应适当，难熔化的块度要小些，易熔的可大些。 3.非金属夹杂物、P、S和气体以及炉渣等杂质含量应尽量低些。 4.在许可范围内尽量先使用高碳铁合金，然后中、低碳铁合金。 5.不易氧化且难熔化的铁合金在使用前应加热。 四.造渣材料 1.石灰 CaO≥85％，SiO2＜2％，S＜0.5％，宜采用活性石灰。 2.萤石 CaF2＝85～95％，应在100～200℃的低温干燥后使用。 3.粘土砖块 SiO2≈60％，Al2O3≈35％，改善炉渣流动性。
4、氧化期


1）任务 （1）脱磷、脱碳 Fe2P+FeO+CaO—(CaO)4P2O5+Fe （2 ）除气： 氮 氢 （3）去除钢液中夹杂物 2）氧化方法（1）矿石氧化法 平稳、易控制，过程长、耗电多。 （2）氧气氧化法 过程短、耗电少，不易控制。 （3）矿石氧气结合氧化法 3）操作原则 1先磷后碳 2温度：先低后高 3 造渣：先多后少 4 供料，先矿石后吹氧
五.增碳剂 1.碳粉 2.电极粉（碎电极块） 是最好的增碳材料，其比重大（碎电极块），S、P低，灰 分少。 六.电极
电弧炉炼钢的特点


温度高而且容易控制 可以制造还原性气氛，有利于去硫 热效率高，可达65%以上 冶炼设备简单，投资少 缺陷： 耗电量大 500~700kwh/t 成品钢中H、N含量偏高 炭质电极可能使钢液增碳，给低碳钢冶炼带来困难




电弧炉（简称EAF）炼钢是以电能作为热源的炼钢方法，它是靠电极 和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助电弧 辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分 合格的钢和合金的一种炼钢方法。 图是电弧炉炼钢过程示意图
电弧炉炉体构造
炉体 炉盖 装料机构 电极升降机构 倾炉机构 炉盖旋转机构 电气装置 水冷装置


1、硅锰的氧化
Si+O2—SiO2 Si+FeO—Fe+SiO2 Mn+O2—MnO2 Mn+FeO—Fe+MnO2 熔化结束后，大部分硅锰氧化掉了。 熔化中期，炉温低，有利硅锰氧化




2、脱磷
Fe2P+FeO+CaO—(CaO)4P2O5+Fe 条件：高碱度、强氧化性、粘度小的炉渣

1)炉渣的碱度和氧化性 2)炉渣的粘度 脱磷在炉渣-钢液的界面进 行，粘度大，不利扩散的 进行，不利脱磷。 3)渣量 渣量大有利于脱磷，但消 炉渣碱度和氧化亚铁含量对磷在渣及钢中分配中分配比的影响 耗大量的能源 4) 温度 脱磷是放热反应，温度低， 有利脱磷进行，温度高， 会出现“返磷现象”，所 以，氧化终期及时除渣。
EOF技术 连续炼钢工艺 双炉壳电弧炉 竖炉电弧炉 带风口喷吹的电弧炉 高阻电弧炉 转炉电弧炉
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1、炉体

2、炉盖：
•3、装料机构




装料质量对电弧炉炼钢熔化时间、合金 元素烧损和炉衬寿命都有很大影响。装 料应做到快和密实，以缩短冶炼时间和 减少热损失。 为了保证炉料熔化的顺利进行，必须装 得密实。炉料分为大料、中料、小料、 轻薄料，装料时按一定比例以便一次加 入。图是电弧炉炉顶装料图。
超高功率电弧炉

超高功率电弧炉的主要机械设备包括炉体（上、下炉壳和炉盖）、门 形架、电极升降系统、炉体倾动系统、电极夹持机构、EBT出钢机构、 炉顶加料系统、液压系统等部分。
直流电弧炉炼钢


一、直流电弧炉炼钢的工作原理
大整流器 国外 已达75吨、 国内 15吨 两根电极 平放，对放
5、还原期


1） 主要任务 （1） 脱氧 硫
（2） 最终调整成分满足要求 （3 ）调整钢液温度 正常浇注
2）造渣 白渣：石灰、氟石、碳粉 电石渣：石灰、氟石、碳粉 （高温下，石灰、碳合成电石） M+FeO—MO+Fe （脱氧） CaO+FeS—CaS+FeO （脱硫）
6、出钢
二、炼钢过程的物理化学分析

4、电极升降机构

5、倾炉机构：机械驱动、液压驱动 图9-1中的16、17、18

6、电气装置

7、水冷装置：电极夹持器、炉盖圈、 炉 门框、炉门。
电弧炉炼钢原材料
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。 2.生铁 一般用于提高炉料的配碳量或代替一部分废钢。通常配入量为10～20％。 3.直接还原铁 二.氧化剂 1.铁矿石 要求铁矿石的含铁量高，比重大。 2.氧化铁皮 要求与转炉炼钢相同。 3.氧气
电弧炉炼钢
材化10-1班 王琪
主要内容



电炉炼钢及其发展 电弧炉炉体构造 电弧炉炼钢原材料 电弧炉炼钢的特点 碱性电弧炉冶炼工艺 超高功率电弧炉和直流电弧炉 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。 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)。



扩散脱氧原理 ：
LFeO=（FeO）渣/[FeO]液 氧的分配系数 与温度有关

实现扩散脱氧的条件：
1）还原性炉气（造还原性渣） 2）高的炉温 高温时，碳氧亲和力大 3）炉渣粘度，粘度小好



5、脱硫
扩散脱硫，与扩散脱氧相似 分配系数： LFeS=（FeS）渣/[FeS]液 条件： 1）高的炉温 2）炉渣的还原性大， 碱度影响 3）足够的量

钢铁冶金的本质是高温化学反应，因而冶金中传统的能源是基于碳－氧反应的 化学能，电弧炉炼钢所使用的能源以电能为主。 电能具有清洁、高效、方便、种种优越的特性，是工业化发展的优选能源。 19 世纪中叶以后，各种大规模实现电－热转换的冶炼装置陆续出现：1879 年 William Siemens 首先进行了使用电能熔化钢铁炉料的研究，1889 年出现了普通感 应炼钢炉，1900 年法国人P.L.T.Heroult 设计的第一台炼钢电弧炉投入生产。从 此，电弧炉炼钢在近一百年中得到了长足的发展，已成为最重要的炼钢方法之一 （1）五十年代前电炉钢占百分比很低，是一类特殊的炼钢方法。 （2）五十年代以后，电炉钢得到迅速发展，1950～1990 年间世界电炉钢总产量增 长近17 倍。电炉钢所占百分比也由6.5％增至27.5％。 （3）九十年代以来，世界电炉钢保持高速发展，1990～1998 年间世界电炉 钢年产量增加5123 万吨，电炉钢占百分比增长至33.9％。 电弧炉炼钢发展过程中，经历了普通功率电弧炉→高功率电弧炉→超高功率电 弧炉。其冶金功能也发生了革命性的变化，其功能由传统的“三期操作”[1]发展为 只提供初炼钢水的“二期操作”。



碱性电弧炉冶炼工艺
一、炼钢工艺要点
工艺过程： 补炉、装料、熔化期、氧化期、还原期、出钢。


1、补炉：卤水+镁砂 要点：炉温高、操作快、补层薄
2、装料：
1）正确选择大中小块料比例
2）装料顺序： 石灰、小料、大块料、 小料、四周中小料、小料



3）布料要求：
（1）底紧上松 （2）中心高 四周低 （3） W Mo等放在高温区， 但不能放在电弧作用区以免烧损

二、直流电弧炉的优点
1）电弧稳定性强 交流点-熄100次/秒 2）电极消耗少 直流1.4g/kwh，交流6g/kwh 3）噪声污染小 4）电能消耗低 低3-5% 5）电弧较长 有利减少钢液增碳 6）能产生电磁搅拌作用，使化学成分和温度均匀
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电炉新技术、新工艺