冶金概論電弧爐-5

1、第四章 煉鋼 4-2 電弧爐煉鋼 一、優(yōu)點(diǎn)一、優(yōu)點(diǎn) 1.鋼水溫度容易調(diào)整；鋼水溫度容易調(diào)整； 2.能任意把爐內(nèi)氣氛控制在氧化或還原狀態(tài)；能任意把爐內(nèi)氣氛控制在氧化或還原狀態(tài)； 3.能夠除去鋼水中的磷、硫及其他雜質(zhì)元素；能夠除去鋼水中的磷、硫及其他雜質(zhì)元素； 4.熱效率高；熱效率高； 5.在使用原料方面的限制很少，適用于所有鋼種的冶煉并且鐵合金在使用原料方面的限制很少，適用于所有鋼種的冶煉并且鐵合金 可以全部直接加入鋼液中，因而回收率高，分布均勻。可以全部直接加入鋼液中，因而回收率高，分布均勻。 二.設(shè)備 n電弧爐 n爐蓋 n傾動(dòng)機(jī)構(gòu) n電極升降機(jī)構(gòu) n電氣設(shè)備 1.電弧爐電弧爐 1.液壓缸，2

2、.傾爐搖架，3.爐門，4.熔池，5爐蓋，6.電極， 7電極夾 持器，8爐襯 9.電弧，10.出鋼槽 2.傾動(dòng)機(jī)構(gòu)傾動(dòng)機(jī)構(gòu) 電弧爐煉鋼時(shí)，要求爐體能夠向出鋼口方向傾動(dòng)電弧爐煉鋼時(shí)，要求爐體能夠向出鋼口方向傾動(dòng)40-45度。度。 向爐門方向傾動(dòng)向爐門方向傾動(dòng)1015度。，這些動(dòng)作由傾動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成。度。，這些動(dòng)作由傾動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成。 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)分底傾和側(cè)傾二類，我國(guó)電爐已多改用液壓傳動(dòng)傾動(dòng)機(jī)構(gòu)分底傾和側(cè)傾二類，我國(guó)電爐已多改用液壓傳動(dòng) 底傾方式，通過拴塞油缸推動(dòng)弧粱使?fàn)t體傾動(dòng)。底傾方式，通過拴塞油缸推動(dòng)弧粱使?fàn)t體傾動(dòng)。 3.電極升降機(jī)構(gòu)電極升降機(jī)構(gòu) 它由電極夾持器、橫臂、立柱組成。它由電極夾持器、橫臂、

3、立柱組成。 電極夾持器作為電極的支架把電極夾住。同時(shí)將電流輸送電極夾持器作為電極的支架把電極夾住。同時(shí)將電流輸送 到電極上。由于電極夾持器夾頭長(zhǎng)時(shí)間在高溫下工作，必到電極上。由于電極夾持器夾頭長(zhǎng)時(shí)間在高溫下工作，必 須堅(jiān)固耐用，并有足夠的夾緊力。國(guó)內(nèi)多采用氣動(dòng)彈簧式須堅(jiān)固耐用，并有足夠的夾緊力。國(guó)內(nèi)多采用氣動(dòng)彈簧式 夾緊裝置，大型電弧爐用不銹鋼制成水冷夾持體，并在夾夾緊裝置，大型電弧爐用不銹鋼制成水冷夾持體，并在夾 持部位接銅靴，其強(qiáng)度和電性能都有明顯改善。持部位接銅靴，其強(qiáng)度和電性能都有明顯改善。 電極升降機(jī)構(gòu) a.升降車式升降車式 b.活動(dòng)支柱式活動(dòng)支柱式 4.電氣設(shè)備 指主電路設(shè)備和電控

4、系統(tǒng)。指主電路設(shè)備和電控系統(tǒng)。 電弧爐車間有兩個(gè)供電系統(tǒng)：一個(gè)是由高壓線路經(jīng)變壓器到電弧爐的主電弧爐車間有兩個(gè)供電系統(tǒng)：一個(gè)是由高壓線路經(jīng)變壓器到電弧爐的主 電路系統(tǒng)；另一個(gè)是由廠變電所到其它用電設(shè)備的系統(tǒng)。電路系統(tǒng)；另一個(gè)是由廠變電所到其它用電設(shè)備的系統(tǒng)。 電極通過短網(wǎng)、爐用變壓器、電抗器、斷路器和隔離開關(guān)和高壓電網(wǎng)相電極通過短網(wǎng)、爐用變壓器、電抗器、斷路器和隔離開關(guān)和高壓電網(wǎng)相 連。連。 電弧爐的電控設(shè)備有高壓控制柜，操作臺(tái)和電極自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置等。電弧爐的電控設(shè)備有高壓控制柜，操作臺(tái)和電極自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置等。 在煉鋼過程中，對(duì)電弧電流有一定要求的，在煉鋼時(shí)電弧和爐料距離不在煉鋼過程中，對(duì)電弧電流

5、有一定要求的，在煉鋼時(shí)電弧和爐料距離不 斷變化，造成電流和電壓激烈波動(dòng)，因此要求快速調(diào)節(jié)電極位置。斷變化，造成電流和電壓激烈波動(dòng)，因此要求快速調(diào)節(jié)電極位置。 1.隔離開關(guān)隔離開關(guān) 2.電壓互感器電壓互感器 3.電流表電流表 4.電壓表電壓表 5.功率表功率表 6.電度表電度表 7.電流互感器電流互感器 8.斷路器斷路器 9.電抗器電抗器 10.電抗器短路開關(guān)電抗器短路開關(guān) 11.變壓器變壓器 12.電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 13.短網(wǎng)短網(wǎng) 14.電弧爐電弧爐 14 5.電極 電極是將電流引入到爐內(nèi) 的導(dǎo)體，要求其耐高溫、 導(dǎo)電性好、化學(xué)穩(wěn)定性 好、不含危害鋼質(zhì)量的 雜質(zhì)并具有足夠的強(qiáng)度。 過去主要使用碳素

6、電極， 現(xiàn)在已普遍使用石墨電 極。 二、電弧爐煉鋼工藝 一、補(bǔ)爐一、補(bǔ)爐 電爐爐料以廢鋼為主，加料時(shí)爐襯受撞擊及急冷急熱變化很大，熔體浸電爐爐料以廢鋼為主，加料時(shí)爐襯受撞擊及急冷急熱變化很大，熔體浸 蝕和沖刷、高溫電弧作用，使?fàn)t襯容易被損壞，尤其是渣線部位更為蝕和沖刷、高溫電弧作用，使?fàn)t襯容易被損壞，尤其是渣線部位更為 嚴(yán)重，因此出鋼后應(yīng)補(bǔ)爐。嚴(yán)重，因此出鋼后應(yīng)補(bǔ)爐。 補(bǔ)爐材料：鎂砂或白云石，粒度為補(bǔ)爐材料：鎂砂或白云石，粒度為1-3mm，粘結(jié)劑：焦油、瀝青、鹵水粘結(jié)劑：焦油、瀝青、鹵水 等（等（10） 原則：快速、高溫和薄補(bǔ)原則操作。原則：快速、高溫和薄補(bǔ)原則操作。 二.裝料 配料配料: 是

7、指爐料重量和成分兩方而。是指爐料重量和成分兩方而。 裝料方法：裝料方法： 頂裝法，爐蓋移開后，爐膛溫度幾分鐘內(nèi)便迅速從頂裝法，爐蓋移開后，爐膛溫度幾分鐘內(nèi)便迅速從1773K左右下降到左右下降到 1073K左右。因此，必須快速加料并盡可能一次加完，以避免大量散左右。因此，必須快速加料并盡可能一次加完，以避免大量散 熱。熱。 裝料要求：裝料要求： 必須密實(shí)，以縮短冶煉時(shí)間和降低電耗，為此，要求大、中、小塊料要必須密實(shí)，以縮短冶煉時(shí)間和降低電耗，為此，要求大、中、小塊料要 有一定配比。有一定配比。 爐料的分布：爐料的分布： 按經(jīng)驗(yàn)先在爐底均勻地裝一層料重按經(jīng)驗(yàn)先在爐底均勻地裝一層料重13的石灰，以保

8、護(hù)爐底和供熔化的石灰，以保護(hù)爐底和供熔化 期早期化渣用。石灰上面裝金屬科，次序?yàn)椋幌燃有×系囊话?，以避期早期化渣用。石灰上面裝金屬科，次序?yàn)?；先加小料的一半，以?免大料沖擊爐底。然后在三根電極下和高溫區(qū)裝全部大料和其它難熔免大料沖擊爐底。然后在三根電極下和高溫區(qū)裝全部大料和其它難熔 料，靠近爐墻及大料上面裝入全部中料，最上面則加其余小料。料，靠近爐墻及大料上面裝入全部中料，最上面則加其余小料。 二、熔化期 熔化期時(shí)間約占總冶煉時(shí)間的熔化期時(shí)間約占總冶煉時(shí)間的50，電耗約占總耗電，電耗約占總耗電6070，因此電，因此電 弧爐的某些技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要取決于熔化期?；t的某些技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要取決于熔

9、化期。 熔化期的任務(wù)：熔化期的任務(wù)： 1.首先是保證爐料快速熔化，首先是保證爐料快速熔化， 2.其次是提前造渣，脫磷，以減輕氧化期的任務(wù)；其次是提前造渣，脫磷，以減輕氧化期的任務(wù)； 3.加熱到氧化精煉溫度，加熱到氧化精煉溫度， 4.減少吸氣和元素?zé)龘p。減少吸氣和元素?zé)龘p。 熔化過程：熔化過程： 起弧起弧 穿井穿井 電極回升電極回升 熔畢熔畢 三、氧化期 1、任務(wù)、任務(wù) 1）脫碳，礦石氧化，吹氧氧化，礦氧氧化；）脫碳，礦石氧化，吹氧氧化，礦氧氧化； 2）繼續(xù)脫磷；）繼續(xù)脫磷； 3）去除氣體和非金屬夾雜物。）去除氣體和非金屬夾雜物。 完全氧化法、部分氧化法、返回法。完全氧化法、部分氧化法、返回法。

10、 四、還原期 1.任務(wù)任務(wù) 1）脫氧；）脫氧； 2）脫）脫S； 3）調(diào)整鋼水成分和合金化；調(diào)整鋼水成分和合金化； 4）調(diào)整溫度。）調(diào)整溫度。 2、脫氧方法、脫氧方法 沉淀脫氧，擴(kuò)散脫氧，綜合脫氧。沉淀脫氧，擴(kuò)散脫氧，綜合脫氧。 沉淀脫氧：利用脫氧合金元素與氧之間的反應(yīng)進(jìn)行脫氧。沉淀脫氧：利用脫氧合金元素與氧之間的反應(yīng)進(jìn)行脫氧。 擴(kuò)散脫氧：通過對(duì)爐渣進(jìn)行脫氧破壞氧在渣鋼間分配平衡，使鋼中氧不擴(kuò)散脫氧：通過對(duì)爐渣進(jìn)行脫氧破壞氧在渣鋼間分配平衡，使鋼中氧不 斷向渣中擴(kuò)散進(jìn)行脫氧。斷向渣中擴(kuò)散進(jìn)行脫氧。 綜合脫氧：同時(shí)進(jìn)行沉淀脫氧和擴(kuò)散脫氧，充分發(fā)揮沉淀脫氧和擴(kuò)散脫綜合脫氧：同時(shí)進(jìn)行沉淀脫氧和擴(kuò)散脫氧

11、，充分發(fā)揮沉淀脫氧和擴(kuò)散脫 氧的優(yōu)點(diǎn)。氧的優(yōu)點(diǎn)。 5、出鋼 當(dāng)鋼液脫氧良好，成分和溫度合格，即可進(jìn)行終脫氧操作。常用的終脫當(dāng)鋼液脫氧良好，成分和溫度合格，即可進(jìn)行終脫氧操作。常用的終脫 氧劑為鋁。氧劑為鋁。 2種形式：鋼渣混出、先出鋼后出渣。種形式：鋼渣混出、先出鋼后出渣。 n合金化合金化 低合金鋼：低合金鋼： 高合金鋼：高合金鋼： 收得率規(guī)格中限）（鐵合金成分 ）（規(guī)格中限殘余含量鋼水量 合金加入量 收得率鐵合金成分 ）（規(guī)格中限殘余含量鋼水量 合金加入量 第五章 連鑄 5-1 連鑄機(jī)連鑄機(jī) 1.立式、立式、 2.弧形連鑄機(jī)、弧形連鑄機(jī)、 3.立彎式連鑄機(jī)立彎式連鑄機(jī) 1.立式 2.弧形連鑄

12、機(jī) 3.立彎式連鑄機(jī) n1.結(jié)晶器 2. 中間包 3.鋼包 4.鋼包臺(tái) 5.上下輥凈空調(diào)整器 6.彎曲部 7.轎直部 n8.拉輥 9.連鑄連軋機(jī)架 5-2 連鑄設(shè)備 一、鋼包一、鋼包 鋼包是用以把煉鋼爐的鋼液鋼包是用以把煉鋼爐的鋼液 輸送給連鑄機(jī)的容器。為輸送給連鑄機(jī)的容器。為 了保證鑄坯質(zhì)量和穩(wěn)定操了保證鑄坯質(zhì)量和穩(wěn)定操 作，連續(xù)鑄鋼工藝要求嚴(yán)作，連續(xù)鑄鋼工藝要求嚴(yán) 格控制鋼液溫度，為此采格控制鋼液溫度，為此采 用吹氣。用吹氣。 二、中間包 穩(wěn)定地保持澆鑄速度是連鑄操作控制和連鑄坯質(zhì)量控制的必穩(wěn)定地保持澆鑄速度是連鑄操作控制和連鑄坯質(zhì)量控制的必 要條件。若直接將鋼液從鋼包注入結(jié)晶器則要滿足這

13、個(gè)條要條件。若直接將鋼液從鋼包注入結(jié)晶器則要滿足這個(gè)條 件是非常困難的。因此，在鋼包和結(jié)晶器之間通常沒件是非常困難的。因此，在鋼包和結(jié)晶器之間通常沒有中有中 間包接受來自鋼包的鋼水然后再以穩(wěn)定的流速注入結(jié)晶器間包接受來自鋼包的鋼水然后再以穩(wěn)定的流速注入結(jié)晶器 內(nèi)。內(nèi)。 作用：作用：1 1、分配器、分配器 2 2、連續(xù)澆鑄、連續(xù)澆鑄 3 3、穩(wěn)定流速、穩(wěn)定流速 3.結(jié)晶器 是使鋼液凝固成規(guī)是使鋼液凝固成規(guī) 定形狀的鑄坯的起點(diǎn)定形狀的鑄坯的起點(diǎn)(通通 常把在結(jié)晶器中的冷卻常把在結(jié)晶器中的冷卻 稱為一次冷稱為一次冷卻卻)。鋼液通。鋼液通 過接觸水冷結(jié)晶器而受過接觸水冷結(jié)晶器而受 到急冷，隨著熱量導(dǎo)走

14、到急冷，隨著熱量導(dǎo)走 逐漸發(fā)生凝固。逐漸發(fā)生凝固。 拉速、冷卻強(qiáng)度、拉速、冷卻強(qiáng)度、 坯殼厚度坯殼厚度 4.二次冷卻 定義：對(duì)從結(jié)晶器中拉出的連鑄坯，采用高速水進(jìn)行噴定義：對(duì)從結(jié)晶器中拉出的連鑄坯，采用高速水進(jìn)行噴 射急冷。這種冷卻稱為噴水冷卻，亦稱二次冷卻。射急冷。這種冷卻稱為噴水冷卻，亦稱二次冷卻。 二次冷卻不僅對(duì)鑄坯表面質(zhì)量而且對(duì)內(nèi)部質(zhì)量都有很大二次冷卻不僅對(duì)鑄坯表面質(zhì)量而且對(duì)內(nèi)部質(zhì)量都有很大 影響，故必須選定適當(dāng)?shù)挠绊?，故必須選定適當(dāng)?shù)膰娝繃娝亢秃屠鋮s形式冷卻形式。另一。另一 方面從工藝角度考慮要求鑄坯在到達(dá)位于連鑄機(jī)最方面從工藝角度考慮要求鑄坯在到達(dá)位于連鑄機(jī)最 后一對(duì)夾輥之前的

15、某一規(guī)定位置時(shí)應(yīng)完全凝固，所后一對(duì)夾輥之前的某一規(guī)定位置時(shí)應(yīng)完全凝固，所 以在提高拉坯速度時(shí)，應(yīng)相應(yīng)地增加二次冷卻以在提高拉坯速度時(shí)，應(yīng)相應(yīng)地增加二次冷卻溫度。溫度。 5.輥?zhàn)?夾輥、拉輥、矯直輥 作用： 夾輥夾輥的作用是支承由結(jié)晶器拉出的鑄坯，同時(shí)引導(dǎo) 鑄坯沿弧線輥道平穩(wěn)地向前移動(dòng)。 拉輥拉輥的作用是將鑄坯夾住，利用兩者間的摩擦力引 拉鑄坯。 矯直輥矯直輥的作用是將彎曲的鑄坯矯直，通常它還兼有 拉輥的作用。 6.切斷裝置 切斷裝置是一種將連續(xù)拉出的長(zhǎng)鑄坯切斷成規(guī)定長(zhǎng)度鑄坯的切斷裝置是一種將連續(xù)拉出的長(zhǎng)鑄坯切斷成規(guī)定長(zhǎng)度鑄坯的 裝裝置，它由切斷裝裝置，它由切斷機(jī)構(gòu)及拉坯同步機(jī)構(gòu)組成。機(jī)構(gòu)及拉坯同步機(jī)構(gòu)組成。 火焰切割火焰