电炉炼钢冶炼工艺.ppt

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第五章第五章电炉炼钢冶炼工艺电炉炼钢冶炼工艺电炉炼钢电炉炼钢冶炼工艺冶炼工艺钢液钢液的的合合金金化化第五章第五章电炉炼钢冶炼工艺电炉炼钢冶炼工艺电炉冶炼操作方法电炉冶炼操作方法电炉炼钢冶炼工艺电炉炼钢冶炼工艺钢液钢液的的合合金金化化5.1电炉电炉冶炼操作方法冶炼操作方法一般是按造渣工艺特点来划分的，有单渣氧化法、一般是按造渣工艺特点来划分的，有单渣氧化法、单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普遍采用后单渣还原法、双渣还原法与双渣氧化法，目前普遍采用后两种。

两种。

1）双渣还原法）双渣还原法又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的氧化又称返回吹氧法，其特点是冶炼过程中有较短的氧化期（期（10min），），造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱碳，去造氧化渣，又造还原渣，能吹氧脱碳，去气、夹杂。

但由于该种方法脱磷较难，故要求气、夹杂。

但由于该种方法脱磷较难，故要求炉料应由含炉料应由含低磷的返回废钢组成低磷的返回废钢组成。

由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除有害由于它采取了小脱碳量、短氧化期，不但能去除有害元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。

因此，此元素，还可以回收返回废钢中大量的合金元素。

因此，此法适合冶炼不锈钢、高速钢等含法适合冶炼不锈钢、高速钢等含Cr、W高的钢种。

高的钢种。

11/12/20223东北大学/阎立懿2）双渣氧化法）双渣氧化法又称氧化法，它的特点是冶炼过程有正常的又称氧化法，它的特点是冶炼过程有正常的氧化期，能脱碳、脱磷，去气、夹杂，对炉料也氧化期，能脱碳、脱磷，去气、夹杂，对炉料也无特殊要求；还有还原期，可以冶炼高质量钢。

无特殊要求；还有还原期，可以冶炼高质量钢。

目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶目前，几乎所有的钢种都可以用氧化法冶炼，以下炼，以下主要介绍氧化法冶炼工艺主要介绍氧化法冶炼工艺。

5.2电炉电炉传统冶炼工艺传统冶炼工艺传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础传统氧化法冶炼工艺是电炉炼钢法的基础。

其操作过程分为：

补炉、装料、熔化、氧化、其操作过程分为：

补炉、装料、熔化、氧化、还原与出钢六个阶段。

因主要由熔化、氧化、还还原与出钢六个阶段。

因主要由熔化、氧化、还原期组成，俗称老三期。

原期组成，俗称老三期。

5.2.1补炉补炉1）影响炉衬寿命的）影响炉衬寿命的“三要素三要素”炉衬的种类、性质和质量；炉衬的种类、性质和质量；高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀；高温电弧辐射和熔渣的化学浸蚀；吹氧操作与渣、钢等机械冲刷以及装料的冲击。

吹氧操作与渣、钢等机械冲刷以及装料的冲击。

2）补炉部位）补炉部位炉衬各部位的工作条件不同（炉衬各部位的工作条件不同（图图4-1、图图4-2）损坏情况也不一样。

炉衬损坏的主要部位如下：

损坏情况也不一样。

炉衬损坏的主要部位如下：

炉壁渣线炉壁渣线受到高温电弧的辐射，渣、钢的化学侵受到高温电弧的辐射，渣、钢的化学侵蚀与机械冲刷，以及吹氧操作等损坏严重；蚀与机械冲刷，以及吹氧操作等损坏严重；渣线热点区渣线热点区尤其尤其2热点区还受到电弧功率大、热点区还受到电弧功率大、偏弧等影响侵蚀严重，该点的损坏程度常常成为换偏弧等影响侵蚀严重，该点的损坏程度常常成为换炉的依据；炉的依据；出钢口附近出钢口附近因受渣钢的冲刷也极易减薄；因受渣钢的冲刷也极易减薄；炉门两侧炉门两侧常受急冷急热的作用、流渣的冲刷及操常受急冷急热的作用、流渣的冲刷及操作与工具的碰撞等损坏也比较严重。

作与工具的碰撞等损坏也比较严重。

图图5-1槽出钢槽出钢电炉炉衬情况电炉炉衬情况图图5-2EBT电炉炉衬情况炉衬情况3）补炉方法）补炉方法补炉方法分为人工投补和机械喷补，根据补炉方法分为人工投补和机械喷补，根据选用材料的混合方式不同，又分为干补和湿补两选用材料的混合方式不同，又分为干补和湿补两种。

种。

目前，在大型电炉上多采用机械喷补，机目前，在大型电炉上多采用机械喷补，机械喷补设备有炉门喷补机、炉内旋转补炉机，机械喷补设备有炉门喷补机、炉内旋转补炉机，机械喷补补炉速度快、效果好。

械喷补补炉速度快、效果好。

补炉的原则是：

高温、快补、薄补。

补炉的原则是：

高温、快补、薄补。

4）补炉材料）补炉材料机械喷补材料主要用镁砂、白云石或两者机械喷补材料主要用镁砂、白云石或两者的混合物，并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘的混合物，并掺入磷酸盐或硅酸盐等粘结剂。

结剂。

5.2.2装料装料目前，广泛采用炉顶料罐（或叫料篮、料目前，广泛采用炉顶料罐（或叫料篮、料筐）筐）装料装料（图图5-3），每炉钢的炉料分），每炉钢的炉料分13次加入。

次加入。

装料的好坏影响炉衬寿命、冶炼时间、电耗、电装料的好坏影响炉衬寿命、冶炼时间、电耗、电极消耗以及合金元素的烧损等。

因此，要求合理极消耗以及合金元素的烧损等。

因此，要求合理装料，这主要取决于炉料在料罐中的布料合理与装料，这主要取决于炉料在料罐中的布料合理与否。

否。

现场布料（装料）经验：

下致密、上疏松、现场布料（装料）经验：

下致密、上疏松、中间高、四周低、炉门口无大料，穿井快、不搭中间高、四周低、炉门口无大料，穿井快、不搭桥，熔化快、效率高。

桥，熔化快、效率高。

图图4-3电炉装料情况电炉装料情况5.2.3熔化期熔化期传统冶炼工艺的熔化期占整个冶炼时间的传统冶炼工艺的熔化期占整个冶炼时间的50%70%，电耗占，电耗占70%80%。

因此熔化期的长短影。

因此熔化期的长短影响生产率和电耗，熔化期的操作影响氧化期、还原响生产率和电耗，熔化期的操作影响氧化期、还原期的顺利与否。

期的顺利与否。

（1）熔化期的主要任务）熔化期的主要任务将块状的固体炉料快速熔化，并加热到氧化温度；将块状的固体炉料快速熔化，并加热到氧化温度；提前造渣，早期去磷，减少钢液吸气与挥发。

提前造渣，早期去磷，减少钢液吸气与挥发。

（2）熔化期的操作）熔化期的操作合理供电，及时吹氧，提前造渣。

合理供电，及时吹氧，提前造渣。

1）炉料熔化过程及供电）炉料熔化过程及供电装料完毕即可通电熔化。

装料完毕即可通电熔化。

炉料熔化过程见炉料熔化过程见图图5-4，基本可分为四个阶段，基本可分为四个阶段（期），即点弧、穿井、主熔化及熔（期），即点弧、穿井、主熔化及熔末升温。

末升温。

点（起）弧期点（起）弧期从送电起弧至电极端部下降到深度为从送电起弧至电极端部下降到深度为d电极电极为为点弧期。

点弧期。

此期电流不稳定，电弧在炉顶附近燃烧辐射，此期电流不稳定，电弧在炉顶附近燃烧辐射，二次电压越高，电弧越长，对炉顶辐射越厉害，二次电压越高，电弧越长，对炉顶辐射越厉害，并且热量损失也越多。

并且热量损失也越多。

为保护炉顶，在炉上部布一些轻薄料，以便为保护炉顶，在炉上部布一些轻薄料，以便让电极快速进入料中，减少电弧对炉顶的辐射。

让电极快速进入料中，减少电弧对炉顶的辐射。

供电上采用较低电压、较低电流。

供电上采用较低电压、较低电流。

穿井穿井期期点弧结束至电极端部下降到炉底为穿井期。

点弧结束至电极端部下降到炉底为穿井期。

此期虽然电弧被炉料所遮蔽，但因不断出现此期虽然电弧被炉料所遮蔽，但因不断出现塌料现象，电弧燃烧不稳定。

塌料现象，电弧燃烧不稳定。

注意保护炉底，办法是：

加料前采取外加石注意保护炉底，办法是：

加料前采取外加石灰垫底，炉中部布置大、重废钢以及合理的炉型。

灰垫底，炉中部布置大、重废钢以及合理的炉型。

供电上采取较大的二次电压、较大电流，以供电上采取较大的二次电压、较大电流，以增加穿井的直径与穿井的速度。

增加穿井的直径与穿井的速度。

主熔化期主熔化期电极下降至炉底后开始回升时，主熔化期开始电极下降至炉底后开始回升时，主熔化期开始（图（图5-4）。

）。

随着炉料不断的熔化，电极渐渐上升，随着炉料不断的熔化，电极渐渐上升，至炉料基本熔化，仅炉坡、渣线附近存在少量炉料，至炉料基本熔化，仅炉坡、渣线附近存在少量炉料，电弧开始暴露时主熔化期结束。

电弧开始暴露时主熔化期结束。

主熔化期由于电弧埋入炉料中，电弧稳定、热主熔化期由于电弧埋入炉料中，电弧稳定、热效率高、传热条件好，故应以最大功率供电，即采效率高、传热条件好，故应以最大功率供电，即采用最高电压、最大电流供电。

用最高电压、最大电流供电。

主熔化期时间占整个熔化期的主熔化期时间占整个熔化期的70以上。

以上。

熔末升温期熔末升温期电弧开始暴露给炉壁至炉料全部熔化为熔末电弧开始暴露给炉壁至炉料全部熔化为熔末升温期。

升温期。

此阶段因炉壁暴露，尤其是炉壁热点区的暴此阶段因炉壁暴露，尤其是炉壁热点区的暴露受到电弧的强烈辐射露受到电弧的强烈辐射（图（图5-4）。

应注意保护炉壁，即提前造好泡沫渣进行埋应注意保护炉壁，即提前造好泡沫渣进行埋弧操作，否则应采取低电压、大电流供电。

弧操作，否则应采取低电压、大电流供电。

各阶段熔化与供电情况见表各阶段熔化与供电情况见表5-1。

典型的供电曲线如图典型的供电曲线如图5-5。

表表5-1炉料熔化过程与操作炉料熔化过程与操作熔化过程熔化过程电极位置电极位置必要必要条件条件办办法法点弧期点弧期送电送电d极极保护保护炉顶炉顶较低电压较低电压较低电流较低电流炉顶布炉顶布轻废钢轻废钢穿井期穿井期d极极炉底炉底保护保护炉底炉底较大电压较大电压较大电流较大电流石灰垫底石灰垫底主熔化期主熔化期炉底炉底电弧电弧暴露暴露快速快速熔化熔化最高电压最高电压最大电流最大电流熔末升温熔末升温期期电弧暴露电弧暴露全熔全熔保护保护炉壁炉壁低电压、低电压、大电流大电流水冷水冷+泡沫渣泡沫渣图图5-5典型的供电曲线典型的供电曲线2）及时吹氧与元素氧化）及时吹氧与元素氧化熔化期吹氧助熔，初期以切割为主，当炉料熔化期吹氧助熔，初期以切割为主，当炉料基本熔化形成熔池时，则以向钢液中吹氧为主。

基本熔化形成熔池时，则以向钢液中吹氧为主。

吹氧是利用元素氧化热加速炉料熔化。

当固吹氧是利用元素氧化热加速炉料熔化。

当固体料发红（体料发红（900）开始吹氧最为合适，吹氧过）开始吹氧最为合适，吹氧过早浪费氧气，过迟延长熔化时间。

早浪费氧气，过迟延长熔化时间。

一般情况下，熔化期钢中的一般情况下，熔化期钢中的Si、Al、Ti、V等等几乎全部氧化几乎全部氧化，Mn、氧化氧化40%50%，这与渣，这与渣的碱度和氧化性等有关；而在吹氧时氧化的碱度和氧化性等有关；而在吹氧时氧化10%30%、Fe氧化氧化2%3%。

3）提前造渣）提前造渣用用2%3%石灰垫炉底或利用前炉留下的钢、石灰垫炉底或利用前炉留下的钢、渣，实现提前造渣。

这样在熔池形成的同时就有炉渣，实现提前造渣。

这样在熔池形成的同时就有炉渣覆盖，使电弧稳定，有利于炉料的熔化与升温，渣覆盖，使电弧稳定，有利于炉料的熔化与升温，并可减少热损失，防止吸气和金属的挥发。

并可减少热损失，防止吸气和金属的挥发。

由于初期渣具有一定的氧化性和较高的碱度，由于初期渣具有一定的氧化性和较高的碱度，可脱除一部分磷；当磷高时，可采取自动流渣、换可脱除一部分磷；当磷高时，可采取自动流渣、换新渣操作，脱磷效果更好，这样为氧化期创造条件。

新渣操作，脱磷效果更好，这样为氧化期创造条件。

为什么？

脱磷反应与脱磷条件：

为什么？

脱磷反应与脱磷条件：

脱磷反应与脱磷条件：

脱磷反应与脱磷条件：

脱磷反应：

脱磷反应：

2P5（FeO）4（CaO）（4CaOP2O5）5Fe,H0分析：

反应是在渣分析：

反应是在渣-钢界面上进行，是放热反应。

钢界面上进行，是放热反应。

脱磷反应的条件：

脱磷反应的条件：

高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；高碱度，造高碱度渣，增加渣中氧化钙；高氧化性，造高氧化性渣，增加渣中氧化铁；高氧化性，造高氧化性渣，增加渣中氧化铁；低温，抓紧在熔化期进行；低温，抓紧在熔化期进行；大渣量（适当大），采取流渣造新渣。

大渣量（适当大），采取流渣造新渣。

电炉脱磷操作：

电炉脱磷操作：

实际电炉脱磷操作正是通过提前造高实际电炉脱磷操作正是通过提前造高碱度、高氧化性炉渣，并采用流渣、造新渣碱度、高氧化性炉渣，并采用流渣、造新渣的操作等，抓紧在熔化期基本完成脱磷任务。

的操作等，抓紧在熔化期基本完成脱磷任务。

（3）缩短熔化期的措施）缩短熔化期的措施减少热停工时间，如提高机械化、自动化程度，减少热停工时间，如提高机