冶金概論-4電爐煉鋼

第四章

電爐煉鋼(EAF

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something2024/1/5/12:44:39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2024/1/5/12:44:394.1電爐煉鋼概述電爐是采用電能作為熱源進(jìn)行煉鋼的爐子的統(tǒng)稱(chēng)。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(guò)石墨電極與金屬料之間產(chǎn)生電弧的高溫來(lái)加熱、熔化爐料，是用來(lái)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(duì)優(yōu)勢(shì)外，正在普鋼領(lǐng)域表現(xiàn)出強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。2024/1/5/12:44:39電爐類(lèi)型2024/1/5/12:44:39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?，F(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(diǎn)上。電爐爐型2024/1/5/12:44:394.2現(xiàn)代煉鋼電弧爐的構(gòu)造爐體爐體傾動(dòng)裝置水冷爐蓋電極升降裝置2024/1/5/12:44:39爐體電爐爐體主要由爐殼、爐門(mén)、偏心底出鋼機(jī)構(gòu)、小爐底（直流電弧爐）等組成。2024/1/5/12:44:39爐體傾動(dòng)裝置爐體傾動(dòng)裝置是用作爐體出鋼和流渣時(shí)實(shí)現(xiàn)爐體傾動(dòng)。爐體傾動(dòng)是在爐底兩側(cè)設(shè)置一對(duì)圓弧軌道，通過(guò)液壓裝置趨動(dòng)爐體傾動(dòng)。在加料冶煉時(shí)靠機(jī)械設(shè)備維持爐子在水平位置。2024/1/5/12:44:39水冷爐蓋主要用來(lái)關(guān)閉電爐。水冷爐蓋由鋼結(jié)構(gòu)框架和管式冷卻盤(pán)組成，此結(jié)構(gòu)同時(shí)支撐管式抽氣彎管，冷卻盤(pán)由位于外徑的供水管供水。爐蓋中心孔設(shè)一個(gè)錐形套環(huán)用來(lái)放置帶孔的耐火材料圈，電極穿過(guò)此孔做升降運(yùn)動(dòng)。爐蓋提升通過(guò)四點(diǎn)連接件與提升爐蓋的懸梁相連，通過(guò)電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)或液壓缸帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)提升爐蓋。2024/1/5/12:44:39水冷爐蓋2024/1/5/12:44:39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(dǎo)向裝置（鑄鋼結(jié)構(gòu)）、電極升降液壓缸以及鎖定裝置組成?？刂齐姌O升降的液壓缸裝在立柱內(nèi)，缸體固定在立柱導(dǎo)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(lái)調(diào)節(jié)，從而控制冶煉電流。

2024/1/5/12:44:394.3電弧爐的電氣設(shè)備高壓電源與隔離開(kāi)關(guān)；高壓短路器；電抗器；變壓器；短網(wǎng)；電極2024/1/5/12:44:392024/1/5/12:44:39高壓電源與隔離開(kāi)關(guān)：高壓電源一般為10~110KV；隔離開(kāi)關(guān)主要用于電爐設(shè)備檢修時(shí)，斷開(kāi)高壓電源，有時(shí)也用來(lái)進(jìn)行切換操作。高壓斷路器：它的作用是使高壓電路在負(fù)載下接通或斷開(kāi)，并作為保護(hù)開(kāi)關(guān)在電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)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(dá)到穩(wěn)定電弧和限制短路電流的目的。電氣設(shè)備的作用2024/1/5/12:44:39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(wàn)安培），供給電弧爐。短網(wǎng)：從變壓器低壓側(cè)的引出線(xiàn)至電極的一段線(xiàn)路，約有10～20m，截面積大，通過(guò)電流大。電極：將變壓器輸入的電流引入熔煉室的導(dǎo)體。2024/1/5/12:44:394.4電爐氧化法冶煉工藝雙渣氧化法又稱(chēng)氧化法，它的特點(diǎn)是冶煉過(guò)程有氧化期，能去碳、去磷、去氣和去夾雜等。對(duì)爐料無(wú)特殊要求，冶煉過(guò)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(guò)程包括：補(bǔ)爐、裝料、熔化、氧化、還原與出鋼六個(gè)階段組成。主要由熔化期、氧化期、還原期三期組成，俗稱(chēng)老三期，它是電爐煉鋼的基礎(chǔ)。2024/1/5/12:44:394.4.1補(bǔ)爐影響爐襯壽命的主要因素：有爐襯的種類(lèi)、性質(zhì)和質(zhì)量；高溫電弧輻射和熔渣的化學(xué)侵蝕；吹氧與鋼液、爐渣等的機(jī)械沖刷以及裝料的沖擊。補(bǔ)爐部位：爐襯損壞的主要部位是爐壁渣線(xiàn)，出鋼口，爐門(mén)兩側(cè)。補(bǔ)爐方法：補(bǔ)爐方法可分為人工投補(bǔ)和機(jī)械噴補(bǔ)補(bǔ)爐的原則是：高溫、快補(bǔ)、薄補(bǔ)。補(bǔ)爐材料：堿性電爐機(jī)械噴補(bǔ)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。2024/1/5/12:44:394.4.2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(shí)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?，F(xiàn)場(chǎng)布料（裝料）經(jīng)驗(yàn)：下致密、上疏松、中間高、四周低、爐門(mén)口無(wú)大料，穿井快、不搭橋，提前助熔效果好。電

爐

裝

料2024/1/5/12:44:394.4.3熔化傳統(tǒng)工藝熔化期占整個(gè)冶煉時(shí)間的50%～70％，電耗占60%～80％。熔化期的長(zhǎng)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(shí)吹氧，提前造渣。2024/1/5/12:44:392024/1/5/12:44:394.4.4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(yīng)）；提高鋼液溫度。當(dāng)鋼液的溫度、磷、碳等符合要求，扒除氧化渣、造稀薄渣進(jìn)入還原期。2024/1/5/12:44:394.4.5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(jìn)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。2024/1/5/12:44:39電爐常用綜合脫氧法，其還原操作以脫氧為核心。當(dāng)鋼液的溫度、磷和碳含量符合要求，扒渣量超過(guò)95％；加Fe-Mn、Fe-Si塊等預(yù)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(kuò)散脫氧），分3～5批，7～10min／批；攪拌，取樣、測(cè)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2024/1/5/12:44:394.4.6出鋼傳統(tǒng)電爐冶煉工藝，鋼液經(jīng)氧化、還原后，當(dāng)化學(xué)成分合格，溫度符合要求，鋼液脫氧良好，爐渣堿度與流動(dòng)性合適時(shí)即可出鋼。因出鋼過(guò)程的鋼-渣接觸可進(jìn)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。2024/1/5/12:44:394.4.7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(guò)程中在鋼包內(nèi)完成。出鋼時(shí)鋼包中合金化為預(yù)合金化，精確的合金成分調(diào)整