冶金概論電爐煉鋼

冶金概論電爐煉鋼第一頁，共二十七頁，2022年，8月28日主要內(nèi)容4.1電爐煉鋼概述4.2現(xiàn)代煉鋼電弧爐的構(gòu)造4.3電弧爐的電氣設(shè)備4.4電爐氧化法冶煉工藝2023/2/23第二頁，共二十七頁，2022年，8月28日4.1電爐煉鋼概述電爐是采用電能作為熱源進行煉鋼的爐子的統(tǒng)稱。傳統(tǒng)電弧爐是以廢鋼為主要原料，以三相交流電作電源，利用電流通過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，是用來產(chǎn)生特殊鋼和高合金鋼的主要方法。電爐鋼除了將在傳統(tǒng)的特殊鋼和高合金鋼領(lǐng)域繼續(xù)保持其相對優(yōu)勢外，正在普鋼領(lǐng)域表現(xiàn)出強勁的競爭態(tài)勢。2023/2/23第三頁，共二十七頁，2022年，8月28日電爐類型2023/2/23第四頁，共二十七頁，2022年，8月28日電弧爐近于球形體，從減少散熱表面積出發(fā)，以球形為最好。現(xiàn)代電弧爐爐體中部是圓桶形，爐底為弧形，爐頂為拱形。作為發(fā)熱體，電極端部的三電弧位于爐內(nèi)中心部位。三電極分布在等邊三角形頂點上。電爐爐型2023/2/23第五頁，共二十七頁，2022年，8月28日4.2現(xiàn)代煉鋼電弧爐的構(gòu)造爐體爐體傾動裝置水冷爐蓋電極升降裝置2023/2/23第六頁，共二十七頁，2022年，8月28日爐體電爐爐體主要由爐殼、爐門、偏心底出鋼機構(gòu)、小爐底（直流電弧爐）等組成。2023/2/23第七頁，共二十七頁，2022年，8月28日爐體傾動裝置爐體傾動裝置是用作爐體出鋼和流渣時實現(xiàn)爐體傾動。爐體傾動是在爐底兩側(cè)設(shè)置一對圓弧軌道，通過液壓裝置趨動爐體傾動。在加料冶煉時靠機械設(shè)備維持爐子在水平位置。2023/2/23第八頁，共二十七頁，2022年，8月28日水冷爐蓋主要用來關(guān)閉電爐。水冷爐蓋由鋼結(jié)構(gòu)框架和管式冷卻盤組成，此結(jié)構(gòu)同時支撐管式抽氣彎管，冷卻盤由位于外徑的供水管供水。爐蓋中心孔設(shè)一個錐形套環(huán)用來放置帶孔的耐火材料圈，電極穿過此孔做升降運動。爐蓋提升通過四點連接件與提升爐蓋的懸梁相連，通過電動卷揚機或液壓缸帶動連桿機構(gòu)提升爐蓋。2023/2/23第九頁，共二十七頁，2022年，8月28日水冷爐蓋2023/2/23第十頁，共二十七頁，2022年，8月28日電極橫臂升降裝置電極橫臂升降裝置由支撐橫臂的立柱、立柱導向裝置（鑄鋼結(jié)構(gòu)）、電極升降液壓缸以及鎖定裝置組成。控制電極升降的液壓缸裝在立柱內(nèi)，缸體固定在立柱導向裝置上。電極升降是由電極升降調(diào)節(jié)系統(tǒng)所控制的比例閥來調(diào)節(jié)，從而控制冶煉電流。

2023/2/23第十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日4.3電弧爐的電氣設(shè)備高壓電源與隔離開關(guān)；高壓短路器；電抗器；變壓器；短網(wǎng)；電極2023/2/23第十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日2023/2/23第十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日高壓電源與隔離開關(guān)：高壓電源一般為10~110KV；隔離開關(guān)主要用于電爐設(shè)備檢修時，斷開高壓電源，有時也用來進行切換操作。高壓斷路器：它的作用是使高壓電路在負載下接通或斷開，并作為保護開關(guān)在電氣設(shè)備發(fā)生故障時，自動切斷高壓電路。電抗器：串聯(lián)在變壓器高壓側(cè)，其作用是增加電路中感抗，以達到穩(wěn)定電弧和限制短路電流的目的。電氣設(shè)備的作用2023/2/23第十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日電氣設(shè)備的作用變壓器：電弧爐的主要電氣設(shè)備，其作用使降低輸入電壓（一般為200～527V），產(chǎn)生大的電流（幾千到幾萬安培），供給電弧爐。短網(wǎng)：從變壓器低壓側(cè)的引出線至電極的一段線路，約有10～20m，截面積大，通過電流大。電極：將變壓器輸入的電流引入熔煉室的導體。2023/2/23第十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日4.4電爐氧化法冶煉工藝雙渣氧化法又稱氧化法，它的特點是冶煉過程有氧化期，能去碳、去磷、去氣和去夾雜等。對爐料無特殊要求，冶煉過程有氧化期，又有還原期，有利鋼質(zhì)量的提高。傳統(tǒng)的氧化法冶煉工藝操作過程包括：補爐、裝料、熔化、氧化、還原與出鋼六個階段組成。主要由熔化期、氧化期、還原期三期組成，俗稱老三期，它是電爐煉鋼的基礎(chǔ)。2023/2/23第十六頁，共二十七頁，2022年，8月28日4.4.1補爐影響爐襯壽命的主要因素：有爐襯的種類、性質(zhì)和質(zhì)量；高溫電弧輻射和熔渣的化學侵蝕；吹氧與鋼液、爐渣等的機械沖刷以及裝料的沖擊。補爐部位：爐襯損壞的主要部位是爐壁渣線，出鋼口，爐門兩側(cè)。補爐方法：補爐方法可分為人工投補和機械噴補補爐的原則是：高溫、快補、薄補。補爐材料：堿性電爐機械噴補材料主要用鎂砂、白云石或兩者的混合物，并摻入磷酸鹽或硅酸鹽等粘結(jié)劑。2023/2/23第十七頁，共二十七頁，2022年，8月28日4.4.2裝料目前，廣泛采用爐頂料籃裝料，每爐鋼的爐料分1～3次加入。裝料的好壞影響爐襯壽命、冶煉時間、電耗、電極消耗以及合金元素的燒損等。因此要求合理裝料，這主要取決于爐料在料筐中的布料合理與否。現(xiàn)場布料（裝料）經(jīng)驗：下致密、上疏松、中間高、四周低、爐門口無大料，穿井快、不搭橋，提前助熔效果好。2023/2/23第十八頁，共二十七頁，2022年，8月28日電

爐

裝

料第十九頁，共二十七頁，2022年，8月28日4.4.3熔化傳統(tǒng)工藝熔化期占整個冶煉時間的50%～70％，電耗占60%～80％。熔化期的長短影響生產(chǎn)率和電耗；熔化期的操作影響氧化期、還原期的順利與否。熔化期的主要任務(wù)是將塊狀的固體爐料快速熔化、并加熱到氧化溫度；提前造渣，早期去磷，減少鋼液吸氣與揮發(fā)。熔化期的操作主要是合理供電，及時吹氧，提前造渣。2023/2/23第二十頁，共二十七頁，2022年，8月28日2023/2/23第二十一頁，共二十七頁，2022年，8月28日4.4.4氧化氧化期的主要任務(wù)是：造渣脫磷到要求（wP＜0.02％）；脫碳（C-O）至規(guī)格下限；去氣、去夾雜（利用C-O反應）；提高鋼液溫度。當鋼液的溫度、磷、碳等符合要求，扒除氧化渣、造稀薄渣進入還原期。2023/2/23第二十二頁，共二十七頁，2022年，8月28日4.4.5還原還原期的主要任務(wù)脫氧至要求（wO為0.003-0.008%）；脫硫至一定值；調(diào)整鋼液成分，進行合金化；調(diào)整鋼液溫度。其中：脫氧是核心，溫度是條件，造渣是保證。2023/2/23第二十三頁，共二十七頁，2022年，8月28日電爐常用綜合脫氧法，其還原操作以脫氧為核心。當鋼液的溫度、磷和碳含量符合要求，扒渣量超過95％；加Fe-Mn、Fe-Si塊等預脫氧（沉淀脫氧）；加石灰、螢石、火磚塊，造稀薄渣；還原，加碳粉、Fe-Si粉等脫氧（擴散脫氧），分3～5批，7～10min／批；攪拌，取樣、測溫；調(diào)整成分，加Al或Ca-Si塊等終脫氧（沉淀脫氧）；出鋼還原操作2023/2/23第二十四頁，共二十七頁，2022年，8月28日4.4.6出鋼傳統(tǒng)電爐冶煉工藝，鋼液經(jīng)氧化、還原后，當化學成分合格，溫度符合要求，鋼液脫氧良好，爐渣堿度與流動性合適時即可出鋼。因出鋼過程的鋼-渣接觸可進一步脫氧與脫硫，故要求采取“大口、深沖、鋼-渣混合”的出鋼方式。2023/2/23第二十五頁，共二十七頁，2022年，8月28日4.4.7鋼液的合金化現(xiàn)代電爐冶煉工藝的合金化一般是在出鋼過程中在鋼包內(nèi)完成。出鋼時鋼包中合金化為預合金化，精確的合金成分調(diào)整最終是在精煉爐內(nèi)完成的。合金化操作主要指