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1、單擊此處編輯母版標題樣式,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,主要內容,電爐煉鋼及其發(fā)展,電弧爐的電器設備,電弧爐爐體構造與爐襯,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、新工藝,主要內容電爐煉鋼及其發(fā)展,2,緒論：,電弧爐煉鋼及其發(fā)展,一、電弧爐,目前，世界上電爐鋼產量的95%以上都是由電弧爐生產的，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生電弧的高溫，來加熱、熔化爐料。,電弧爐是用來生產特殊鋼和高合金鋼的主要方法(現(xiàn)在也用來生產普通鋼)。,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,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65%以上,4、冶煉設備簡單，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,4,三、長流程與短流程,長流程：,鐵礦石 高爐 鐵水 轉爐 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，設備布置、工藝銜接緊湊，投入產出快。,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，實際費用約為傳統(tǒng)流程的l4,2)生產成本低，勞動生產率高。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的產品能耗接近10kJt，能耗降低60左右。,3)在世界每年廢鋼產量為3億多噸的情況下，電爐短流程的發(fā)展對于促進環(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)達國家把發(fā)展緊湊式電爐

4、短流程作為重點。,四、電爐“短流程”的優(yōu)勢：1）投資比高爐轉爐流程減少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備11 電弧概念與交流電弧特性,一.電弧基礎,電弧爐熱源電?。簺Q定爐內熱工狀況和設備的電器特性。,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。放電時兩電極間的氣體被電離，出現(xiàn)大量帶電質點自由電子和正離子，電極間出現(xiàn)導電通道，電流密度達KAcm,2,，氣體達幾千攝氏度。,第一章電弧爐的電器設備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,陰極斑點的熱電子發(fā)射。,電場電離。,熱電離。,3.消電離的兩種形式,擴散。,復

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，電弧長度較小（1020mm），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，電弧電壓和電流的波形越接近于正弦形。,實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、高壓斷路器、電抗器、電爐變壓器、低壓短網等。,2.主電路作用,從高壓電網取得高壓電能，轉變?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.主電路上的電器設備,1.隔離開關,作用：電爐設備檢修時斷開高壓電源，或進行切換操作。,結構：三相刀閘開關。,特點：無滅弧裝置，必須在無負載時接通或切斷電路。,開關操作順序：送電時先合上隔離開關，后合上高壓斷路器；停電時先斷開高壓斷路器，后斷開隔離開關。,操作機構：手動、電動

7、、氣動三種。,二.主電路上的電器設備1.隔離開關,14,2.高壓斷路器,作用：是電弧爐的操作開關，用以切斷電爐變壓器的空載電流、工作電流和爐中發(fā)生短路時的工作短路電流。,工作特點：操作次數(shù)頻繁，要求操作斷路器能經受5000次操作而無需維修。,種類：高壓油開關、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，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：將高電壓低電流轉變?yōu)榈碗妷捍箅娏鞴┙o電弧爐。,5.短網,從電弧爐變壓器低壓側的出線開始到電極這一段線路。,結構：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 電弧爐爐體構造與爐襯,21 電弧爐爐體構造,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 電弧爐爐體構造與爐襯21 電弧爐爐體構造一,18,22 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.爐底結構,絕熱層：是爐底的最下層，其作用是減少通過爐底的熱損失。,保護層：其作用是保證熔池部分的堅固性，防止漏鋼。,工作層：直接與鋼液和爐渣接觸，熱負荷高，化學侵蝕嚴重，機械沖刷激烈。,二.電弧爐爐襯由爐底、爐壁和爐蓋三部分組成。,21,2.爐壁結構,由外向內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.爐蓋結構：一般用一、二級高鋁磚或鋁鎂磚砌筑。,5.水冷爐蓋,2.爐壁結構,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，以減少熔化時的熱能消耗。,2.塊度大小應適當，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含量應盡量低些。,4.在許可范圍內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3800。,它與大部分材料不同，在溫度上升時，其機械強度上升，在2000時石墨強度是室溫下的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系較復雜。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力。,在石墨表面溫度大于400后會和氧氣結合。氧化量與氣體中的氧含量、氣體流速和暴露時間有關。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，機械應力分布較好，且價格不貴。,石墨的電阻系數(shù)和溫度變動的相依關系較復雜。在1400下,29,2.石墨電極的消耗,原因：,電極端面消耗,A.升華。,B.熱應力導致剝落。,C.熔解。,電極側面消耗,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、,減少由機械外力和電磁力引起電極折斷和破損。,電極應存放在干燥處，嚴防受潮。,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。,提高電極調整器自動升降的靈敏度，有利于降低電極消耗。,強化管理，嚴格執(zhí)行配電、配料、裝料等關鍵操作制度，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 補爐和裝料,一.爐襯及補爐,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重時，易造成跑鋼事故，最易從二號電極對應的爐壁跑鋼，燒壞設備。,第四

15、章 堿性電弧爐氧化法冶煉工藝41 補爐和裝料一,32,B.內襯侵蝕嚴重時由于爐壁薄而熱損失大，升溫困難，不易控制鋼液的溫度。,C.爐襯嚴重損壞或補爐鎂砂未燒結而往渣中上浮時，渣中MgO顆粒大量增加，渣的流動性變壞，延緩渣鋼間的化學反應，鋼中夾雜物增加，鋼質量嚴重降低。,D.爐底有深坑時成分不易穩(wěn)定，如冶煉含鎢的鋼加FeW時易于沉入坑底，造成W含量偏低。,E.爐頂溫度過高時（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.內襯侵蝕嚴重時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，應該有一合理的供電制度。,C.裝料不當損壞爐襯。,影響爐襯壽命的因素,34,2.補爐,補爐材料,鎂砂或熟白云石，用瀝青或鹵水作粘結劑。,補爐的原則,高溫、快補、薄補；先外后里；先壞后好。,補爐操作,補爐方法,人工補爐；機械補爐。,2.補爐,35,二.裝料,1.裝料前的爐料計算,例題：,2.裝料操作,要求：速度快、密實、布料合理，盡可能一次裝完，或采用先多加后補加的方法裝料。,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,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.準確控制熔畢結束時鋼液的化學成分（特別是熔畢碳）。,42 熔化期一.熔化期的主要任務,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稱為起弧.,電極下降接觸爐料,產生