1、第四章 電爐煉鋼(EAF steelmaking)2022/7/28/04:20:42主要內容4.1 電爐煉鋼概述4.2 現代煉鋼電弧爐的構造4.3 電弧爐的電氣設備4.4 電爐氧化法冶煉工藝2022/7/28/04:20:424.1 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稱。傳統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生電弧的高溫來加熱、熔化爐料，是用來產生特殊鋼和高合金鋼的主要方法。電爐鋼除了將在傳統的特殊鋼和高合金鋼領域繼續保持其相對優勢外，正在普鋼領域表現出強勁的競爭態勢。4.1 電爐煉鋼概述優點 （1）熱效率 （2）溫度高 （3）

2、溫度易于控制 （4）爐內氣氛可以控制2022/7/28/04:20:422022/7/28/04:20:42電爐類型2022/7/28/04:20:42電弧爐近于球形體，從減少散熱表面積出發，以球形為最好。現代電弧爐爐體中部是圓桶形，爐底為弧形，爐頂為拱形。作為發熱體，電極端部的三電弧位于爐內中心部位。 三電 極分布在 等邊三角 形頂點上。電爐爐型2022/7/28/04:20:424.2 現代煉鋼電弧爐的構造爐體爐體傾動裝置水冷爐蓋電極升降裝置2022/7/28/04:20:42爐體電爐爐體主要由爐殼、爐門、偏心底出鋼機構、小爐底（直流電弧爐）等組成。2022/7/28/04:20:42爐體

3、傾動裝置爐體傾動裝置是用作爐體出鋼和流渣時實現爐體傾動。爐體傾動是在爐底兩側設置一對圓弧軌道，通過液壓裝置趨動爐體傾動。在加料冶煉時靠機械設備維持爐子在水平位置。2022/7/28/04:20:42水冷爐蓋主要用來關閉電爐。水冷爐蓋由鋼結構框架和管式冷卻盤組成，此結構同時支撐管式抽氣彎管，冷卻盤由位于外徑的供水管供水。爐蓋中心孔設一個錐形套環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提升爐蓋。2022/7/28/04:20:42水冷爐蓋2022/7/28/04:20:42電極橫臂升降裝置電極橫臂升降裝置由支撐

4、橫臂的立柱、立柱導向裝置（鑄鋼結構）、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，缸體固定在立柱導向裝置上。電極升降是由電極升降調節系統所控制的比例閥來調節，從而控制冶煉電流。 2022/7/28/04:20:424.3 電弧爐的電氣設備高壓電源與 隔離開關；高壓短路器；電抗器；變壓器；短網；電極2022/7/28/04:20:42高壓電源與隔離開關：高壓電源一般為10110KV；隔離開關主要用于電爐設備檢修時，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，并作為保護開關在電氣設備發生故障時，自動切斷高壓電路。電抗器：串聯在變壓器

5、高壓側，其作用是增加電路中感抗，以達到穩定電弧和限制短路電流的目的。電氣設備的作用2022/7/28/04:20:42電氣設備的作用變壓器：電弧爐的主要電氣設備，其作用使降低輸入電壓（一般為200527V），產生大的電流（幾千到幾萬安培），供給電弧爐。短網：從變壓器低壓側的引出線至電極的一段線路，約有1020m，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。2022/7/28/04:20:424.4 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，有利鋼質量的提高。傳統的氧化法

6、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。 2022/7/28/04:20:424.4.1 補爐影響爐襯壽命的主要因素：有爐襯的種類、性質和質量；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。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劑。 2022/7/28/04:20:424.4.2 裝料

7、目前，廣泛采用爐頂料籃裝料，每爐鋼的爐料分13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。現場布料（裝料）經驗：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。電爐裝料2022/7/28/04:20:424.4.3 熔化傳統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。熔化期的操作主要是合理供

8、電，及時吹氧，提前造渣。2022/7/28/04:20:422022/7/28/04:20:424.4.4 氧化氧化期的主要任務是：造渣脫磷到要求（wP0.02）；脫碳（C-O）至規格下限；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。2022/7/28/04:20:424.4.5 還原還原期的主要任務脫氧至要求（wO為0.003-0.008%）；脫硫至一定值；調整鋼液成分，進行合金化；調整鋼液溫度。其中：脫氧是核心，溫度是條件，造渣是保證。2022/7/28/04:20:42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

9、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35批，710min批；攪拌，取樣、測溫；調整成分，加Al或Ca-Si塊等終脫氧（沉淀脫氧）；出鋼還原操作2022/7/28/04:20:424.4.6 出鋼傳統電爐冶煉工藝，鋼液經氧化、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。電爐出鋼2022/7/28/04:20:424.4.7 鋼液的合金化現

10、代電爐冶煉工藝的合金化一般是在出鋼過程中在鋼包內完成。出鋼時鋼包中合金化為預合金化，精確的合金成分調整最終是在精煉爐內完成的。合金化操作主要指合金加入時間與加入的數量。 現代電爐煉鋼造渣制度的特點起泡系數和渣的氧化度起泡指數 碳氧化物經過渣層漸漸消失的持續時間 氣泡停留的時間 任一時刻CO的體積起泡系數 在熔煉的每一時刻起泡渣和平靜渣的體積比 動態調整模式下，渣液中氣泡停留的時間2022/7/28/04:20:42現代電爐煉鋼造渣制度的特點渣的氧化度（23%-26%） （1）渣起泡所需的碳氧化物析出量 （2）氧化度提高降低渣的粘度 穩定性 熔融物能量傳遞的程度2022/7/28/04:20:4

11、2現代電爐煉鋼造渣制度的特點2022/7/28/04:20:42現代電爐煉鋼造渣制度的特點低起泡系數會引起鋼水的強烈氧化 噴入溶池消耗的碳絕大部分不是用在降低渣的氧化度上，而是用在維持鐵水的繼續氧化上 2022/7/28/04:20:42現代電爐煉鋼造渣制度的特點2022/7/28/04:20:42氣泡系數與渣的氧化度的關系 f高出2倍，由此帶來的渣過氧化減小，碳的正面作用 ；碳粉噴入設備沒有徹底完善，不能保持合適的氧化度100 t 豎式電爐高效煉鋼技術分析廢鋼預熱技術 （1）前1爐開始精煉時 氧油燒嘴和豎爐指形托架 下1爐第1批料 （2）豎爐指形托架 氧油燒嘴 第2批料 通電熔化廢鋼 碳氧槍

12、吹氧 造泡沫渣 （3）第2批預熱 熔池熔清優點：預熱、過濾除塵2022/7/28/04:20:42100 t 豎式電爐高效煉鋼技術分析熱裝部分鐵水技術 對FSF供電的影響2022/7/28/04:20:42100 t 豎式電爐高效煉鋼技術分析對供氧的影響 熱裝后泡沫渣迅速形成，近似轉爐的供氧條件，用于切割和熔化廢鋼的氧氣量降低，氧的利用率升高2022/7/28/04:20:42100 t 豎式電爐高效煉鋼技術分析對冶煉周期的影響 低于33%時，廢鋼的傳熱效率 高于33%時，脫碳速率 供氧壓力和流量2022/7/28/04:20:42100 t 豎式電爐高效煉鋼技術分析強化用氧技術 碳氧槍和泡沫

13、渣技術 泡沫渣的形成 電弧爐的熱效率、熔化初期脫磷條件、爐殼水冷板的使用壽命 二次燃燒技術 局限性：1）705度； 2）煙氣 對流或者輻射 氧氣、輕柴油燒嘴技術 1）針對不均勻；2）理想配比2.33：12022/7/28/04:20:42100 t 豎式電爐高效煉鋼技術分析存在的問題：廢鋼原料 對廢鋼質量對冶煉的不利影響主要表現在： （1）重型廢鋼 （2）輕薄廢鋼與廢氣中未燃燒的氧氣 熔融物 （3）“冰山” 提升豎爐爐蓋 塌料 解決的措施： （1）深加工 （2）布料方式和結構 （3）鐵水2022/7/28/04:20:42不同爐型對電爐鋼液氮含量影響分析兩種不同爐型和冶煉工藝 2022/7/2

14、8/04:20:42不同爐型對電爐鋼液氮含量影響分析鋼液的氮含量 2022/7/28/04:20:42不同爐型對電爐鋼液氮含量影響分析鋼液含氮量差別影響因素調查 配料分析： HBI(熱壓塊鐵)2022/7/28/04:20:42不同爐型對電爐鋼液氮含量影響分析 電爐冶煉工藝分析：穿井模式分析：2022/7/28/04:20:42不同爐型對電爐鋼液氮含量影響分析2022/7/28/04:20:42不同類型電爐鋼液氮含量差別機理分析 電爐鋼液增氮與脫氮機理 不同類型電爐冶煉工藝時間對比不同爐型對電爐鋼液氮含量影響分析電爐冶煉工藝對鋼液氮含量的影響 穿井期 穿井期間，高溫電弧將空氣中的氮分解成原子狀態的氮，提高了氮原子的濃度豎式電爐：傳統電爐：2022/7/28/04:20:42不同爐型對電爐鋼液氮含量影響分析熔化期 溶池面積小，鋼液溫度低，不利于化渣 碳含量相對較高，無法形成較好的泡沫渣氧化期 泡沫渣屏蔽 CO屏蔽 CO帶